C276哈氏合金焊接论文(全)

C276哈氏合金焊接摘要:本文为火电工程烟气脱硫装置中C-276合金的焊接工艺，主要内容有施工工序、焊前准备、焊接工艺及要求、焊接检验等。一、引言1.1在老挝HONGSA3×626MW电站项目火电工程烟气脱硫装置中有一种哈氏合金材料是C-276。该材料为了提高烟气脱硫装置的安装水平、保证工程质量，C-276焊接施工通用工艺的编制十分重要。1.2、适用范围该种材料在本工程中适用于烟气脱硫装置中吸收塔烟气入口处，C-276衬里的焊接、原烟道与吸收塔连接段C-276衬里的焊接及原烟道在吸收塔连接部位以C-276制作的整段烟道的焊接工程。二、HastelloyC276合金概述2.1哈氏合金(Hastelloyalloy)就是美国哈氏合金国际公司所生产的镍基耐蚀合金的商业牌号的统称。包括镍钼系哈斯特洛伊(Hastelloy)B-2，镍铬钼系哈斯特洛伊(Hastelloy)C-4等。其中C-276是哈氏合金（Hastelloyalloy）的一种，是镍-鉻-钼合金，也称NS334(C-276)。它是为了降低合金晶间腐蚀倾向，控制合金中C含量和Si含量,由NS333而发展起来的，具体化学成分及力学性能要求见表1和表2。降低C含量可以减少合金中碳化物的析出数量，降低Si含量可减少合金中金属间相的沉淀数量，从而达到提高合金耐晶间腐蚀的目的。与此同时，合金的加工成形性也有极大改善。用途和NS333合金大体相同，但当设备、部件焊接且焊后要求无晶间腐蚀倾向时，一般选用C-276。HastelloyC276具有很强的抗氧化性和高温强度，是一种固溶强化型合金，由于合金系中部分Mo被Cr替换，大大提高了耐氧化性。表1化学成分（质量分数，﹪）CSiMnPSVMoCrFeWCoNi≦0.01≦0.08≦1.0≦0.04≦0.03≦0.3515.0—17.014.5—16.54.0—7.03.0—4.5≦2.5余量表2常温力学性能Rm/MPaRp0.2/MPaA（﹪）维氏硬度HV≧690≧283≧40≦2322.2、HastelloyC276特性①在氧化和还原两氛围状态中，对大多数腐蚀介质具有优异的耐腐蚀性能。②有出色的耐点蚀、缝隙腐蚀和应力开裂腐蚀性能。2.3、HastelloyC276具有面心立方晶格结构，其熔点及线膨胀系数低于碳素钢，其与碳素钢的物理性能比较见表3，因冶金杂质和收缩应力的共同作用。焊缝金属凝固时，微量的低熔点化合物或低熔点金属以液态膜的形式，最后参与在晶界，在收缩应力的作用下开裂造成裂纹。表3HastelloyC276与碳素钢的物理性能比较材料种类密度/(g/cm3)熔点/℃线膨胀系数/(×10-6/k)电阻率/(mΩ/cm)HastelloyC2768.9135511.2130碳素钢7.85153613.29.32.4哈氏C-276合金可以用作燃煤系统的烟气脱硫部件，在这种环境下C-276是最耐蚀的材料。下表是C-276合金和典型316在烟气模拟系统“绿色死亡”溶液中的腐蚀对比试验情况。“绿色死亡”溶液中的腐蚀对比试验“绿色死亡”溶液（沸腾）腐蚀率(mm/a)典型316C-2767%硫酸破坏0.673%盐酸1%CuCl21%FeCl3由上表可见，C-276合金对混合的具有氯离子的酸、盐溶液有很好的耐蚀性能。三、HastelloyC276合金焊接一般要求3.1C-276合金的焊接性能和普通奥氏体不锈钢相似，在使用一种焊接方法对C-276焊接之前，必须要采取措施以使焊缝及热影响区的抗腐蚀性能下降最小，如钨极气体保护焊（GTAW）、金属极气体保护焊（GMAW）、埋弧焊或其他一些可以使焊缝及热影响区抗腐蚀性能下降最小的焊接方法。但对于诸如氧炔焊等有可能增加材料焊缝及热影响区含碳量或含硅量的焊接方法是不适合采用的。3.2工件的焊接应在洁净、无尘、无污染物的相对隔离区域中进行。可与不锈钢和其它有色金属的焊接在同一个区域中进行。当环境风速大于10m/s，相对湿度大于80﹪时，焊件温度低于5℃时应采取有效的工艺措施加以保护。3．3焊接坡口的加工应采用机械方法等冷加工方法进行，以保证加工表面的形状、尺寸和粗糙度符合图样要求或焊接工艺规程的规定。坡口不应有分层、折叠、裂纹、撕裂等缺陷。加工工具应是镍合金专用清洁工具，这些工具应单独存放，并有明显的标记以防与其它工具混淆。3.4工件焊接之前焊接坡口及其两侧50mm宽度范围内金属表面打磨去除氧化色，并用乙醇、丙酮或丙醇等无氧化物的溶剂清洗去除油脂、水分、粉笔标记等污染物，涂刷溶剂应彩英清洁时不起毛的皮或者纤维素海绵。