标准椭圆封头深度(哈氏合金b3材料的标准)

Posted 2023-05-29

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标准椭圆封头深度(哈氏合金b3材料的标准)

哈氏合金是一种优质的镍基耐蚀合金，首要适用于铁基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不锈钢、非金属材料等无法运用的强腐蚀性介质场合，广泛应用于国内外的石油化工、造纸、环保等领域。哈氏合金种类繁多，首要分为4个系列，分别是B、C、G、X系列。哈氏合金B系中的B-3兼具杰出的力学性能、物理性能和耐腐蚀性能。HastelloyB-3合金的耐腐蚀范围尤其广泛，不仅在各种还原性介质中具有优良的耐腐蚀性能，而且能耐常压下各种温度和浓度盐酸的腐蚀，此外还对稀硫酸、乙酸、蚁酸、磷酸及其他非氧化性介质也具有良好的抗腐蚀性，乃至还耐卤族催化剂的腐蚀。HastelloyB-3是HastelloyB-2经化学成分优化后推出的升级产品，其热稳定性较B-2合金有了大幅提高。同时，HastelloyB-3处理了哈HastelloyB-2简单分出Ni-Mo沉积硬化的问题，极大改善了其热、冷加工性能。

作为压力容器用合金钢材，HastelloyB-3合金的售价和加工难度远高出一般低合金钢材和奥氏体不锈钢，需要严格控制其用量并确保高效利用率。

1设计过程中应留意问题

1.1结构设计

1.1.1避免采用变形加工结构

HastelloyB-3合金优异的强度高、耐性高级力学性能使其在机加工过程中应变硬化倾向严峻。当HastelloyB-3合金的变形率到达15%时，其应变硬化程度可到达奥氏体不锈钢的2倍。以HastelloyB-3合金板材加工设备封头为例，一般板材需要的部分纤维伸长率大于10%，为了有用控制加工过程中的硬化倾向，加工有必要分步成型。冷加工变形在进步材料屈强比的一起也会使应力腐蚀倾向添加，所以板材的加工还应添加中间和最终的固溶热处理工序。由于是分步成型，往往需要进行多次中间热处理才干达到较好的效果，导致制作成本增大。在结构答应的情况下使用平盖结构就能防止封头加工的问题。

以封头的规划为例，选用图lb所示平盖封头代替椭圆封头（图la)，就可以避免封头加工过程中产生应变硬化，完全避免硬化开裂的产生。

1.1.2合理使用HastelloyB-3合金

当设计压力和温度满足要求时，法兰结构可优先采用PJ/SE形式。采用PJ/SE结构时，法兰环的材料宜选用不锈钢，以节省哈氏合金材料，且可以避免污染B-3材料外表，见图2b。关于管法兰结构，使用PJ/SE结构比运用WN法兰衔接结构能极大减少B-3材质的运用量，尤其对较大直径的法兰，经济效益更为明显。关于运用复合钢板的设备，在一些难于加工的部位，如壳体变径过渡段、封头、管板、法兰面、接收和壳体衔接等部位，可以采用堆焊层代替复层，也能降低制造加工难度。

1.2复合板底层原料选用

在压力容器原料选择方面，选用HastelloyB-3合金时需要了解其特别的冷加工和热处理性能，特别注意HastelloyB-3合金在复合钢板中运用的约束。HastelloyB-3合金应变硬化倾向严重，冷加工过程中容易发生冷作硬化，有必要进行固溶处理后再进行加工，分步成型。HastelloyB-3合金的固溶热处理温度为1050〜1065°C，选用热加工成型时温度有必要控制在900r以上，而铁碳合金钢的共析温度线为727°C，所以HastelloyB-3合金复合钢板在冷或热加工时，低合金钢材均不宜作为底层原料。主张运用HastelloyB-3合金复合钢板时底层原料选用奥氏体不锈

钢，由于奥氏体不锈钢的固溶热处理温度与HastelloyB-3合金的相当，可在降低加工中的废品率和本钱的同时避免HastelloyB-3合金耐蚀外表受到污染。

我公司在某设备氯化钦干燥器的规划中采用B-3十S30408复合板结构。该设备规划温度190°C，规划压力0.35MPa。规划的壳体钢板复层为3mm厚的HastelloyB-3合金,底层原料为奥氏体不锈钢S30408。设备容器法兰采用S30408锻件+堆焊SNil067结构。设备进行整体焊后固溶热处理。该设备建成至今运行已5a，状况良好。

