哈氏合金C276材质密度硬度哈氏合金c276成分性能

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Hastelloy C-276的成份:

1 C-276的物理操控性:

Hastelloy C-276在二水解锰钛的机械操控性的MIX:

此钛具备下列优点：1.在水解和还原成状况下，对绝大多数锈蚀电介质具备出众的耐锈蚀性。2.出众的耐点锈蚀、空隙锈蚀和形变锈蚀脱落操控性。

Hastelloy C-276的林国内部结构:C276为体心魔方晶体内部结构。

Hastelloy C-276的耐锈蚀性:C276钛适用于各种含有水解和还原成性电介质的化学流程工业。较高的钼、铬含量使钛能够耐氯离子的侵蚀，钨元素也进一步提高了其耐锈蚀性。C276是仅有的几种能够耐潮湿氯气、次氯酸盐以及二水解氯溶液锈蚀的材料之一，该钛对高浓度的氯化盐溶液具备显著的耐锈蚀性（如氯化铁和氯化铜）。

Hastelloy C-276应用范围应用领域有：C276钛在化工和石化领域得到了广泛的应用，如应用在接触含氯化物有机物的元件和催化系统中。这种材料尤其适合在高温、混有杂质的无机酸和有机酸（如甲酸和乙酸）、海水锈蚀环境中使用。

Hastelloy C-276其它应用领域：1.纸浆和造纸工业，如煮解和漂白容器2.FGD系统中的洗涤塔、再加热器、湿汽风扇等3.在酸性气体环境中作业的设备和元件4.乙酸和酸性商品的反应器5.硫酸冷凝器6.亚甲二苯异氰酸盐（MDI）7.不纯磷酸的生产和加工

引言

N10276是一种镍-铬-钼抗锈蚀钛，也称宽果钛C-276，可以适应多种复杂的锈蚀环境，对局部锈蚀有很强的抵抗能力。镍钛常用来制造石油化工设备，因此镍钛复合板便得到了广泛的应用。

某公司承接一厚壁镍基复合板塔式容器项目，基层材料Q345R，复层材料SB-575 N10276，最大厚度（125+3）mm，容器总重量90 t，长度10 520 mm，设计图纸要求焊后整体消除形变热处理。

容器焊接分为三大部分：基层、过渡层、复层，基层板较厚，过渡层、复层焊接要考虑对材料锈蚀的影响，焊接难度大。

分析：基层材料Q345R常规焊后消除形变热处理温度为（620±20）℃，如果采用此温度进行热处理，复层N10276会迅速敏化，耐锈蚀操控性严重下降。当选择降温热处理时，按照容器热处理标准，保温时间又大幅增加，将导致基层焊缝抗拉强度下降，甚至不合格。

因此选择合理的焊后热处理温度、时间和基层焊接材料尤为重要，既要保证基层焊缝强度，又要保证复层耐锈蚀操控性。笔者通过查阅相关资料和标准，并选择不同的焊接材料进行试验，制订了严格的焊接工艺参数，成功解决了这一问题

1 容器内部结构特点及主要参数

设计标准：GB 150.1～150.4—2011《压力容器》。设计压力：7.0 MPa；设计温度：195 ℃；最低设计金属温度：-15 ℃；容器类别：Ⅲ类。上封头厚度（82+3）mm；筒体厚度（122+3）mm；锥体分为三段，厚度分别为（125+3）mm、（84+3）mm、（52+3）mm（图1）。设计图纸要求制备商品焊接试板。

2 母材焊接性分析

2.1 基层材料Q345R

Q345R钢板符合GB 713—2014《锅炉和压力容器用钢板》标准，主要成份如表1所示。Q345R是低钛高强钢，焊接性良好，钢中含有少量的钛元素。薄板焊接不易产生裂纹，厚板焊接时，焊接工艺不合理会产生裂纹，焊接裂纹分为冷裂纹和热裂纹。

2.1.1 焊接冷裂纹

形成焊接冷裂纹的三大要素：淬硬、焊接形变、扩散氢。

（1）Q345R碳当量Cep≤0.40%，在焊接过程中基本无脆硬倾向，正常情况下冷裂纹倾向小，但当母材厚度≥25 mm时，应考虑焊前预热和焊后立即后热消氢处理。

（2）焊接过程中不均匀的加热和冷却都会产生不同的拘束形变，板厚越大，所造成的拘束度也越大，导致产生裂纹的倾向也就越大。Q345R厚板焊接时，选择合理的焊接坡口，采用合理的焊接工艺可以降低焊接形变，减小焊接冷裂纹风险。

（3）降低焊缝中氢的措施有：选择低氢型焊接材料、降低焊缝冷却速度、板厚≥50 mm焊后立即后热消氢处理。

2.1.2 焊接热裂纹

Q345R板厚较大时，特别是焊缝成型系数较小时（熔池窄而深），焊缝中的S、P等杂质易形成低熔点共晶物，焊缝金属在拉伸形变作用下产生裂纹。热裂纹有两个重要因素：冶金因素和力的因素。减少焊接热裂纹的有效措施有：选用Si、Mn型焊接材料，使焊缝中S与Si、Mn结合形成稳定化合物；制定合理的焊接顺序和焊接工艺以减小焊接形变。

