浅析哈氏合金B-3的焊接技术

浅析哈氏合金B-3的焊接技术

摘要： 本文介绍了哈氏合金B-3的焊接要求和焊接参数，结合国外的英文资料及制作经验，成功完成了哈氏合金B-3的容器制作，并取得了一些经验。现将相关经验做些简单介绍，以便同类技术参考借鉴。

关键词： 焊接；哈氏合金；焊接材料；焊接工艺

Abstract: this paper introduces the ha’s alloy B-3 welding requirements and welding parameters, combined with the overseas English material and production experience, successfully completed the ha’s alloy B-3 container production, and gained some experience. Now the related experience do some simple introduction, so that similar technology for reference.

Keywords: welding; Ha’s alloy; Welding materials; Welding process 前言

随着石油、化工的发展，耐高温、高压、高浓度腐蚀物的容器需求量越来越大。笔者在德国瓦克工作期间，在项目中接触了数台耐高温耐腐蚀性容器的制造，其板材均为哈氏合金B-3，该材料是制造厂首次使用，缺少经验，国内能借鉴的经验和资料也不多。在制作过程中，结合国外的英文资料及制作经验，经过大家的共同努力，成功完成了哈氏合金B-3的容器制作，并取得了一些经验。

母材介绍

B-3 是一种镍基合金，对各种浓度各种温度下的盐酸腐蚀有极好的抵抗能力。它在其他诸如硫酸，醋酸，甲酸，磷酸等非氧化性介质中也表现很好。B-3合金相对B-2在化学成分上作了一定改进，和哈氏合金B-2相比，哈氏合金B-3有更高的热稳定性、可加工性和应力腐蚀抗裂性。B-3合金对点腐蚀，对在刻痕和热影响区的应力腐蚀断裂都有极好抵抗能力。

焊接材料的选择

哈氏合金适用于大多数焊接环境。针对哈氏合金B-3的不同焊接方法，市场上有不同的焊接材料。这些焊接材料主要用于：

用于哈氏合金B-2和B-3锻件的预制时的匹配组合填充材料；

用哈氏合金B-2、B-3合金和镍基或铁基易腐蚀合金间的异种钢焊接；

哈氏合金B-3板材在ASME标准中的规范号为SB333，其UNS编号为N10675，P-No.编号为44。根据哈氏合金的厂家Haynes International, Inc.提供的数据，焊材选用AWS A5.14-98，ERNiMo-10用于GTAW和GMAW，选用AWS

A5.11-98，ENiMo-10用于SMAW。这两种焊材的化学成分如表1所示。

焊接要求

5.1 焊前准备：

焊接工作前应保证工作环境安全，包括：人员保护，通风，受限空间作业等

焊接环境要做到清洁、无风、无尘，避免铁、铜的污染

焊接区域应用不锈钢钢丝刷打磨清洗

焊接表面及其临近区域应以酒精或丙酮清晰干净。不可用棉花或毛巾清洗焊接区域。

施焊前，焊接表面和接头两边临近区域应彻底清理干净，并去除油污；

使用SMAW时，焊缝区域临近1英寸范围内的氧化皮表面应彻底打磨出亮白金属表面，如果不这样做，氧化皮和熔化的焊渣之间的反应会导致热影响区裂纹。

镍基合金容易在焊口位置开裂，因此建议在焊缝的开始和结束位置进行打磨。

建议焊接时母材要在固溶状态下。如果材料表面有超过7%的冷加工就要在焊接前进行固溶退火。

5.2 焊接过程：

未开封的盒装焊条可不进一步烘干而直接使用，未使用的焊条应存储于保温箱中，温度控制在121-2000C.避免暴露于室温中，因为水分会降低其机械性能。

当使用GTAW或GMAW进行焊接，打底焊时，背面要使用气体保护（≥99.99%氩气）。使用SMAW进行焊接，必须打磨根部焊缝的背面。

为了使焊件获得最佳耐腐蚀性能，应通过下列途径避免过量热输入：

最小摆动焊道技术（如不摆弧的直线焊道）

避免焊接速度过低，特别是对于薄壁部件

控制层间温度，通常不高于930C；

避免在经过重大冷加工的部件上施焊，如容器封头。冷成型后加工后进行固溶退火。

对于GTAW，建议使用配备高频引弧和上升/下降特性控制功能的直流电源。带气体扩散喷嘴的焊枪能够提供最佳气体保护。

对于薄壁零件，要特别注意避免过低的焊接速度

避免在5380C ~8160C长时间停留。不建议使用6500C消应力热处理。哈氏合金B-3唯一推荐使用的热处理方法就是在10650C进行适当时间的固溶处理，然后根据部位的厚度进行淬火或快速风冷。

焊后应使用不焊接锈钢钢丝刷打磨焊接区域

5.3 焊后检查：

以目视外观检查或渗透检测焊接质量，如有必要则进行X射线探伤

焊缝应平滑，不可有咬边，高低不平以及其他明显焊接缺陷

对于焊接缺陷，应先打磨清理，然后补焊

对于返修次数超过两次的焊缝，则应切除重新进行焊接

结束语

按此要求制作出来的多台哈氏合金容器设备经多方检验合格后，投入了使用，至今未发现质量问题。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。