哈氏合金设备的设计

哈氏合金设备的设计

哈氏合金材料是一种极耐腐蚀介质的镍基合金，它与奥氏不锈钢相比具有许多独特的优点，不仅耐腐蚀性能好，而且强度高。采用该材料的装置，使用寿命更长，设备更轻巧。国内不少制造单位已开始设计制造哈氏合金的设备。

哈氏合金的种类

化工装置采用的哈氏合金可分为3类，一是Ni-Mo系B类哈氏合金，此类合金在盐酸、硫酸、非氧化性酸中具有极好的耐蚀性，二是Ni-Cr-Mo系的C类哈氏合金，此类合金在氧化性和非氧化性酸中都具有很好的耐蚀性，三是Ni-Cr-Mo-Cu系的G类哈氏合金，它在热硫酸以及磷酸中具有很好的耐蚀性。

B类哈氏合金

该类哈氏合金主要针对耐盐酸而开发，它可以耐任何浓度和常温至沸点的全温度范围内的盐酸腐蚀。由于其焊接部位易产生选择性腐蚀，需进行焊后热处理，故其使用范围受到限制。这个缺点由改进的哈氏B-2替代，其限制了Fe的含量，降低了C与Si的含量，这样可以在焊态下使用。但是，哈氏合金B-2的组织接近于Ni-28Mo纯二元系合金，如果长时间工作在600-800℃温度时，在金属间会有规则或不规则的析出化合物，出现脆性问题。于是B2由热稳定性更好的新哈氏合金B3所替代。

B类哈氏合金对盐酸、氯化氢气体、硫酸等有良好的耐腐蚀性能。但应特别注意的是，如果溶液中混入铁离子、铜离子或溶液中存在氯元素等氧化性因子，将会加速材料的腐蚀。

C类哈氏合金

该类合金在B类哈氏合金基础上添加了Cr元素，它在氧化性酸和非氧化性酸中都具有很好的耐蚀性，用于混入氯化二铁、氯化二铜等强氧化性盐的溶液，以及混入了湿氯气和氯离子的溶液，故广泛用于氟酸、甲酸、酢酸和海水等装置中。

C类哈氏合金与B类哈氏合金一样，在焊接热影响区极易产生敏化腐蚀，故需进行焊后热处理。目前一般C类哈氏合金仅有铸件。在降低了C和Si含量以后的哈氏合金C-276可以在焊态下采用，但其在650-1090℃温度范围内，受长时间时效后，会在晶界析出碳化物或伴随产生金属间化合物，是的抗腐蚀性能下降。为此，研制了高温温度性好的改良哈氏合金C-4，以及既能耐氧化性酸腐蚀又能满足高温温度性哈氏合金C-22。C-22与C-276相比有以下优点：在氧化环境中特别耐腐蚀，在还原性环境中也具有相同的耐蚀性，耐孔蚀、耐间隙腐蚀、耐局部腐蚀性能大有提高，组织的热稳定性提高，焊缝热影响部位无腐蚀出现。

G类哈氏合金

该类合金在热磷酸以及热硫酸环境中具有良好耐蚀性。由于该合金加入了稳定的化学元素Nb，故可以在焊态下使用，但在包剂电弧焊时，其焊接凝固后裂纹敏感性较高。为此开发了哈氏合金G-3，它降低了C和Nb元素的含量，以便焊后不出现裂纹。最近又开发了哈氏合金C-30。该合金提高了Cr元素含量，其元素值达30%，已应用于工业磷酸装置中，具有极好的耐蚀性能。

设计

哈氏合金的延展性与不锈钢相当，但其材料强度却比不锈钢大1.5倍，且耐蚀性好，故设计时可取较小的腐蚀裕度。

成型

哈氏合金管子可以用弯管机进行冷管，冷管半径应不小于3倍内径，最好为5倍内径。该管可以进行深拉加工，但加工中存在较大的加工硬化问题，故当出现过大拉伸状态时，应进行多次固溶化处理。如封头冷加工成型时，转角处出现加工硬化，在制造过程中应进行1次固溶化处理。对一般成型可不需要进行消除应力热处理。当冲孔的孔径大于板厚2倍以上时，冲孔的孔间距取孔径的2倍-3倍以上。

焊接

哈氏合金通常具有良好的可焊性，无特殊要求，也可以进行异种金属的焊接。

焊接方法

TIG焊接、MIG焊接及等离子弧焊等惰性气体焊接都可达到令人满意的效果，也可以采用包剂电弧焊或电子束焊，但不允许此案有会产生浸碳和氧化的气焊，也应尽量避免采用焊接热影响较大的埋弧自动焊。

焊条

所使用的焊条必须与母材相当。当哈氏合金与异种材料焊接时，通常采用哈氏合金侧的焊条。

焊前准备

焊前先确认板材的厚度、坡口方式

不管是点焊还是满焊，在坡口和母材周边表面，用丙酮或其他有机溶剂去除所有的油脂、污垢等异物。

焊前焊条必须干净

坡口加工，原则上采用机加工，用等离子切割时应用砂轮机等工具去除氧化皮及热影响区，热影响区宽度约3mm.

由于焊接时熔融的金属流动性差，故坡口角度应比不锈钢大。

焊接施工

定位焊和实际焊接一样重要，焊后必须去除产生的氧化皮等附着物及有害缺陷

在根部焊接时，一旦不进行惰性气体保护焊，背面的焊道很快氧化，则无法得到良好的焊缝外形，为此，应在背面采用保护的工卡模具

首先要求采用平焊，而后考虑立焊、横焊，严禁仰焊

焊接时不用预热，层间温度控制<150℃，每层间用不锈钢刷子或软魔石去除氧化皮。

焊条移动时要控制输入热量，避免横向摆动，焊条要直线移动。

由于存在高温下凝固裂纹的敏感性，故要注意处理焊接后的弧坑。

焊后热处理

除了B类和C类哈氏合金外，其他哈氏合金可以在焊态下使用，如需进行热处理，应采用固溶化处理。

焊接部位的检查

焊接部位的检查可采用非破坏性检验，仅能用渗透检测和射线检测，不能采用磁粉检测和超声检测。

机加工

哈氏合金的车削加工有一定的难度，与不锈钢相比较，其加工时间更长。