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哈氏合金管焊接凹陷

讓焊管有更好的耐腐蝕能力：冷拔管和“敲打焊縫”管材的區別? ?

很多流體工藝設計和熱交換器需要用到管材。當有強腐蝕性介質(zhì)存在時(shí)，通常會(huì )選擇鎳合金的管材。由于焊縫處最容易受到腐蝕，我們經(jīng)常就會(huì )選擇無(wú)縫管。然而，無(wú)縫管高昂的價(jià)格讓設計者轉而選擇經(jīng)過(guò)冷加工然后退火的焊管。冷加工加上退火使焊縫處進(jìn)行重結晶并且組織均勻化，這樣它就接近于無(wú)縫變形材料的微觀(guān)結構了。? 大多數高鉬鎳基合金的焊管都是基于A(yíng)STM?B626?III級的標準生產(chǎn)的。III級的標準包含了冷加工以及固溶退火的要求。然而，在這個(gè)標準中，對焊縫進(jìn)行冷加工的方法以及冷加工量就由客戶(hù)來(lái)決定了。大家都知道焊縫處金屬的組織類(lèi)似于鑄體，而足夠的冷加工量是達到完全重結晶和均勻組織所必需的。通常需要焊縫處的減薄量達到15%，才能保證焊縫處的金屬在退火過(guò)程中完成完全的重結晶并達到均勻的組織。? 不同的管材廠(chǎng)使用不同的技術(shù)來(lái)進(jìn)行冷加工。在不銹鋼管材廠(chǎng)通常使用的是敲打焊縫或者擠壓焊縫的方式來(lái)加入一定的冷加工量。相反，在專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)鎳基合金管材的廠(chǎng)當中都是使用冷拔或者冷軋來(lái)進(jìn)行冷加工的。這是根據材料不同的變形特性來(lái)決定的。? 這兩種冷加工方法都符合ASTM?B626?IIA級,?IIB級和III級的標準。這兩種工藝之間的成本差異可能有幾千美金。這對不銹鋼管的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是比較可觀(guān)的，但節省這樣的成本對使用哈氏合金管材來(lái)抵抗苛刻環(huán)境、保證正常生產(chǎn)的廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)是就可能產(chǎn)生問(wèn)題。很多普通C-276“敲打焊縫”的管材就是因為焊縫處先被腐蝕而報廢的。一部分這樣的管子就換成了符合同樣ASTM標準的Hastelloy??C-276的冷拔管。? 從這里我們可以看到，當時(shí)是出于省錢(qián)而做出這樣的購買(mǎi)決定。然而最后結果說(shuō)明這種省錢(qián)只是一種假象，而且導致的非計劃停產(chǎn)和設備替換的費用是相當高的。??? 冷加工方式對哈氏合金抗腐蝕性能的影響? 即使哈氏合金的管材中含有高的鉻鉬鎢的成分來(lái)抵抗腐蝕性強的化學(xué)物質(zhì)，但是它們仍然需要一個(gè)“優(yōu)化”的冶金結構來(lái)達到預期的抗腐蝕性。當哈氏合金沒(méi)有進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，比如部分重結晶或者不完全均勻組織的焊縫，這樣就很可能發(fā)生局部腐蝕并在焊縫上蔓延開(kāi)來(lái)。?在對一些“敲打焊縫”的管材做了失效分析后確認了腐蝕總是先發(fā)生在焊縫處。腐蝕沿著(zhù)部分重結晶的焊縫的偏析/稀釋區域蔓延開(kāi)來(lái)。穿孔和泄漏就可能發(fā)生了。??

基于A(yíng)STM?B626?IIA級,?IIB級,?III級標準的材料都是靠焊管的焊縫具有優(yōu)化重結晶以及組織均勻的微觀(guān)結構來(lái)提高抗腐蝕能力的。理論上，“敲打焊縫”或者“擠壓焊縫”也能夠對焊接的鑄態(tài)結構提供適量的冷加工。當進(jìn)行固溶退火時(shí)就能夠讓焊縫達到完全重結晶和組織均勻化。? 對很多不銹鋼的焊管來(lái)說(shuō)，“敲打焊縫”就能夠達到期望的微觀(guān)結構和相應ASTM規范要求的抗腐蝕性。然而，大家都知道高鉬鎳基合金比不銹鋼冷加工要難得多，并且會(huì )有少量不規則的焊縫出現。這些焊縫的不規則以及變形的特性阻礙了通過(guò)敲打焊縫形成完全的重結晶，同時(shí)也無(wú)法達到焊縫處15%的減薄量。另外，高鉬合金的枝晶偏析也是一個(gè)很重要的影響因素，必須通過(guò)嚴格控制的熱處理（時(shí)間和溫度）來(lái)使焊縫達到期望的均勻組織。? 即使是幾近完美的焊縫，通過(guò)敲打焊縫可能會(huì )在熔化線(xiàn)上導致輕微的下陷。這些下陷的區域可能在強腐蝕性的介質(zhì)中形成縫隙腐蝕。雖然說(shuō)大多數哈氏合金對這種潛在的縫隙腐蝕區域都有足夠的抵抗能力，主要是因為焊縫處的金屬只有部分重結晶以及沒(méi)有達到完全均勻組織，所以才需要優(yōu)化抗腐蝕能力。??? 實(shí)際生產(chǎn)中，對高鉬鎳基合金來(lái)說(shuō)，不可能一直保持完美的焊縫以及好的敲擊，事實(shí)上會(huì )產(chǎn)生不對稱(chēng)的焊縫。在這種情況下，通過(guò)敲打，只有部分焊縫得到適量的冷變形，而另一些區域就一點(diǎn)都沒(méi)有。這樣，退火就只能使焊縫達到部分的重結晶。對最終用戶(hù)的影響? 廠(chǎng)家在要使用管材時(shí)都希望能找到具有優(yōu)化冶金狀態(tài)的質(zhì)量穩定的產(chǎn)品。理論上，符合ASTM標準的工藝應該保證質(zhì)量的穩定性和確定的冶金狀態(tài)。然而，ASTM標準將冷加工方法的，就是只對焊縫進(jìn)行冷加工（敲打焊縫）和對焊縫以及母材都進(jìn)行冷加工（冷拔），留給了客戶(hù)來(lái)進(jìn)行選擇。這樣，就需要附加詳細的標準來(lái)保證優(yōu)化的冶金狀態(tài)以達到最好的抗腐蝕能力。? 一些生產(chǎn)廠(chǎng)是通過(guò)傳統的評估技術(shù)來(lái)保證穩定的產(chǎn)品冶金狀態(tài)，比如檢驗。然而，檢查不能每次都將冶金狀態(tài)不好的管材挑出來(lái)。因為如果管材的焊接缺陷程度低于檢測標準，那它就并不一定會(huì )被檢驗為次品（通過(guò)渦流測試，超聲波測試）。這樣的情況已經(jīng)給工廠(chǎng)生產(chǎn)帶來(lái)災難性的后果。???