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1.哈氏合金管是鎳鉬合金家族中的一個(gè)新成員，它對任何溫度和濃度的鹽酸都有極好的抗腐蝕性。同時(shí)它對硫酸、乙酸、蟻酸、磷酸及其他不具有氧化性的介質(zhì)也具有良好的抗腐蝕性。

2.由于對其化學(xué)成分作了調整，它的熱穩定性相比原來(lái)的B-2合金有了大幅的提高。B-3合金對點(diǎn)蝕、應力腐蝕、刀口腐蝕和焊接的熱影響區的腐蝕等均有很高的抗力。

Hastelloy B-3的金相結構Hastelloy B-3為面心立方晶格結構。該合金的鐵和鉻含量被控制在小值，因此阻礙了其在700-800℃間沉淀析出Ni4Mo相，從而降低了加工脆化的風(fēng)險。

Hastelloy B-3 的特性瞬時(shí)暴露在中溫時(shí)仍能保持優(yōu)秀的塑性能;優(yōu)秀的耐點(diǎn)蝕和應力腐蝕開(kāi)裂性能力;優(yōu)秀的耐刀口腐蝕和熱影響區腐蝕的性能;優(yōu)秀的耐醋酸、乙酸、磷酸和其它非氧化性酸的性能力;優(yōu)秀的耐各種濃度和溫度下鹽酸腐蝕的性能力;

Hastelloy B-3 應用范圍領(lǐng)域有：B-3合金可適用于先前B-2合金所有用途，同B-2合金我一樣，B-3也不推薦使用于三價(jià)鐵鹽和二價(jià)銅鹽存在的環(huán)境中，因為這些鹽會(huì )很快引起腐蝕破壞。當鹽酸接觸到鐵和銅時(shí)，會(huì )與之發(fā)生化學(xué)反應生成三價(jià)鐵鹽和二價(jià)銅鹽。