2制造过程中应注意问题

2.1机械加工过程

HastelloyB-3合金的切开和坡口的加工一般应采用机械加工办法，厚度较大或形状不规则时也能够用等离子切开。运用等离子切开合金材料时，因其热影响区比较大，所以还必须用机械办法去除硬化层。主张采用水下等离子切开机进行切开（图3)，这样不仅能够得到润滑地切开坡口面，还能够避免打磨过多的热影响区，节省制造本钱。水下等离子切开操作宜运用95%(体积分数）Ar+5%(体积分数）H2混合气体，切开电流随板厚添加而增大，最高可达1000A，切开时水平面离钢板高度3〜5mm。切开过程中易在切开面发生裂纹和气孔等缺点和低熔点共晶物质，所以切开作业后焊接之前需进行机械加工，以去除外表杂物。

哈氏合金B-3用于设备筒节的材料时，主张采用冷卷卷制。冷卷工艺也选用分步成型，冷卷时曲折直径与厚度比值小于10时，筒体成型后应进行固溶处理。制造中应防止材料表面机械损伤，对部分刻槽等缺陷应修磨处理，修磨部位的斜度至少为1:3。对复合钢板的复层，修磨深度不大于1mm。焊接坡口的加工选用机械冷加工方式，加工后的坡口查验合格标准为不该有分层、折

叠和裂纹等缺陷。

2.2设备进程

HastelloyB-3合金的组对和设备与加工奥氏体不锈钢类似。在设备进程中应做到，

①对HastelloyB-3合金材料内表面或内件进行维护，防止污染耐蚀层。

②将HastelloyB-3合金摆放在专用寄存区。

③禁止在材料的耐腐蚀侧表面打钢印作为材料的承认标记。可采用不溶于水的、不含金属颜料的、无硫的墨水书与确认标记。

④在转移和划线进程中运用软质材料包垫，防止HastelloyB-3合金材料表面被划伤。

2.3焊接过程

HastelloyB-3合金材料外表掩盖难熔的氧化膜，焊接时这些氧化膜层容易成为焊缝的夹渣物而影响焊缝质量，所以焊接前应设法清除外表氧化膜层。此外HastelloyB-3合金中的镍与硫、磷及NiO等杂质形成的低熔点共晶体在焊缝应力作用下容易发生裂纹，所以焊前必须用不锈钢钢丝轮打磨坡口两边50mm范围内的金属外表，并用丙酮清除材料外表的油污、水分等污染物。

建议哈氏合金B-3的焊接采用等离子弧焊接。焊接操作时，控制焊接层间温度不大于100℃。焊接离子气体与水下等离子切开气相同，为95%(体积分数)Ar+5%(体积分数）H2混合气体，维护气体采用体积分数大于99.99%氩气。焊前应提前维护气体，焊后延迟关气。

较薄钢板(板厚不大于6mm)无需开坡口，单面焊双面成型即可取得较好的焊接效果，且焊后表面无需再处理，工作效率高。而对较厚板材，则要求板材间对接坡口角度比一般焊接坡口角度要大(通常大于60°)，因为熔融态HastelloyB-3合金流动性较差，熔深较浅。

2.4热处理过程

固溶热处理是HastelloyB-3合金仅有可行的热处理办法。操作的要点包含：

①固溶热处理温度通常控制在1050〜1065℃。

②工件在装入热处理炉中之前，必须先将其表面清理得非常干净。

③热处理过程中，工件不能接触硫、磷、铅以及其

他低熔点金属，为了削减硫、磷污染，加热炉建议

挑选电炉。

④HastelloyB-3合金加热和冷却过程中都必须快速通过475C低温脆化区和高温时的a相及其它中心相的生成区，因此须使工件快速加热和冷却。快速加热时，应先将炉温加热到规定温度，然后将工件放入炉中，保持炉温稳定。工件在炉中保温至少1h后快速放入水槽中水冷淬火或在壳体内外侧同时喷淋水，在15min之内温度降到425C以下，以获得最好的耐蚀功能，切不可使用水管浇注，不然壳体表面温度不均匀将产生额外的热应力导致壳体变形和开裂。由于固溶处理的温度高，并且还要通过快速加热和冷却，所以工件不免呈现变形。

⑤为了避免部件热处理变形，须选用加强环支撑，加强环原料应选用奥氏体不锈钢。

3结语

HastelloyB-3合金是多用途的优良耐腐蚀合金和昂贵的压力容器制作原资料，对其的合理、充分、高效利用是降低生产成本和增加企业经济效益的重要途径。结合多次设计、制作HastelloyB-3合金压力容器的实践，给出如下的主张：

①加强结构设计的合理性。设计时应充分考虑工艺加工过程，从全局角度考虑

问题是，优化结构设计，以充分利用资料，简化加工制造程序。

②提高复合钢材挑选的针对性。

③寻求合适的加工程序。根据设备实际需要，挑选合适的冷热加工工序，冷加工中留意资料的加工硬化倾向，必要时应进行固溶热处理，分步成型。

④维护工作从细节做起。组对装配、机加工、焊接和热处理的过程中都应该留意去除污染源，避免铁离子污染耐蚀层表面，避免氧化膜杂质进入焊缝，避免硫、磷等元素对资料的污染。