哈氏合金薄板衬里的制作和应用

哈氏合金薄板衬里的制作和应用作者HaynesInternationalInc.简介由于哈氏合金的抗腐蚀能力，在正压或常压设备中使用哈氏合金薄板衬是一种非常经济的方法来可以明显的提高设备寿命，同时这种衬里技术也相当容易实施。BriefHastelloyalloyshaveexcellentcorrosionresistance.Itisacost-effectivemethodtouseHastelloyalloythinsheetlinerintheequipmentwhichhasnopressureorpositivepressure.Itisalsoeasytofabricate.关键词哈氏合金，薄板衬里，性价比KeywordHastelloy®alloy,Haynes®alloy,thin-sheetliner,cost-effective前言虽然哈氏合金有着其他材料所无法比拟的综合耐腐蚀性能，但它的价格通常会让很多用户望而却步。在一些情况下，虽然不锈钢无法胜任，但哈氏合金的设备却可以在在使用十年之后腐蚀可能连1mm都不到。如果哈氏合金仅仅只是为了设备的强度和刚度，那就非常浪费了。这时候有人就会选择使用爆炸复合板。但是，如果整个系统是运行在正压或者常压条件下，我们还可以运用薄板衬里技术。在这个技术中，我们将薄板焊接在不同的基材上来形成一个不漏的防腐蚀保护层。这种加工方法是非常简单的，既不需要特殊工具、设备，也不需要高度受训的工人。这种安装中最重要的一个特点就是在密封焊时焊接金属一般不会由于基材而造成稀释，因为所有密封焊都是在合金与合金之间展开的。另外，这种制造技术大大的降低了制造时间，因为用薄板一张一张叠起来是相当简单的。我们将用Hastelloy®C-22合金1.6mm薄板为例讲述薄板衬里技术制造要点：设计安装方案按照图1所示，用作衬里的薄板并不是拼接而是搭接在一起的。一般，我们选择25mm的搭边量。因此，在设计安装方案及排料时，必须要考虑进去。另外，在各个转角，需要设计形状相符的薄板；在和基材连接的尾端，可能需要安装膨胀连接器。一般先完成边墙和天花板的安装，然后才是地板。预先制定焊接工艺焊接工艺是这种技术最关键的部分。GMAW（金属极弧焊）是这种技术中最常用的焊接工艺，GTAW（钨极弧焊）和SMAW（手弧焊）也可以使用，但焊接效率较GMAW来的低一些，不利于大面积的焊接。保护气的选择是焊接工艺开发上的重要因素。在自动焊中使用的较多的是90%氦气+7.5%氩气+2.5%二氧化碳（A-1025），这种保护气有一定氧化性，但电弧稳定性高。另一种75%氩气+25%氦气的保护气没有氧化性，焊缝平整，但电弧稳定性低。HaynesInternational公司生产的NiCoBrite™保护气在这两方面达到了很好的平衡，是协同系统中很好的选择。通常使用的焊接参数列于表1在工厂剪切，打洞，对薄板进行粗加工薄板上需要打洞进行塞孔焊，在棱和角上的薄板需折起来，如果能在工厂进行这些工作，就可以在现场安装时省却很多的时间。因为薄板是叠放的，所以不需要对齐接角。可以交叉叠放完成密封焊不需要精确切割合金薄板。有一个或者两个角为90度的预成型薄板，就可以很合适地安装在天花板或者地板上，如图2，这样就消除了棱成型安装的问题。断续角焊缝和板中央附接可以使薄板固定在天花板上，而边墙上的密封焊从完成的棱上开始。其中，是一个90度弯角的薄板，上面打孔来安装膨胀连接密封器。在一般情况下，C-22®薄板的延展性是非常好的（拉伸延伸率可达50%）。这样，部件冷成型也是没有问题的。当弯曲弧度达到一倍的壁厚时，都不会产生开裂和撕裂。一般来说，冷成型的薄板要在冷加工的条件下安装。任何对合金薄板的热加工必须要进行固溶处理来还原材料的抗腐蚀能力。基材表面处理如果是旧的设备，附接合金薄板前必须要彻底清洁基材。一般都是先用喷沙磨掉腐蚀的基材表面，然后用清水清洗。喷沙和清洗可以打开腐蚀坑，冲洗掉腐蚀产品和污垢。在一个新的设备中，一般使用用喷沙或者轻微打磨基材除去重锈或者氧化层。这些只是针对合金和基材焊接的区域进行的。将薄板附接到基材上在安装过程中，我们可以看到两个清晰的焊接状态。第一个是薄板结构附接在基材上。接着是合金薄板通过周边密封焊来达到密封结构。