Hastelloy C-2000焊接工藝及安排功能研討

 
HastelloyC-2000合金是由美國(guó)哈氏合金國(guó)際公司20世紀(jì)90年代開(kāi)發(fā)的合金材料,無(wú)論是在氧化仍是還原環(huán)境中都具有優(yōu)異的耐蝕才能,是現(xiàn)在市場(chǎng)上最優(yōu)異的Ni-Cr-Mo合金,可使用于稀硫酸、氫氟酸等多種嚴(yán)苛腐蝕環(huán)境,化工防腐職業(yè)對(duì)其使用也越來(lái)越重視。在國(guó)內(nèi)壓力容器領(lǐng)域,哈氏C-2000合金的焊接技能的深化體系研討較少,但已在某些化工設(shè)備上有了成功使用的事例:如APV換熱器集團(tuán)在食品工業(yè)的板式換熱器;BASF有機(jī)酸酯化反響的反響器和熱交換器;DuPont公司在HF反響器上選用C-2000合金來(lái)維修/代替G-30合金等。本文經(jīng)過(guò)對(duì)C-2000材料進(jìn)行鎢極氬弧焊接試驗(yàn),從焊前清理、焊接過(guò)程規(guī)范控制到焊后相關(guān)檢測(cè)和接頭點(diǎn)評(píng),全面研討了C-2000的焊接工藝功能,以便為C-2000更廣泛的推廣使用提供有價(jià)值的參閱根據(jù)。1C-2000焊接性分析試驗(yàn)用C-2000板材由美國(guó)進(jìn)口,其化學(xué)成分及力學(xué)功能見(jiàn)表1。表1哈氏C-2000合金主要化學(xué)成分及室溫力學(xué)功能Tab.1ThechemicalcompsitionandroomtemperaturemechanicalpropertyofHastelloyC-2000alloyC-2000合金的導(dǎo)電率和導(dǎo)熱系數(shù)要比低碳鋼低許多,且電阻率和膨脹率較低碳鋼高許多,熔池流動(dòng)性差,潮濕性差,穿透力小,熔深淺。因?yàn)檫@些特征,在焊接過(guò)程中簡(jiǎn)略出現(xiàn)氣孔、熱裂紋、未焊透、未化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)室溫力學(xué)功能CrMoCoFeMnSiSPAlCCuNiRm/MPaReL/MPaA(%)22.0~24.015.0~17.02.03.00.500.0800.0100.0250.500.0101.3~1.9余量6902834522.7615.530.070.810.20<0.02<0.0010.0040.310.0031.49余量73741372熔合等缺點(diǎn)。1.1氣孔靈敏性待焊方位及周?chē)?0mm規(guī)劃清理不潔凈、焊接過(guò)程中熔池保護(hù)作用不佳等都會(huì)導(dǎo)致氫、氮、氧等氣體卷進(jìn)熔池。而哈氏合金固-液相溫度規(guī)劃小,流動(dòng)性差,熔池凝固過(guò)程中,非可溶性氣體簡(jiǎn)略殘留在焊縫中構(gòu)成氣孔。1.2裂紋靈敏性鎳基耐蝕合金具有較高熱裂紋靈敏性,而冷裂紋關(guān)于哈氏合金不靈敏,不會(huì)導(dǎo)致氫致裂紋。熱裂紋分為結(jié)晶裂紋、液化裂紋和高溫失延裂紋。(1)結(jié)晶裂紋:在熔池凝固過(guò)程中,低熔點(diǎn)共晶雜質(zhì)元素構(gòu)成Ni-S共晶(熔點(diǎn)為645)、Ni-P共晶(熔點(diǎn)為880)、Ni-NiO共晶(熔點(diǎn)為1438)低熔點(diǎn)共晶體,會(huì)存在于柱狀晶間構(gòu)成低熔點(diǎn)液態(tài)薄膜,嚴(yán)峻削弱了晶界間的結(jié)合力,受拘束力作用,發(fā)生結(jié)晶熱裂紋。(2)液化裂紋:在鎳基合金中,碳化物或金屬間化合物與基體的共晶熔化、雜質(zhì)元素在晶界的偏析以及溶質(zhì)元素從焊縫金屬向熱影響區(qū)晶界的渙散是引起晶界液化的主要因素。(3)高溫失延裂紋:高溫失延裂紋是在固相線以下高溫區(qū)構(gòu)成,在固態(tài)開(kāi)裂。2C-2000焊接工藝試驗(yàn)本次試驗(yàn)試板規(guī)范為250mm150mm6.35mm,固溶態(tài)。焊接設(shè)備選用帶水冷箱(類(lèi)型WRC-300A)氬弧焊機(jī)(類(lèi)型YC-500WX4)。2.1坡口類(lèi)型焊接坡口方式見(jiàn)圖1。因?yàn)镃-2000合金焊接過(guò)程中比較粘,熔池流動(dòng)性差,且不簡(jiǎn)略焊透,故對(duì)接空隙設(shè)定為2mm,坡口鈍邊選擇0.5mm。坡口選用牛頭刨床進(jìn)行機(jī)械加工,去除毛刺。2.2焊接工藝(1)坡口清潔:選用不銹鋼絲刷鏟除待焊坡口周?chē)?0mm規(guī)劃內(nèi)的氧化皮,然后運(yùn)用無(wú)水乙醇清潔待焊方位油污。(2)保護(hù)氣氛:選用99.99%純氬保護(hù),槍氣設(shè)置為13L/min,不和保護(hù)氣體為20L/min,