哈氏合金 C-22激光焊接 固溶处理 应力腐蚀
本文对哈氏合金 C-22 导电辊运行过程中失效的焊接接头进行了观察和分析,分析结果表明:焊缝为填丝 TIG 焊缝,焊后未经热处理,且焊缝底部存在未焊透区域;通过对断口 SEM、XRD 以及 EDAX 分析,揭示了导电辊开裂失效的原因是应力腐蚀开裂;在此基础上研究了失效的机理。上述成果为哈氏合金 C-22 的激光焊接提供了借鉴。对哈氏合金 C-22 母材、填丝 TIG 焊焊缝、激光焊焊缝、以及激光焊后采用不同参数热处理的焊缝进行了金相分析和化学成份分析,观察了它们的组织变化,并进行了力学性能、电极电位、极化曲线,化学腐蚀等试验,试验结果表明,在合适的工艺参数条件下,焊缝抗应力腐蚀的能力排序为:热处理状态下的激光焊缝 >焊态下的激光焊缝 > 填丝 TIG焊缝。 同时研究了哈氏合金 C-22 焊缝区域的腐蚀机理,以此确定了合适的焊后固溶处理参数。
Hastelloy C-22 的化学成分:
合金
%
镍
铬
钼
铁
钨
钴
碳
锰
硅
钒
磷
硫
C22
最小
余 量
20.0
12.5
2
2.5
最大
22.5
14.5
6
3.5
2.5
0.015
0.5
0.08
0.35
0.02
0.02
Hastelloy C-22 在常温下合金的机械性能的最小值:
合金和状态
抗拉强度
屈服强度
延伸率
固熔态
690
283
40
Hastelloy C-22 的物理性能:
密度
8.9 g/cm3
熔点
1325-1370 ℃
Hastelloy C-22热处理:
1150-1175℃之间保温1-2小时,
快速空冷或水冷。
Rm N/mm2
RP0.2N/mm2
A5 %
Hastelloy C-22 的金相结构:
Hastelloy C-22为面心立方晶格结构。
Hastelloy C-22 的耐腐蚀性:
Hastelloy C-22合金适用于各种含有氧化和还原性介质的化学流程工业。较高的钼、铬含量使合金能够耐氯离子的侵蚀,钨元素也进一步提高了其耐腐蚀性。Hastelloy C-22是仅有的几种能够耐潮湿氯气、次氯酸盐以及二氧化氯溶液腐蚀的材料之一,该合金对高浓度的氯化盐溶液具有显著的耐腐蚀性(如氯化铁和氯化铜)。
Hastelloy C-22 应用范围应用领域有:
Hastelloy C-22合金在化工和石化领域得到了广泛的应用,如应用在接触含氯化物有机物的元件和催化系统中。这种材料尤其适合在高温、混有杂质的无机酸和有机酸(如甲酸和乙酸)、海水腐蚀环境中使用。
C-22哈氏合金是一种抗腐蚀性能良好的镍基合金。该材料作为电镀锌导电辊外部包覆层材料时,其焊接以及焊缝区域的抗腐蚀性问题成为影响导电辊工作寿命的关键因素。一般导电辊制造中C-22 哈氏合金焊接的主要方式仍然是 TIG焊,焊缝区域非常容易产生缺陷,造成表面耐磨性能与抗腐蚀性能的下降,严重影响了哈氏合金覆层的使用寿命。激光具有单色性好、方向性好、亮度高、相干性好等特征,当功率密度高于10'W/cm²时,焊接传热过程从热导焊变成了深熔焊,由于激光光斑直径小,功率密度高,可以实现高速度焊接,焊缝和热影响区都要比传统焊接方法小,焊缝深宽比大,所以激光焊焊缝具有良好的力学性能。鉴于激光焊具有上述特点,文中使用高功率激光焊焊接哈氏合金导电辗包覆层,可实现单面焊双面成形,来获得良好的焊缝成形,并通过焊后固溶处理的方法获得金相组织均匀一致、性能与母材相当的焊缝。通过对激光焊焊后固溶处理的焊缝进行电极电位、极化曲线和化学腐蚀等试验测定,研究C-22哈氏合金激光焊焊缝的抗腐蚀性能,为激光焊焊接哈氏合金导电辊的实际应用提供技术支撑。
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