哈氏合金B工艺管道的焊接

产品介绍:

以下为典型化学成份及机械性能(ASTM)参考

执行标准:

化学成分：

物理性能:

在常温下合金的机械性能的小值：

此合金具有以下特性：

1.B-合金是镍钼合金家族中的一个新成员，它对任何温度和浓度的盐酸都有极好的抗腐蚀性。同时它对硫酸、乙酸、蚁酸、磷酸及其他不具有氧化性的介质也具有良好的抗腐蚀性。

2.由于对其化学成份作了调整，它的热稳定性相比原来的B-2合金有了大幅的提高。B-合金对点蚀、应力腐蚀、刀口腐蚀和焊接的热影响区的腐蚀等均有很高的抗力。

HastelloyB-的金相结构

HastelloyB-为面心立方晶格结构。该合金的铁和铬含量被控制在小值，因此阻碍了其在-℃间沉淀析出Ni4Mo相，从而降低了加工脆化的风险。

HastelloyB-的特性

瞬时暴露在中温时仍能保持优秀的塑性能;优秀的耐点蚀和应力腐蚀开裂性能力;优秀的耐刀口腐蚀和热影响区腐蚀的性能;优秀的耐醋酸、乙酸、磷酸和其它非氧化性酸的性能力;优秀的耐各种浓度和温度下盐酸腐蚀的性能力;

HastelloyB-应用范围领域有：

B-合金可适用于先前B-2合金所有用途，同B-2合金我一样，B-也不推荐使用于三价铁盐和二价铜盐存在的环境中，因为这些盐会很快引起腐蚀破坏。当盐酸接触到铁和铜时，会与之发生化学反应生成三价铁盐和二价铜盐。

哈氏合金B简介

在江苏张家港一德资项目中，我公司遇到哈氏合金B工艺管道的安装施工，其管道内介质为沸腾状高浓度的盐酸。由于哈氏合金B合金管道是一种新材料，在国内没有成熟的焊接工艺和较为完整的施工经验。我们查阅了大量资料，做了焊接工艺评定，对焊接人员进行了培训，最后地顺利地完成了该项目的施工。哈氏合金B（以下简称B合金）是哈氏合金系列产品的一个品种，哈氏合金属于镍基合金，英文名称为Hastelloy，是美国HaynesInternationalInc公司的一个商标，哈氏合金主要可分为B、C、D、G、N、X、HR等系列，均以耐腐蚀、抗高温或同时具备以上两种特性为主要特点的材料。其中B系列合金是镍钼合金，主要针对还原环境，其中B合金是二十世纪九十年代开发出来产品，针对先前开发的哈氏合金B2的弱点，在化学成分做了调整，它的热稳定性、耐腐蚀性比哈氏合金B2有了大幅度地提高。B合金的标准化学成分，重量百分比如下[1]：5Nib-28.5Mo-1.5Cr-1.5Fe-Co*-Mn*-W*-0.5Al*0.2Ti*-0.1Si*-0.01C*(b：最小，*：最大)。在室温下B合金的密度是9.22×10kg/m，比钢铁的密度稍大；B合金的熔化温度区间为～℃。B合金对于任何温度和浓度的盐酸都有极好的抗腐蚀性，凡使用盐酸介质场合，B合金管道及容器均可适用。同时它对于硫酸、乙酸、蚁酸、磷酸及其它不具有氧化性的介质也具有良好的抗腐蚀性，而且它的热稳定性非常良好。B合金对点腐蚀、应力腐蚀开裂、刀状腐蚀和焊接的热影响区的腐蚀等均有很高的抵抗能力。

2哈氏合金B的焊接特性

B合金和其它镍基合金一样，熔化后很粘。这与镍金属本身特性，即导热系数大、固液相温度区间小、液态金属黏度大、流动性差有关[2]。B合金熔化区间是～℃，比较小，液态焊缝金属流动性差，不容易流动和润湿侧边，需要小心操作电弧和焊材。另外由于焊接金属的“粘性”，B合金要比典型的碳钢和不锈钢难焊透，由于这种“低穿透”的特性，增大了熔融不完全的可能性。

哈氏合金B焊接工艺评定

.1焊材的选择

由于B合金材料开发较晚，引进我国还是近几年的事，我国的相关规范上有一些哈氏合金焊材的标准，还没有B合金焊材的标准和介绍。我们查阅了美国焊接协会规范AWS中有两个关于B合金焊接材料的标准[.4]，采用的焊条和焊丝分别是：AWS-A5.11-98，ENiMo-10AWS-A5.14-98，ERNiMo-10HanyesInternatioal可以提供的直焊丝规格如下[5]：直焊丝1.6mm(0.in)，2.4mm(0.in)，.2mm(0.in)

.2母材和焊接位置的选择我们现场截取一段Φ.×2.4mm管道，mm长，作为评定的母材，采用坡口对接焊缝试件，具有“覆盖性”较好地45°固定向上焊（6G）位置[6]。