2.2 复层宽果钛C-276

SB-575 N10276符合美国标准ASME Ⅱ B篇《非铁基材料》，主要成份如表2所示。

镍及镍钛获得成功焊接最重要的是清理，焊前要严格将焊接坡口及两侧15 mm范围内清理干净，尤其要去除表面的水解层，因为焊接过程中Ni能与P、S、Pb、Al或低熔点的物质形成脆化元素。由于水解物（一般在540 ℃以上形成）的熔点高（2 040 ℃）而镍的熔点为1 400 ℃，因而会造成未熔合。另外，在镍及镍钛焊接中的主要有害杂质锌（Zn）、硫（S）、碳（C）、铋（Bi）、铅（Pb）、镉（Cd）等能增加镍基钛的焊接裂纹倾向。

氧、氢、一水解碳等气体在熔化的镍中溶解度极大，而在固态下溶解度大大减小，溶解度的变化是在熔化焊中引起气孔的主要原因[1]

镍钛焊材所形成的熔池十分黏稠，不可用加大电流的方法增加熔池流动性，加大电流的直接后果是会导致熔池温度过高，使未来的焊缝中出现气孔，同时过热的温度会使焊材中一些补偿性元素意外被蒸发或气化，造成焊缝出现缺陷。

应该采用轻微摆动的方法来搅动熔池，以利于溶解气体逸出。镍钛氩弧焊熔深较小，不足碳钢的一半，为奥氏体钢制的2/3左右，因此接头设计时，应加大坡口、减小钝边厚度、适当加大根部间隙，在操作中应注意防止未焊透和根部缺陷。

3 焊接工艺评定

焊接工艺评定按NB/T 47014—2011《承压设备焊接工艺评定》要求进行试板制备、焊接、理化试验等。

3.1 焊接工艺选择

3.1.1 热处理温度和时间

分析：容器需要整体消除形变热处理，符合标准GB/T30583—2014《承压设备焊后热处理规程》，镍钛材料热处理时，要考虑温度和时间对母材敏化的影响。美国Haynes公司关于镍钛的资料中有一张图表，是时间—温度—敏化曲线图（图2），很有指导意义[2]。

GB/T 30583—2014《承压设备焊后热处理规程》规定Q345R最低保温温度为600 ℃，且标准允许降温热处理，但降温热处理时，热处理时间应按表3规定执行。容器最大厚度（125+3）mm，若参考基层Q345R焊后热处理常规温度（620±15）℃，按标准计算最短保温时间约为2.8 h。由图2可以看出，当复层宽果钛C-276在620 ℃热处理时，保温0.2 h出现敏化，如果选择（620±15）℃热处理温度对复层C-276耐锈蚀性影响较大，此热处理温度不合适，需重新选择。

参考表3降温热处理与最低保温时间关系进行分析，选择降温80 ℃进行热处理时，保温时间过长，基层母材抗拉强度会降低太多，影响商品使用安全。综合考虑热处理温度和时间对基层强度、复层敏化的影响，选择降温55 ℃，按表3计算，热处理时间最低约为302 min，笔者认为容器进行555+10-5 ℃/302～310 min焊后热处理比较合理。

3.1.2 焊接材料

基层采用焊条电弧焊或焊条电弧焊+埋弧焊两种方法，焊条选用低氢型E5015（J507），埋弧焊选用氟碱型焊剂。容器需要进行5个多小时热处理，焊接工艺评定热处理时间应考虑3个热循环，工艺评定热处理时间为16 h，考虑到长时间热处理会对焊缝抗拉强度影响较大，采购焊接材料时，要求焊材厂家做焊缝金属模拟焊后热处理。

焊接材料选择：GB/T 5117—2012《非钛钢及细晶粒钢焊条》中的E5015（J507），准4.0 mm；埋弧焊丝和焊剂分别选择标准GB/T 5293—1999《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》中的焊丝H10Mn2、焊剂F5P2-H10Mn2（SJ101），美国标准ASME SFA-5.17《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂标准》中的焊丝EH14、焊剂F48P2-EH14（SJ101），焊丝直径准4.0 mm。

焊材采购前要求至少两家焊材供应商分别做焊缝金属模拟焊后热处理试验，试验要求：手工电焊条：熔敷金属S、P含量≤0.015%，进行555+10-5 ℃保温16 h模焊处理，熔敷金属夏比V型缺口冲击试验的KV（- 2 20 ℃）值≥54 J。

埋弧焊丝和焊剂要求满足：熔敷金属S、P含量≤0.015%，进行555+10-5 ℃保温16 h模焊处理，熔敷金属夏比V型缺口冲击试验的KV（- 2 20 ℃）值≥41 J。两家焊材厂家反馈焊缝金属成份及模拟焊后热处理结果，如表4所示。

由表4可以得出结论：焊条E5015成份、机械操控性符合标准要求，焊丝H10Mn2配合焊剂F5P2-H10Mn2焊缝金属成份、冲击指标合格，但抗拉强度452 MPa、460 MPa过低，不符合标准最低480 MPa要求。

EH14焊丝配合F48P2-EH14焊剂成份、机械操控性符合标准要求。分析埋弧焊焊材组合F5P2-H10Mn2不合格原因：长时间热处理导致焊缝金属抗拉强度下降。

而F48P2-EH14组合由于EH14焊丝含Mn量稍高，Mn是提高金属强度的重要因素，即使经过长时间模拟热处理，试验结果仍合格。

A、B焊材厂家焊条E5015（J507）、埋弧焊丝EH14配合埋弧焊剂F48P2-EH14成份、机械操控性都可以达到标准要求，从经济性考虑选择B厂家焊条、埋弧焊丝和焊剂。