簡(jiǎn)介：哈氏 B-3 合金的性能和材料特性，總結多個(gè)制造廠(chǎng)的加工制造經(jīng)驗，提出質(zhì)量控制的關(guān)鍵為封頭成型控制和焊接質(zhì)量控制，并指出其具體工藝過(guò)程的相關(guān)要點(diǎn)。哈氏 B-3 合金是美國 HAYNES 公司在哈氏 B-2合金的基礎上，研究開(kāi)發(fā)的新材料，在鹽酸和硫酸中具有杰出的抗腐蝕性能，并有很好的熱穩定性。通過(guò)調整某些合金元素的含量，哈氏 B-3 合金中溫 β 相相變時(shí)間有所延長(cháng)，為哈氏 B-3 合金原材料生產(chǎn)、設備制造過(guò)程中的熱加工、熱處理、焊接等加工工序創(chuàng )造了更為有利的條件。但是，哈氏 B-3 合金仍然存在有 β 相變、敏化、冷作硬化等固有的材料特性。某些設備制造廠(chǎng)已較好地掌握了哈氏 B-2、哈氏 B-3 合金設備制造過(guò)程中的焊接技術(shù)，但封頭成型技術(shù)等設備制造經(jīng)驗還不夠成熟，焊接工藝還不夠完 善。國內傳統技術(shù)路線(xiàn)成型的封頭常出現鼓包、折皺、尺寸精度差、甚至開(kāi)裂等問(wèn)題。通過(guò)對多個(gè)制造廠(chǎng)加工經(jīng)驗的學(xué)習歸納，并參考相關(guān)國外國內標準，對哈氏 B-3 合金制設備的質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析總結。1 哈氏 B-3 合金的成分與性1.1 化學(xué)成分哈氏 B-3 合金的化學(xué)成分（見(jiàn)表 1）。1.2 力學(xué)性能哈氏 B-3 合金的室溫力學(xué)性能（見(jiàn)表 2）。1.3 耐蝕性能哈氏 B-3 合金以鎳為基體，僅有鉬為其合金元素。鉬具有高的標準還原電極電位，是一種熱力學(xué)穩定的元素。與鋯的耐腐蝕原理不同，哈氏 B-3 合金耐腐蝕的性能來(lái)自合金本身熱力學(xué)的穩定性，即源于鎳與鉬標準還原電極電位較高。哈氏 B-3 合金是一種應用于強還原性環(huán)境中的優(yōu)良耐蝕合金，從圖 1 可看出[2]，它可用于常壓下、無(wú)氧化劑的較大溫度范圍內的、很高濃度的鹽酸溶液中。在不充氣的非氧化性硫酸中，哈氏B-3 合金顯示了優(yōu)良的耐蝕性能，見(jiàn)圖 2[2]。此外，在不含氧化劑的氫氟酸、磷酸、甲酸、醋酸中，哈氏 B-3 合金也有很好的耐蝕性。如在甲醇低壓羰基合成醋酸工藝介質(zhì)中，在較低的溫度下，哈氏 B-3 合金具有優(yōu)良的耐蝕性能，均勻腐蝕率小于 0.01 mm/a。但是，由于哈氏 B-3 合金基本不含鉻，鈍化能力很弱，不能用于通氣或含氧化劑的鹽酸、硫酸、氫氟酸中，也不能用于氧化性鹽溶液中。顯然，哈氏B-3 合金的應用范圍較窄。1.4 材料特性哈氏 B-3 合金是鉬元素含量約 30 ％的鎳基合金，鉬在鎳中形成的固溶體為奧氏體組織。大量的鉬原子固溶于鎳的奧氏體晶格中，由于鉬原子大且重，嚴重扭曲了鎳的晶格，使鎳均勻的奧氏體組織處于亞穩定狀態(tài)。盡管哈氏 B-3 合金中的有害元素碳、硫、磷、硅等被控制到很低的程度，但在哈氏 B-3 合金的兩個(gè)敏化溫度區（1 200~1 300 ℃的高溫敏化區和 500~950 ℃的中溫敏化區），σ 相、γ 相等金屬間相仍很容易沿晶界析出，造成哈氏 B-3 合金原材料的晶間腐蝕敏感性。因此，哈氏 B-3 合金原材料質(zhì)量檢驗項目中不僅應有常規的化學(xué)成分，力學(xué)性能檢驗，還應增加哈氏 B-3合金原材料晶粒度和 149 ℃鹽酸晶間腐蝕檢驗。與哈氏 B-2 合金一樣，在 650~750 ℃的溫度范圍內，哈氏 B-3 在冶金熱力學(xué)上也存在一個(gè) 650~750 ℃的 β 相變區[3]，這是一種無(wú)擴散相變，在適當的應力條件下可以在瞬間發(fā)生。從圖 3 可看出，通過(guò)合金元素的調整，哈氏 B-3 較 B-2 合金在 650~750 ℃的 β 相變速度明顯降低，而各種內應力，如焊接殘余應力，冷、熱成型時(shí)材料中存在的內應力，均將促進(jìn) β 相相變。如果發(fā)生了 β 相變，無(wú)論是哈氏 B-2 或 B-3 合金，其延伸率均將大幅降低，在極端情況下，哈氏 B-2 的室溫延伸率可降至 2 %[2]。美國 HAYNES 公司認為，β 相的轉變是造成哈氏 B-2 合金鍛造、軋制、熱處理時(shí)材料開(kāi)裂的原因，也是 B-2 合金設備服役時(shí)發(fā)生應力腐蝕開(kāi)裂的原因。雖然哈氏 B-3 合金較哈氏 B-2 合金具有 β 相相變較緩慢的優(yōu)點(diǎn)，但 B-3 合金仍存在 β 相相變的可能性。在國內，有的哈氏 B-3 封頭在固溶處理后表面出現小裂紋的問(wèn)題。顯然，哈氏 B-3 設備制造過(guò)程中，應保證材料在成型后有足夠的穩定性，以避免在終固溶處理后封頭表面出現裂紋或開(kāi)裂。2 哈氏 B-3 設備制造質(zhì)量控制哈氏 B-3 合金制容器類(lèi)設備制造的質(zhì)量控制主要有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：封頭成型的質(zhì)量控制和焊接接頭的質(zhì)量控制。2.1 封頭成型的質(zhì)量控制哈氏 B-3 合金封頭成型工藝，根據封頭直徑的大小，封頭的壁厚，常有不同的成型工藝，如不同的壓制工藝：沖壓、旋壓，分瓣壓制；不同的成型溫度：冷成型、溫成型、高溫成型等。在哈氏 B-2，哈氏 B-3 合金制設備制造過(guò)程中，始終存在著(zhù)封頭成型技術(shù)不夠完善的問(wèn)題。通常采用冷沖壓或冷旋壓的方式進(jìn)行成型，由于B 合金的冷作硬化嚴重，易于發(fā)生 β 相變，因此每沖壓或旋壓一次，均必須在 1 066 ℃進(jìn)行一次固溶處理，不僅工序復雜，還經(jīng)常在終固溶處理后，封頭外表面出現微裂紋。熱沖壓成型時(shí)，由于 B-3 合金的高溫抗力大，下模具壓板壓力不夠時(shí)，封頭可能從壓板下脫出，滑入下模具中，造成封頭形狀不規則，使后續的修型工作非常繁重。在對哈氏 B 系列合金的材料特性進(jìn)行充分研究及取得相關(guān)實(shí)驗結果后，確定中溫成型是一種更為恰當的成型方法（哈氏 B-3 合金不存在 475 ℃脆性）。溫成型不僅易于操作，且成型后的封頭在終固溶處理后內外表面光潔，沒(méi)有任何成型缺陷。哈氏合金管不論采用何種工藝進(jìn)行封頭成型，成型后的封頭均須進(jìn)行固溶處理，以消除成型過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應力。為了驗證固溶處理的效果，封頭固溶處理時(shí)應帶焊接試板，以檢驗熱處理效果。檢驗方法為：149 ℃，20 ％鹽酸，連續試驗 96 h，500X 金相法檢查焊接接頭熱影響區晶間腐蝕深度，晶間腐蝕深度≤0.178 mm 為合格。2.2 焊接接頭的質(zhì)量控制焊接是哈氏 B-3 合金設備制造中的另一關(guān)鍵控制工藝，焊接接頭質(zhì)量控制是非常關(guān)鍵的，直接影響設備的安全運行。 4 為某化工機械廠(chǎng)哈氏 B-3 合金焊接工藝評定試板焊接接頭的晶間腐蝕檢驗金相照片。顯然，該焊接工藝沒(méi)有通過(guò)焊接接頭晶間腐蝕檢驗。圖 5 為另一化機公司哈氏 B-3 設備產(chǎn)品試板的腐蝕檢驗金相照片。設備的產(chǎn)品試板的腐蝕檢驗表明，該設備的焊接質(zhì)量良好。2.2.1 焊接接頭的質(zhì)量要求 哈氏 B-3 材料的強度、