薄板和基材通过断续焊结构附接。这些焊缝位于大约是每150mm边长的中央，长25mm。（见图1）应该注意到，所有衬里系统的结构强度都是来自于薄板和基材之间的断续角焊缝。结构焊接的强度见表2、3。因此，高质量的焊接是必要的。最好的是能和基材平整焊接的焊接技术。如果不能达到，建议在搭接基板之前，角焊缝要和合金薄板底面齐平。这会对薄板之间保持亲密贴合有好处。因为要安装附加薄板，薄板之间交叠公称25mm。要在结构角焊缝焊接中固定位置，需要合金与合金之间的固定焊。焊接之前，一般要清洁基材和合金板材，去除油脂，油，腐蚀产品，水垢/沉淀物，水和其他污染物。至少要求进行类似焊接不锈钢的操作。在加工哈氏合金板材时，不需要使用不锈钢工具和刀具。一般在焊接和通常的清理操作中使用不锈钢丝的刷子。使用板中央附接能够通过薄板和基材之间的结构焊供给了衬里系统一个额外的结构强度和刚度。在许多安装中，用的都是一排塞孔焊沿着1219mm宽薄板，位于中间600mm处。在正压力的情况下，这些附加结构焊接的结合并不是必须的，由设计者决定。通常，塞孔焊有以下3种方式。这些方式是：一，直接塞孔焊；二，塞孔焊上面盖一层焊接金属；三，用密封焊焊一块盖板在塞孔焊上。使用这些方式得到的抗腐蚀性能见表4。全面密封焊在合金衬里结构附接到基材上后，在搭接的板上要用密封焊。密封焊不仅提供了结构强度，而且还能形成了一个不泄漏的系统。就像在前面几节中提到的，搭接的薄板要用可靠的固定焊固定，这样结构角焊缝才能完成。在密封焊之前，需要附加固定焊来保证两块搭接的薄板紧密贴合。这些固定焊通常非常小，大约6mm长，间距75mm。大的间隙或者两块搭接薄板之间的空隙增加了密封焊损坏的可能，可能最终造成系统泄漏。一定要在进行连续密封焊之前打磨刨薄这些固定焊。固定焊只要在密封焊时足够使薄板之间紧密贴合就够了。这些焊缝越大，密封焊就越困难。还要密封焊的起头和收尾都要打磨刨薄。需要强调的是密封焊的腐蚀通常是在起头，收尾或者固定焊的地方出现的。谨慎制定这个焊接工艺会大量的减少修理成本。检验无损检验（NDE）是这项制造工艺中最重要的部分。一定要注意，密封焊只能焊一道，因此任何熔深不足或者其他焊接缺陷都可能造成衬里系统泄漏。建议在基材上安装可以滴水的洞，这样就可能及时监测和修理衬里系统的渗漏。肉眼检查可能查出80-90%的焊接缺陷。建议在使用NDE测试之前仔细的用肉眼观察，然后修理被怀疑的焊道会很快，而且不用担心NDE测试液的污染（染料渗透剂或者真空盒皂液）。当前，真空渗漏测试方法似乎是最精确的，性价比最高的（因为最常用）的测试。这是因为测试的灵敏度（检测泄漏存在的能力）高和速度较快。液体染料渗透剂检验是另一种可选择的方法，可以应用在真空盒无法进入的小区域。检修GTAW，GMAW或者SMAW焊接工艺可以用作密封焊缺陷的修理。GTAW焊接工艺被认为是最适合的。使用GTAW焊接工艺的修理可以使用也可以不使用焊材，取决于缺陷的长度。小的低熔深缺陷可以重新熔化洗刷掉，不会有问题。需要打磨的大的区域可能需要附加焊材。总结1．运用这些简单的加工和检查步骤，薄板金属衬里技术就可以成功地运用于FGD系统中。2．HASTELLOYC-22合金的薄板金属衬里是可信的，性价比高的腐蚀保护方法。3．C-22金属和焊材的抗腐蚀性能和机械性能增加了薄板金属衬里技术的适应性和可靠性。表1薄板衬里焊接参数保护气金属极弧焊短路模式（密封焊，断续结构角焊缝和塞孔焊）基材：碳钢基材厚度：公称¼英寸（6mm）薄板材料：HASTELLOYC-22合金薄板材料厚度：公称0.062英寸(1.6mm)焊接填充材料：HASTELLOYC-22合金焊接填充材料直径：0.035英寸（0.89mm）焊接位置：全部预热温度：最小50℉（10℃）中间温度：最大200℉（93℃）保护气：90%氦气+7.5氩气+2.5%二氧化碳（A-1025）保护气流速：25CFH（0.7CMH）电器特性：DCRP（反接）电流：70-90安弧电压：18-20伏焊丝进料速度：180-210英寸/分钟460-530厘米/分钟移动速度：10-15英寸/分钟25-38厘米/分钟技术：两次焊接中间用不锈钢刷子清理焊接细节：平焊：立焊：仰焊：用喷头正向焊接垂直向下，喷头反向焊接用喷头正向焊接表2结构角焊缝的剪切强度（HASTELLOYC-22