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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(qū)別? ?

很多流體工藝設(shè)計(jì)和熱交換器需要用到管材。當(dāng)有強(qiáng)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(shè)計(jì)者轉(zhuǎn)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(jié)晶并且組織均勻化，這樣它就接近于無(wú)縫變形材料的微觀結(jié)構(gòu)了。? 大多數(shù)高鉬鎳基合金的焊管都是基于ASTM?B626?III級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的。III級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)包含了冷加工以及固溶退火的要求。然而，在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)焊縫進(jìn)行冷加工的方法以及冷加工量就由客戶來(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(dá)到完全重結(jié)晶和均勻組織所必需的。通常需要焊縫處的減薄量達(dá)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(jié)晶并達(dá)到均勻的組織。? 不同的管材廠使用不同的技術(shù)來(lái)進(jìn)行冷加工。在不銹鋼管材廠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)鎳基合金管材的廠當(dāng)中都是使用冷拔或者冷軋來(lái)進(jìn)行冷加工的。這是根據(jù)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(jí),?IIB級(jí)和III級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。這兩種工藝之間的成本差異可能有幾千美金。這對(duì)不銹鋼管的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是比較可觀的，但節(jié)省這樣的成本對(duì)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?yàn)楹缚p處先被腐蝕而報(bào)廢的。一部分這樣的管子就換成了符合同樣ASTM標(biāo)準(zhǔn)的Hastelloy??C-276的冷拔管。? 從這里我們可以看到，當(dāng)時(shí)是出于省錢(qián)而做出這樣的購(gòu)買(mǎi)決定。然而最后結(jié)果說(shuō)明這種省錢(qián)只是一種假象，而且導(dǎo)致的非計(jì)劃停產(chǎn)和設(shè)備替換的費(fèi)用是相當(dāng)高的。??? 冷加工方式對(duì)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(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)，但是它們?nèi)匀恍枰粋€(gè)“優(yōu)化”的冶金結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到預(yù)期的抗腐蝕性。當(dāng)哈氏合金沒(méi)有進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，比如部分重結(jié)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(duì)一些“敲打焊縫”的管材做了失效分析后確認(rèn)了腐蝕總是先發(fā)生在焊縫處。腐蝕沿著部分重結(jié)晶的焊縫的偏析/稀釋區(qū)域蔓延開(kāi)來(lái)。穿孔和泄漏就可能發(fā)生了。??

基于ASTM?B626?IIA級(jí),?IIB級(jí),?III級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的材料都是靠焊管的焊縫具有優(yōu)化重結(jié)晶以及組織均勻的微觀結(jié)構(gòu)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?qū)附拥蔫T態(tài)結(jié)構(gòu)提供適量的冷加工。當(dāng)進(jìn)行固溶退火時(shí)就能夠讓焊縫達(dá)到完全重結(jié)晶和組織均勻化。? 對(duì)很多不銹鋼的焊管來(lái)說(shuō)，“敲打焊縫”就能夠達(dá)到期望的微觀結(jié)構(gòu)和相應(yīng)ASTM規(guī)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(guī)則的焊縫出現(xiàn)。這些焊縫的不規(guī)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(jié)晶，同時(shí)也無(wú)法達(dá)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(yán)格控制的熱處理（時(shí)間和溫度）來(lái)使焊縫達(dá)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)在熔化線上導(dǎo)致輕微的下陷。這些下陷的區(qū)域可能在強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)中形成縫隙腐蝕。雖然說(shuō)大多數(shù)哈氏合金對(duì)這種潛在的縫隙腐蝕區(qū)域都有足夠的抵抗能力，主要是因?yàn)楹缚p處的金屬只有部分重結(jié)晶以及沒(méi)有達(dá)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(duì)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(duì)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(qū)域就一點(diǎn)都沒(méi)有。這樣，退火就只能使焊縫達(dá)到部分的重結(jié)晶。對(duì)最終用戶的影響? 廠家在要使用管材時(shí)都希望能找到具有優(yōu)化冶金狀態(tài)的質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。理論上，符合ASTM標(biāo)準(zhǔn)的工藝應(yīng)該保證質(zhì)量的穩(wěn)定性和確定的冶金狀態(tài)。然而，ASTM標(biāo)準(zhǔn)將冷加工方法的，就是只對(duì)焊縫進(jìn)行冷加工（敲打焊縫）和對(duì)焊縫以及母材都進(jìn)行冷加工（冷拔），留給了客戶來(lái)進(jìn)行選擇。這樣，就需要附加詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)保證優(yōu)化的冶金狀態(tài)以達(dá)到最好的抗腐蝕能力。? 一些生產(chǎn)廠是通過(guò)傳統(tǒng)的評(píng)估技術(shù)來(lái)保證穩(wěn)定的產(chǎn)品冶金狀態(tài)，比如檢驗(yàn)。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?yàn)槿绻懿牡暮附尤毕莩潭鹊陀跈z測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，那它就并不一定會(huì)被檢驗(yàn)為次品（通過(guò)渦流測(cè)試，超聲波測(cè)試）。這樣的情況已經(jīng)給工廠生產(chǎn)帶來(lái)災(zāi)難性的后果。???