应杜绝无用焊材、工人不洁衣鞋上的有害物质与工件接触，避免对工件污染。3.5应注意防止工件与熔点低金属接触，以免碳或硫的增加而形成不稳定金属的脆化。制造过程中还应限制测温粉笔、墨水、油膏的使用。3.6工件打磨用的砂轮应是无铁离子的，而且粘接剂不应是有机树脂。3.7受压焊件焊前装备定位，应采用与经评定合格的正式焊接相同的工艺执行，定位焊缝最后应熔入永久焊缝中。焊接件不允许强制组装以造成焊件的局部硬化。四、焊接材料的选择4.1根据ASME相关标准及GB/T15620-2008镍及镍基合金焊丝标准规定，HastelloyC276合金的焊接材料按表4选用。表4焊接材料母材美国焊接学会标准（AWS）型号SMAW焊条GTAW焊丝C276与C276ENiCrMo-4ERNiCrMo-4C276与碳钢或低合金钢ENiCrMo-3或ENiCrMo-4ERNiCrMo-3或ERNiCrMo-4五、焊接工艺评定根据JB/T4756-2006《镍及镍合金压力容器》的规定，进行评定5.1焊前准备：预备两块C276试板200mm×200mmδ=6mm(标准号为ASTM-B-575-10),采用V型坡口角度为60°；预留两毫米间隙；钝边2mm；焊前去除污物；焊丝为ERNiCrMo-4。5.2焊前环境温度23°不需要预热，层间温度最高是90°，焊后不处理。5.3焊接设备A、氩气纯度99.99﹪；焊机ZX7-400-STG,采用高频引弧的方式，无需充氩保护。5.4焊接工艺参数：表5焊接层次焊接方法填充金属焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/(mm/min)电极层间温度/℃氩气流量L/min类别号直径/mm第一层GTAWENiCrMo-42.5190308DCEP≦905-7其余层GTAWENiCrMo-42.5250328DCEP≦905-75.5焊接检验：经自检及专检合格后，100﹪渗透无损检验结果为合格，并经过焊缝化学成分、拉伸实验及弯曲试验见表6，表7及表8。表6焊缝化学成分（质量分数，﹪）CSiMnPSVMoCrFeWCoNi≦0.01≦0.08≦1.0≦0.04≦0.03≦0.3515.0—17.014.5—16.54.0—7.03.0—4.5≦2.5余量表7拉伸实验试样编号取样位置试样尺寸试验温度Rm/MPaRp0.2/MPaA（﹪）Z（﹪）1-1接头200mm×200mmδ=6mm室温745---表8弯曲试验试样编号项目试验标准试验尺寸/mm数量弯曲角度结果1-2正弯JB/T4756-2006100mm×100mmδ=6mm1D=4tα=180°无裂纹1-3背弯JB/T4756-2006100mm×100mmδ=6mm1D=4tα=180°无裂纹七、用途：哈氏合金板适用于各种含有氧化和还原性介质的化学工业。较高的钼、铬含量使合金能够耐氯离子腐蚀，钨元素进一步提高了耐蚀性。同时C-276哈氏合金管是仅有的几种耐潮湿氯气、次氯酸盐及二氧化氯溶液腐蚀的材料之一对高浓度的氯化盐溶液如氯化铁和氯化铜有显著的耐蚀性。八、结论：1、HastelloyC276合金的焊接选用ENiCrMo-4类焊材完全能满足各种性能指标。2、HastelloyC276合金焊接过程中容易产生缺陷，如弧坑裂纹、未焊透、气孔等，但采用合理的工艺措施可以解决这些问题。3、在HastelloyC276合金焊接过程中，应严格按照焊接工艺规程的要求控制焊接热输入量及层间温度。六、焊接注意事项6.1和低碳钢、不锈钢相比，C-276的焊接与奥氏体不锈钢焊接时发生的问题类似，如：焊接热裂纹、焊缝气孔等。焊接时要采用适宜的热输入速度，以防止热裂纹的产生。6.2C-276合金的焊接可以选择自身作焊接材料或填料金属。如要求在C-276的焊缝中添加某些成分，象其它镍基合金或不锈钢，并且这些焊缝将暴露在腐蚀环境中时，那么，焊接所用的焊条或焊丝则要求有和母材金属耐腐蚀相当的性能。6.3收弧时减慢焊接速度，增加焊丝填充量，填满熔池。随后电弧移至坡口边缘快速熄灭，这可以有效地防止出现弧坑裂纹。电弧熄灭后焊枪喷嘴要对准熔池，以延续氩气保护防止熔池氧化。6.4处于老挝这种多雨、潮湿的环境，您对现场焊接有什么建议，可以提高焊接质量，避免出现不合格焊口，达到生产要求，防止湿气聚集，母材需加热到室温（烘干）。