硬度太高，且易加工硬化，無(wú)法制作藥芯焊絲。由于此特性，目前最好的焊接方法仍是無(wú)氧化的鎢極氣體保護焊(GTAW)[4]。除采用正確的焊接方法外，對焊接接頭的選擇及其要求較高，如采用雙面 GTAW 進(jìn)行封底焊后再進(jìn)行焊接，保證全焊透且易于清焊根。

對于大型哈氏 B-3 合金設備的對接焊，盡量采用雙 V 型坡口進(jìn)行雙面焊（見(jiàn)圖 6）。哈氏合金只有嚴格脫除材料中的碳、硅、硫、磷等雜質(zhì)，才能獲得焊后耐蝕性，因此，要建立高清潔度的施工環(huán)境，并對焊接接頭進(jìn)行嚴格的去氧化皮、去污漬等工序。焊接坡口加工后焊接前，需對焊接接頭去氧化物處理。合金 B-3 的表面氧化物、氧化色和焊縫周?chē)暮冈母街?zhù)性強，推薦使用細晶砂帶或細晶砂輪進(jìn)行打磨。酸洗前，用噴砂處理或小心打磨把氧化物打碎。使用 HNO3/HF 混合酸進(jìn)行適當時(shí)間和溫度的酸洗。2.2.2 焊接接頭的質(zhì)量控制（1）清潔的焊接環(huán)境是焊接質(zhì)量達標的前提，包括對施工車(chē)間、施工設備、特別是焊接接頭的清潔處理，做到無(wú)塵、無(wú)鐵和其他雜質(zhì)，以防焊接接頭遭受污染。（2）特別注意焊接時(shí)要采取低線(xiàn)能量輸入并控制層間溫度，以防止過(guò)度熱輸入，導致合金元素的燒毀。焊接時(shí)，以焊縫金屬呈現銀白色為原則，若出現淺黃色可通過(guò)專(zhuān)用不銹鋼絲刷擦除，若出現其他顏色，則必須用專(zhuān)用砂輪片打磨去除。每層焊道不要太厚，最大限度地減少合金元素的燒毀。不要出現咬邊、高低不平等焊接缺陷或其他影響耐腐蝕性能的現象。

（3）焊接完成后，要對其進(jìn)行固溶熱處理。對焊接接頭進(jìn)行 149 ℃晶間腐蝕檢驗，以保證哈氏 B-3 合金焊接接頭的耐蝕性能，這是評定哈氏 B-3 合金焊接質(zhì)量的重要檢驗方法，也是壓力容器制造的關(guān)鍵質(zhì)量考核點(diǎn)。3 結語(yǔ)（1）哈氏 B-3 合金具有兩個(gè)晶間腐蝕敏化區和一個(gè)中溫 β 相變區，雖其相變時(shí)間相比 B-2 有所延長(cháng)，但仍需嚴格控制促進(jìn) β 相相變的因素，如焊接殘余應力，冷、熱成型時(shí)材料中存在的內應力等。（2）對哈氏 B-3 合金封頭的成型，中溫成型是一種更為恰當的成型方法（哈氏 B-3 合金不存在 475 ℃脆性）。溫成型不僅易于操作，且成型后的封頭在終固溶處理后內外表面光潔，沒(méi)有任何成型缺陷。成型后的封頭須進(jìn)行固溶處理，以消除成型過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應力。（3）149 ℃，20 %鹽酸晶間腐蝕檢驗方法是哈氏合金管制設備制造質(zhì)量控制的關(guān)鍵檢驗方法。