【276】哈斯合金c276材料密度硬度哈斯合金C276成分性能

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Hastelloy C-276的化学成分：

1 C-276的物理特性：

HASTELOY C-276常温下合金的力学性能MIX:

这种合金的特性如下：

1.在氧化和还原状态下，对大多数腐蚀介质具有优异的耐蚀性。

2.出色的内点腐蚀、缝隙腐蚀及应力腐蚀开裂性能。

Hastelloy C-276的金相结构：

C276是面心立方晶格结构。

Hastelloy C-276的耐蚀性：

C276合金适用于含有氧化和还原性介质的各种化学工艺产业。高锰、铬含量使合金能抵抗氯离子的侵蚀，钨元素也进一步提高了耐蚀性。C276是唯一能抵抗潮湿氯、次氯酸盐和二氧化氯溶液腐蚀的材料之一，该合金对高浓度氯盐溶液(如氯化铁和氯化铜)具有相当大的耐蚀性。

Hastelloy C-276应用领域应用程序包括：

C276合金广泛应用于化学和石油化学领域，如与含氯化物有机物接触的成分和催化系统。这种材料特别适合在高温和杂质混合的无机酸和有机酸(如甲酸和乙酸)、海水腐蚀环境中使用。

Hastelloy C-276其他应用程序：

1.制浆造纸工业(如烹调和漂白容器)

2.FGD系统中的洗涤器、再加热器、湿蒸汽风扇等。

3.在酸性气体环境中工作的设备和组件

4.醋酸和酸性产品反应器

硫酸冷凝器

甲基二苯基异氰酸酯(MDI)

7.不纯磷酸的生产和加工

引言

N10276是镍铬钼防腐蚀合金，又名哈斯合金C-276，可适应各种复杂的腐蚀环境，对局部腐蚀有很强的抵抗力。镍合金经常用于制造石油化学设备，因此镍合金复合板得到了广泛的应用。

一家公司负责厚壁镍基复合板塔容器项目，基层材料Q345R，复土厚度材料SB-575 N10276，最大厚度(125 3)MM，集装箱总重90 t，长度10 520MM，设计图应在焊接后去除全应力热处理。

集装箱焊接分为三个主要部分：基层、过渡层、复层、基层板厚度、过渡层和复层焊接。必须考虑对材料腐蚀的影响，焊接困难。

分析：基层材料Q345R一般焊接后，通过将应力热处理温度降至(620 20)进行热处理，叠层N10276迅速减敏，耐蚀性大大降低。如果选择冷却热处理，根据容器热处理标准，保温时间会大幅增加，从而导致基体焊接拉伸强度下降或不合格。

因此，选择合理的焊接后热处理温度、时间和基层焊接材料尤为重要。要保证基层焊接强度，保证双层的腐蚀性。笔者通过查阅相关资料和标准，选择不同的焊接材料进行试验，制定了严格的焊接工艺参数，成功地解决了这一问题

1集装箱结构特点及主要参数

设计标准：GB150.1至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；集装箱类别：第三类。头部厚度(82 3)mm；气缸厚度(122 3)mm；圆锥分为三段，厚度分别为(125 3)mm、(84 3)mm和(52 3)mm(图1)。设计图要准备产品焊接试验版。

2母材焊接性分析

2.1基本材料Q345R

Q345R钢板符合GB713-2014 《锅炉和压力容器用钢板》标准，主要化学成分见表1。Q345R是低合金高强度钢，焊接性良好，钢中含有少量合金元素。薄板焊接不易产生裂纹，厚板焊接时焊接过程会产生裂纹，焊接裂纹不容忽视。

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、焊接应力、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应力，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应力，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，焊缝金属在拉伸应力作用下产生裂纹。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应力。

2.2 复层哈氏合金C-276

SB-575 N10276符合美国标准ASME Ⅱ B篇《非铁基材料》，主要化学成分如表2所示。

镍及镍合金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，尤其要去除表面的氧化层，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。由于氧化物（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，在镍及镍合金焊接中的主要有害杂质锌（Zn）、硫（S）、碳（C）、铋（Bi）、铅（Pb）、镉（Cd）等能增加镍基合金的焊接裂纹倾向。

氧、氢、一氧化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]

镍合金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。镍合金氩弧焊熔深较小，不足碳钢的一半，为奥氏体不锈钢的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：容器需要整体消除应力热处理，符合标准GB/T30583—2014《承压设备焊后热处理规程》，镍合金材料热处理时，要考虑温度和时间对母材敏化的影响。美国Haynes公司关于镍合金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，当复层哈氏合金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耐腐蚀性影响较大，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，影响产品使用安全。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《非合金钢及细晶粒钢焊条》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分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化学成分、机械性能符合标准要求，焊丝H10Mn2配合焊剂F5P2-H10Mn2焊缝金属化学成分、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焊剂化学成分、机械性能符合标准要求。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化学成分、机械性能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。