.焊接坡口的设计对B合金的对焊坡口，宜采用“大坡口”，本实验用母材较薄，未做坡口处理，根部间距为2mm。

.4焊接方法

我们采用的是手工钨极气体保护弧焊（GTAW），焊机电源配备高频启动，为了提高电弧的稳定性，在工件上形成窄而深的熔池，来尽量减弱焊接B合金的“粘性”，电极极性是直流正接(DCEN)。钨极直径为1.6/2.4mm，电流为50～95A，电压为9～12V。焊接实验在室内，温度为8℃，湿度为60%，熔敷焊缝厚度为mm，层间温度为60～80℃。

.5保护气体

手工GTAW焊接B合金时选用焊接级99.%或以上的高纯氩气，当采用全氩气保护时氩气流速约为11.8～14.2L/min；采用氩氢混合保护气体时，氢气的含量要控制在15%以下，可提高电弧的温度，增加熔透能力，提高焊接速度，防止咬边，另外，氢气具有还原作用，可防止CO气孔的形成，也非常适合焊接B合金管道，但考虑氢氩混合保护气体的使用成本很高，我们采用的是全氩气保护气。

.6射线探伤

焊接完成后，按照GB2-《金属熔化焊焊接接头射线照相》，对试验B合金管道环缝采用双壁单影透照法进行X射线探伤，定区选取缺陷最严重的10×10mm的部位，没有发现裂纹、未熔合、未焊透等缺陷，但X光片最大圆形缺陷点数为个，可以评为II级合格[7]。

.7弯曲及拉伸试验

X射线探伤合格后，按照GB/T-《焊接接头拉伸试验方法》，并参照GB/T-《金属材料室温拉伸试验方法》对B合金焊接接头进行了拉伸试验，按照GB22-《金属材料弯曲试验方法》，并参照ASME第IX卷标准对B合金焊接接头进行了弯曲试验。弯曲试验用的试验分为四组，分别为面弯两组，背弯两组。弯曲试验试样长度为mm，宽度为8mm，弯曲直径均为试件B合金管道厚度的四倍，即9.6mm，接头处按照ASME标准进行了打磨处理。实验报告如下表，可见实验结果达到了要求。

4现场B合金工艺管道施工注意事项

4.1B合金的切割和打磨焊接区域的准备对焊接抗腐蚀镍基合金来说非常重要，B合金也是一样。B合金可以使用等离子切割/刨，机加工，打磨等方法，一定要在焊接前把切割的边界区域清理干净，达到光亮程度，打磨时应采用专用的有一定导热性的80粒度碳化硅磨片砂轮，也可采用打磨奥氏体不锈钢的专用增强树脂砂轮进行打磨，以提高清理的质量和效率。除了焊接角坡口，在焊接区域上表面和下表面(正面和根部)都要用磨片砂轮磨出25mm宽度的金属光泽区域，对B合金管道来说，需要角向磨光机和内磨头来打磨管道焊接区域的内表面。如果表面的锈垢不除去，焊接金属就会和锈垢连在一起造成母材底部开裂，焊接和相邻区域在焊接之前必须彻底清洁。

4.2B合金的焊口清理

所有的油脂，粉笔印，机加工溶液，腐蚀产品，颜料，锈垢，探伤染料及其它杂物都必须被彻底清除。焊缝每侧清理区域向外延伸50mm，包括钝边和坡口。B合金焊口区域按照被清理物质的种类可以采用不同的清理方法。车间污物、油脂可用蒸汽脱脂或用丙酮及其他溶液去除；对于不溶于脱脂剂的漆和其它杂物，可用氯甲烷、碱等合成剂清洗，标志墨水一般用甲醇清洗。由于毒性因素，应尽量不用四氯化碳和二氯乙烷清洗，被压入焊件表面的杂质，可用磨削、喷丸或盐酸溶液(10%体积比)清洗并用清水洗净。

4.焊接要点

由于B合金熔化区间小，液态金属流动性差，“低穿透”等特点，需要采用小线能量、快速焊，适当稍稍增大电流来增加熔深，解决熔池“粘性”问题，同时，通过增大母材坡口角度和焊工的合理操作，尽量不摆动或稍摆动来解决液态焊缝金属流动性差，不容易流动和润湿侧边等问题。焊枪在焊接时要尽量垂直于焊件，采用窄的焊道，只用刚刚够的电流熔化基体金属和焊材就可以了。在焊接中，焊丝端部一定要在保护气中，防止氧化和由此造成的焊缝金属污染。焊接过程熔池要保持平静，避免焊丝搅动熔池。焊丝应在熔池的前端进入熔池，以避免接触钨极。下图1是现场焊接图。

焊工在控制填充材料（焊条、焊丝）加入焊接熔池时，必须尽量减少焊接材料对母材地稀释。

4.4焊接场地的要求

B合金管道应避免与碳钢、铜金属的接触，需要采取一定措施来隔离。在施工现场最好要把B合金管道单独划分一片区域，四周封闭，地面硬化后，再铺上木板，配备培训后训练有素的合格焊工，单独作业。

5B合金的焊接坡口B合金根据管道厚度的不同有三种形式[8]如下图2，具体间距、厚度和夹角如下表2。

结语

在此项目中，我们共计焊接B合金管道.m，共道焊口，DB，焊后合格率为%，得到了外商的高度评价。