摘要：镍基哈氏合金(Hastelloy-C-276) 是种抗腐蚀性能较好的材料，逐步应用到化工领域的关键设备中，用该材料制造换热器的管板焊接过程中，由于焊接工艺设置不合理，很容易产生过烧现象。本文通过对管板焊接中的正常焊接试件、过烧试件、过烧修补试件焊缝附近金相组织的比较和晶间腐蚀实验，就过烧对哈氏合金耐腐蚀性能的影响进行分析，以避免其危害。

　　关键词：哈氏合金(以下简称哈氏合金);TIG焊接;过烧 ;耐腐蚀性能

超低碳型镍基哈氏合金(Hastelloy-C-276)是一种镍基抗腐蚀，镍、铬、钼锻造合金，具有特殊的物理性，硬度高、熔点高，耐腐蚀、机械性能高(成分见表一)。Hastelloy-C-276是1968年开发出来的一种改进型的哈氏合金的可锻形式, 主要耐湿氯、各种氧化性氯化物、氯化盐溶液、硫酸与氧化性盐, 在低温与中高温酸中均有很好的耐蚀性能。因此, 近四十年来, 在苛刻的腐蚀环境诸如化学工业、石油工业、烟气脱硫、纸浆和造纸、环保等工业领域中有着广泛的应用。其金相组织为奥氏体,属于镍基合金的一种, 有很强的抗点蚀、应力腐蚀裂纹和耐酸的性能。图1是由于过烧对哈氏合金换热器管与管板焊接接头实物图，焊缝呈泡沫状，且焊缝高度 图 1

　　和宽度都很大。

　　本文对哈氏合金换热器管板焊接时过烧现象对哈氏合金防腐性能的影响做分析。

　　Hastelloy C-276的化学成分(如下表一)

　　% 镍 铬 钼 铁 钨 钴 碳 锰 硅 钒 磷 硫 最小 余量 14.5 15 4 3 最大 余量 16.5 17 7 4.5 2.5 0.01 1 0.08 0.35 0.04 0.03

　　1 焊接性分析

　　哈氏合金的导电率和导热系数要比低碳钢低得多，而电阻率和膨胀率都比低碳钢高得多，熔池流动性差，润湿性差，穿透力小，熔池浅。所以焊接中容易产生气孔、热裂纹、易氧化、未焊透、未熔合等缺陷。目前结合哈氏合金的焊接性实际，封底、填充、盖面均采用TIG封底焊接法。

　　2 过烧对哈氏合金耐腐蚀性能的影响

过烧指的是在焊接施工时，由于烧结温度过高和(或)烧结时间过长致使产品最终性能恶化的烧结。过烧的制品从外观上看易出现变形、尺寸不符合要求或产生气泡等。用哈氏合金制造换热器的管板焊接过程中，由于结构紧凑焊接量大,如工艺设置不合理，很容易产生过烧现象。为了进一步确定过烧对哈氏合金耐腐蚀的影响程度和微观组织的变化,我们通过对管板焊接过程中正常焊接试件、过烧试件、过烧修补试件的镍基合金晶间腐蚀试验方法来测定其宏观耐腐蚀性能的影响，并通过微观显微组织观察晶界腐蚀情况来评定过烧腐蚀后焊缝处的微观结构。

　　2.1 试件的备制

我们采用10mm板与25.4×1.6mm管备制的换热器管板焊接试件：对比试样(a)、过烧试样(b)、严重过烧试样(c)、过烧返修试样(d)各一个(试样如图2，表面积均约20~30cm2)，试件符合GB/T15260<镍基合金晶间腐蚀试验方法>和GB/T13298<金属显微组织检验方法>要求的晶间腐蚀试样和金相观察试件. 图2

　　2.2镍基合金晶间腐蚀实验

　　晶间腐蚀试验依照GB/T 15260-94《镍基合金晶间腐蚀试验方法》选方法A;硫酸铁(Ⅲ)硫酸试验——本方法适用于在沸腾的硫酸铁(Ⅲ)-硫酸试验溶液中测定镍基合金对晶间腐蚀的敏感性。由于含络量小于18%，试验时间为24h，连续进行。

首先测定其表面积，接着在上述的实验环境下连续实验24小时，测定其实验前后的失重，依据公式：腐蚀速率=mm/a;

式中：常数K=8.76104毫米/年(mm/a);

　　密度ρ=8.9g/cm3;

　　暴露时间t=24h;

　　暴露面积A;

　　失重△m

　　实验后的腐蚀情况如下表：

　　试件代号 a 对比试样 b 过烧试样 c 严重过烧试样 d过烧返修试样 腐蚀速率计算结果(mm/a) 11.375 11.416 12.330 12.457 与对比试样差别 (mm/a) 0 0.041 0.955 1.082 从上表可知焊接严重过烧会对焊缝区材料抗晶间腐蚀的能力产生严重影响，其影响应比上述数据的差别更严重。由腐蚀速率计算公式可见，腐蚀速率反映的是每个试件表面整体腐蚀的情况，而各试件腐蚀速率的差异主要在焊缝热影响区以及周围部位的表面积(约占试件总表面积的50%)中产生的，进一步讲主要影响更多集中在焊缝及附近;若考虑焊缝区域的面积是各试件腐蚀速率的差异的主要因素，则焊接过烧对耐腐蚀速率的影响比表中表示的数值更严重。

　　2.3 晶界微观结构的比较

　　通过取金相试样分别进行研磨、抛光、浸蚀，对焊缝和焊缝板熔合区的晶间结构进行对比结果如下图：(焊缝板熔合区是指焊肉接近板材母材的临界区域)

　　a对比试样焊缝 b过烧试样焊缝 c严重过烧试样焊缝 d过烧返修试样焊缝

　　a焊缝板溶合区 b焊缝板溶合区 c焊缝板溶合区 d焊缝板溶合区

　　(焊缝板熔合区是指焊肉接近板材母材的临界区域)

　　从晶相组织情况看，过烧试件、严重过烧试件、过烧返修试件都不同程度在内管壁上留有过烧凹坑，这些过烧凹坑与焊缝组织贯通，局部管的母材金相组织由奥氏体转变成与焊缝相同的熔铸态枝晶加胞晶组织，其抗腐蚀能力较差，交界处还有焊缝的铸态组织沿母材奥氏体晶界扩散的组织，使沿焊缝的母材奥氏体晶体受到损伤，防腐蚀能力下降。

　　3 结束语

　　综上所述，过烧对哈氏合金焊缝及焊缝周边组织的破坏作用，较大降低了哈氏合金耐腐蚀能力，所以在对哈氏合金换热器管板进行焊接时应特别注意产生过烧，更不容许出现严重过烧的现象，以防设备在使用中出现不可预料的问题。

　　参考文献

　　[1] 余历军, 徐惠芳, 陈立宇.新型哈合金G一30的耐蚀性能与工业应用[J].耐蚀材料,1998，

　　(3)

　　[2] 刘国强, 朱自勇, 柯伟.不锈钢和镍基合金在含澳醋酸中的腐蚀行为[J].腐蚀科学与防护技术, 2002,12,(5):296-299

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