学文网摘 要：根据哈氏合金材料的金属特性，对其焊接方法以及焊接工艺进行研究，保证其焊接质量。
关键词：哈氏合金（HastelloyC-276）、焊接、氩弧焊
Abstract: According to the metallic Hastelloy its welding method and welding technology research, ensure the welding quality.
Keywords: Hastelloy (HastelloyC-276), welding, TIG
中***分类号：P755.1文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、概况
在经济高速发展的今天，人类在追求经济发展的同时，越来越重视环境的保护。在中国火力发电厂这一领域也不例外，锅炉尾气中含有大量的SO2 气体，对空气环境造成极大的污染，因此对锅炉烟气的处理——脱硫工艺应运而生。本论文主要着重于脱硫工艺中工作环境最恶劣的部分烟道与吸收塔相接处（在施工现场称为入口烟道）所用哈氏合金材料（HastelloyC276）对接以及哈氏合金材料（HastelloyC276）与Q235B钢材异接的焊接工艺研究。
二、C276材料性能
（1）材料成分
美国Hastelloy公司研制的牌号为C276的钢材属于Ni-Cr-Mo系三元镍基合金（主要化学成分见表1），也称为NS334合金。
表1、标准HastelloyC-276材料以及现场所用HastelloyC276材料化学成分
（2）物理性能
超低碳型镍基哈氏合金（C276）具有硬度高、熔点高、耐腐蚀、机械性能优良的物理性能。C276材料的物理性能见表2、力学性能见表3。
表2C276的物理性能
（3）化学性能
C276材料具有良好的耐点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀性能。合金中所加入的Cr、Ni与空气中氧发生反应，表面形成一层非常致密的含合金元素的复合氧化薄膜。这层薄膜在许多腐蚀介质中具有很高的稳定性，从而防止金属被空气或其他腐蚀介质腐蚀。Cr溶入铁基固溶体后，可使其电极电位提高，起到防腐效果。C276合金中所添加的大量Mo可与C结合，形成MoC，这类化合物溶于铁素体中，能强化基体，提高耐蚀的能力。而降低C含量可以减少合金中碳化物的析出数量，减少晶间腐蚀。降低Si含量可减少金相间的沉淀数量，提高合金耐晶间腐蚀的目的。
（4）焊接性能及焊接的主要问题
C276合金具有面心立方晶格结构，其基体为面心立方点阵的固溶体，在其固溶度范围内添加Cr、W、Mo等元素提高原子间结合力产生点阵畸变，降低堆垛层错能，以提高再结晶温度来强化固溶。它与焊接碳素钢相比具有低熔透性的特点。在焊接时容易出现以下问题：
1）气孔：C276材料焊接前坡口处理不干净有油污等杂物残留、焊接时空气潮湿或者焊接过程中保护气体未能保护熔池，很有可能将导致氢、氮等非可溶性气体渗入熔池。由于合金固、液相温度间距小，流动性偏低，非可溶性气体在熔池凝固时来不及排出而残留在焊缝中，导致气孔的产生。
2）未熔合、未焊透：由于C276材料镍基合金焊缝金属不能像钢焊缝那样容易润湿展开。即使增大焊接电流也不能改进焊缝的流动性。这是镍基耐腐蚀合金的固有特性。由于其流动性能差，易造成未熔合和未焊透。
3）热裂纹：当采用高热输入焊接时，在热影响区产生一定程度的退火和晶粒长大。有可能在结晶时形成低熔共晶物，易形成方向性强的单相奥氏体，促使杂质偏析，并且合金膨胀系数比较大，在焊接时产生较大的焊接应力，有可能引起热裂纹。
三、 C276焊接工艺
（1）焊接方法
钨极气体保护焊能很好的控制热输入，这种焊接方法的焊接质量高。而钨元素对形成焊接热裂纹无直接影响，在该工程中采用铈钨丝（WCe20）电极。铈钨丝的电子发射能力强，引弧电压低，电弧稳定性好。用氩气作保护气体，用直流正极性，高频引弧以及电流衰减的收弧技术进行焊接。因为直流钨极氩弧焊时，钨极发热量小，不易过热，同样大小直径的钨极可采用较大电流，焊接效率高。
本次焊接使用ZX7-400N型逆变焊机，现场所采用氩弧焊丝为ERNiCrMo-4（焊丝化学成分见表4），2.0；氩气纯度≥99.95%；钨极选用铈钨极WCe-20，2.5mm；瓷嘴直径为8mm。
表4 ERNiCrMo-4化学成分
焊接时，应注意以下方面：
焊前清理。坡口两侧各10－15mm内应清除油、污、垢、锈等，并打磨至露出金属光泽。
2）防止焊接时母材被氧化，在防止未熔合、未焊透的前提下，应快速焊接。
3）焊接时应严格控制热输入，热输入过大容易造成热裂纹；为防止热裂纹，在焊接时采用电弧不摆动或者小摆动的多层多道焊，严格控制层间温度在100℃以下。
（2）焊接工艺评定
1）焊接试件制作及焊前清理。
2）焊接工艺及其参数（详见表5、表6、表7）。
表5 焊接工艺
表6 电（火)特性 C276与C276
表7 电（火)特性 C276与Q235B
焊后对C276与C276对接焊接试件以及C276与Q235B异接焊接试件的焊缝进行外观检测，均符合焊接规程要求；对其焊缝进行内部的金相检验，未发现裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透等常见焊接焊缝缺陷，试件焊缝金相检测合格。
四、结论
（1）C276与C276、C276与Q235B焊接采用ERNiCrMo-4焊材均可以满足焊接要求。
（2）通过对C276材料性能的分析，在焊接时，根据C276材料的特点，采取相应的预防措施，按照工艺评定的焊接参数，严格落实焊接方法的各项注意事项，焊缝可以达到焊缝外观成型好、内部无气孔、无夹渣、无裂纹、无未熔合、无未焊透等焊接规范要求。
参考文献：
[1]火力发电厂焊接技术规程DL/T869—2012.
[2]火力发电厂金属技术监督规程DL/T438—2009.
[3]金相检验.上海科学普及出版社.2003年5月第1版.
[4]何峰等.高镍合金C276的焊接[J].安装，2005
作者简介：罗小林（1988—），大学本科，助理工程师，现在广东省电力第一工程局安装公司焊接部，从事焊接技术管理工作。
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