Hastelloy B-2焊接工艺 Hastelloy B2性能标准

引言

2004年1月，某公司为安徽某钢铁公司焦化厂制作1台稀硫酸储罐，是卧式常压容器，筒体壁厚12mm，封头14mm。盛装的介质(稀硫酸，浓度<20%)是还原性酸，有很强的腐蚀性，工作温度为35℃规划挑选的资料是HastelloyB.

资料功能

最早山现的镍-铝合金是美国世界汉斯公司20世纪20年代出品的HastelloyB，因为HastelloyB在焊后状态具有很强的晶间腐蚀敏感性，需进行焊后固溶处理。固溶处理温度高，处理过程复杂，关于某些部件和设备是难以实现的，故其使用受到约束。

因而，设备的主材选用德国蒂森克虏伯VDM公司的Nimfer6928-alloyB-2，是第2代镍-钼合金。

成分特色

为改善HastelloyB合金耐晶间腐蚀功能，下降C、Si和Fe含量，推出了HastelloyB-2。在热成形和焊接热循环过程中，C、Si含量能够明显下降碳化钼、富硅金属相的分出速度和分出量，大大下降晶间腐蚀敏感性。因而，HastelloyB-2能够在焊态下使用。

但是，Fe、Cr是不能去除干净的，否则将促进另一种金属间化合物NigMoG相)的分出，在B-2

化学成分的标称范围内保存必定量的Fe和Cr，能明显约束NiaMb的分出。有金属间化合物存在的合金，

耐性和耐蚀性下降。

因而，在Nimofer6928-alloyB-2中，Fe、Cr不再作为杂质元素操控，而是在合金中坚持必定的量。显示了Fe、Cr元素含量对敏化态合金冲击耐性的影响。Nimofer6928-alloyB-2合金成分上的调整现已被20世纪90年代开发的HastelloyB-3和Nimfer6629-alloyB-4所采纳。同时将HastelloyB、HastelloyB-2作比较。Ninnfer6928-alloyB-2(ASTMB333)化学成分。

耐蚀特色

HastelloyB系列镍-钼合金，主要是针对盐酸开发的，在还原性介质中具有很好的抗腐蚀性，它能够

耐任何浓度和常温至沸点的全温度范围内的盐酸腐蚀。在中等浓度以下的硫酸溶液中有很好的耐蚀性。

对氯化氢气体、磷酸、醋酸等也有良好的耐蚀性。HastelloyB系列合金不含铬，只能在还原性介质中使用。假如溶液中混人Fe3、Cu*或溶液中存在氯元素等氧化性因子时，会加快资料的腐蚀。因而，应特别注意HastelloyB系列合金不能使用于含氧化性离子的盐酸或硫酸溶液。这种离子能够由盐酸或硫酸与铁或铜触摸而发生。在这种情况下可选用含有Cr的HastelloyC系列合金。

功能特色

B-2合金强度高、延展性好、硬度高和易发生加工硬化，变形抗力和回弹较大。密度为9.2g/cm，熔

点为1330~1380℃.设备的制作过程中，应特别关注封头成形。该设备的2个封头挑选的是冷旋压成形，要求旋压设备有足够大的能力，成形的速度要快，不能长期旋压，一旦冷作硬化，就不能再旋下去，有必要固溶处理后再继续旋压。Nimfer6928-alloyB-2力学功能。

热稳定性

B-2的安排接近于Ni-Mb纯二元系合金，当受到焊接热循环和不正确的热处理，短时在中温区538~816℃逗留，焊缝金属、热影响区或母材会分出金属间化合物(NiMb)，使晶界“贫钼”，这种现象叫“中温

敏化”。敏化会使合金脆化，冲击耐性下降；在某些介质中敏化后的合金会加快沿晶界的晶间腐蚀。

焊接资料

钨极氩弧焊用的焊丝选用德国蒂森克虏伯VDM公司出品的NimoferS6928-FMB-2(AWSA5.14ERNi-

Mo-7)，标准为D2.4mm.化学成分。

焊接

焊接特性剖析

热裂纹

与不锈钢比较，镍基合金具有较高的焊接热裂纹敏感性，如凝结裂纹、液化裂纹等均可能发生，在弧坑

处易发生火口裂纹。晶间液膜是引发镍基合金单相奥氏体焊缝凝结裂纹的主要原因。S、P、Pb、Zn等是造成晶间低熔点液膜的主要元素。因而，在焊接过程中有必要严厉约束有害杂质的侵入，避免或削减晶间液膜的生成。为此，在焊接前，有必要对母材和焊丝进行严厉整理，避免有害元素向焊缝区过渡。当焊接线能量过大时，因为输入热量大，晶界上的低熔点相就会熔化而构成液化裂纹。因而，焊接镍基合金时应选用比较低的线能量。

气孔

因为镍基合金固-液相温度间隔小，流动性偏低，在焊接的快速冷却凝结结晶下，易发生焊缝气孔。为了避免气孔的发生，有必要消除气孔的来历，在施焊前有必要清除坡口及近缝区的氧化物、涂料、油污等。

中温敏化

HastelloyB-2具有中温敏化的特性，冷变形会加快中温敏化。

封头是冷旋压成形的，直边处变形量较大，若直接与筒体焊接，会促进金属间化合物的分出。因而，封头应经过固溶处理以恢复安排，减小焊接热循环对敏化的影响，下降强度软化安排。

因而，应尽量选用小直径焊丝小电流多层多道焊接，一次焊接熔敷的金属量要小，削减热输入量，缩短

在敏化区的逗留时间。

焊接工艺

焊接办法

为了取得最佳的耐蚀功能，推荐选用钨极氩弧焊(GTAW)，氩气流利于焊道的冷却。

焊前预备

坡口加工

使用剪切或水下等离子切开下料，刨边机加工坡口，若用等离子加工，则污染面有必要用机械的办法打

磨光亮，打磨中不能再呈现过热的外表。

镍基合金焊接熔池的黏滞性大，流动性差，熔深浅。因而，为了利于焊透和避免坡口边际发生未熔

合坡口角度要大一些(60~70)，钝边要薄一些(0.5~1.5mm)，根部空隙稍宽(不小于焊丝的直径2.4

mm)。

坡口角度大，有利丁焊工操作，电弧对坡口面指向性好，利于避免坡口边际未熔合的发生；另外，能够

缓解因填充金属凝结时发生的收缩应力，这对避免呈现结晶裂纹有利。

焊接整理与维护

母材外表和焊丝外表有必要清洁，避免污染物质熔入焊缝金属：维护高温熔池和高温焊道，避免焊缝金

属的氧化。

污染物质一是指含S、P、Pb、Zn等元素的低熔点物质或水气，二是指母材外表的氧化膜。低熔点物质

或水气熔入焊缝构成低熔点共晶体导致热裂纹和气孔。应特别强调的是镍的氧化膜，在焊前处理中往往

简单被忽视。

因为镍的氧化膜(NiO)熔点(2090℃比镍的熔点(1453℃高近45%，当镍熔化的时候，氧化镍还远没有达到它的熔点，掺杂在熔池中会构成搀杂。

有时因为焊材质量的原因，在焊道上会有黑漆皮分出，要用不锈钢丝刷刷除后再焊下一层焊道。

焊接过程中熔池和焊丝热端要一直处在喷嘴的氩气维护之下，高温焊道用拖罩维护。

焊接工艺参数

镍基合金焊接熔池的特色是液态金属流动性差，熔深浅，增大焊接电流也不能改善熔池液态金属流动

性和添加熔深.反而对其有害。关于含Cr、Mb的镍基合金还要考虑中温敏化的问题。

应严厉约束焊接线能量，选用小直径焊丝、小电流焊接。关于钨极氩弧焊，线能量不应超越10K/

cm"，层间温度不超越93℃，不必焊前预热和焊后热处理。由焊接工艺鉴定确定的参数。

焊后处理

焊接完毕后，应立即用不锈钢丝刷刷除还没有凉下来的焊接接头外表氧化色，使之呈银白色，这样处

理过的焊接接头可不必酸洗。

结束语

HastelloyB系列合金是强度高、耐蚀性好的资料，但制作过程比较复杂，且价格昂贵。在选材时应挑选改善后的最新合金，如HastelloyB-3、Nimofer6629al-loyB-4，利于制作和耐蚀。在焊接时应特别注意焊前处理和焊接线能量的操控。冷变形量大于15%的工件在焊接前必定要进行固溶处理。