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1、万能的耐腐蚀合金焊接材料作者：Haynes International Inc.前言通常，所有的腐蚀都是从焊缝处开始发生的。这是由于焊接区域的金属相当于一个铸体结构，抗腐蚀能力不如变形体的母材好，尤其是在局部腐蚀较强的地方，这种差距就更为明显了。而且在有些时候，设计需要焊接两种不同的金属材料。Hastelloy C-22（UNS N06022）本身具有极好的抗腐蚀能力和加工性能。而它的焊材也具有同样优异的抗腐蚀性能，好的强度，较高的延伸率。同时它也非常适用于异型材的过合金焊接。同种材料焊接C-276（UNS N10276）的母材在大部分腐蚀环境下都能达到很低的腐蚀率。但在焊接后，焊缝和焊接热影
2、响区的抗腐蚀性能会有一定下降。而 Hasetelloy C-22 本身的设计要求中有一条就是要改善焊接区域的抗腐蚀能力，尤其是抗局部腐蚀能力，使其具有更优异的抗腐蚀性能。在 C-276 的基础上对成分进行一定调整后，达到了这一设计要求。公称化学成分见表 1表 1 公称化学成分合金 Ni Co Cr Mo W Fe Ta+CbCu Si Mn C V/AlHastelloy C-22 56a 2.5* 22 13 3 3 0.08* 0.50* 0.010* 0.35*Hastelloy C-276 57a 2.5* 16 16 4 5 0.08* 1* 0.010* 0.35*ANSI Typ
3、e 316L 12 17 2.5 67a 0.5 1 0.015904L UNS08904 25.5 21.5 4.5 47a 1.5 1* 2* 0.02*Hastelloy G-3 40a 5* 23 7 1.5* 19 0.5* 2 1* 1* 0.015*a 为余量，*为最大值以下对 C-276 和 C-22 的焊接试样分别进行测试首先是在 11.5%硫酸+1.2% 盐酸+1%氯化铁+1% 氯化铜的溶液中进行不间断的 24 小时测试。该溶液是一种极端氧化性的溶液，用于衡量合金的抗局部腐蚀能力。以每 5为一个级别，测试后用 40 倍的放大镜观察，每种材料测试 2 次，取产生蚀坑的最低温度
4、。测试结果列于表2。图 1 为 102下测试后试样的照片表 2临界点蚀温度氧化性盐酸溶液（ 11.5%硫酸+1.2% 盐酸+1%氯化铁+1%氯化铜）合金 临界点蚀温度变形 HASTELLOY C-22 120焊接 HASTELLOY C-22 110变形 HASTELLOY C-276 110焊接 HASTELLOY C-276 100C-276 焊 C-276 C-22 焊 C-2210211.5%硫酸+1.2%盐酸+1%氯化铁+1%氯化铜图 1从临界点蚀温度的测试结果来看，焊接金属的抗局部腐蚀能力较母材来的弱一些，但可以看到 Hastelloy C-22 的焊接金属的抗腐蚀能力不低于 C-
5、276 的母材。因此在有些设备上，尤其是氧化性腐蚀比较强的设备，如造纸工业中的 C 段漂白设备中，可以用 C-22 来焊接 C-276，以保证设备不会因为焊缝处先腐蚀造成整个设备的维修或更换。当然，对于已经使用了多年的C-276 设备要进行修理的时候，同样可以使用 C-22 合金进行补焊来延长设备的使用寿命。异型材/过合金焊接在相当多的化工应用中，都是以过合金焊材来解决焊缝处局部腐蚀严重的问题。这主要是归功于过合金焊材中含有比母材更高的合金元素含量（铬，钼等） 。同时铁的含量相对降低对提高抗腐蚀性能也有一定作用。以下试验由 C-22 焊材来焊接常用的不锈钢和早期的哈氏合金G-3，然后对焊缝区域
6、的金属进行化学成分测试，测试结果列于表 3。表 3 焊接金属化学成分（重量百分比%）不锈钢 316L 不锈钢 904L G-3 合金元素 氩弧焊 手弧焊 氩弧焊 手弧焊 氩弧焊 手弧焊铬 20.5 21.9 21 22 22.5 23.1铁 15.4 12.7 10.8 6.1 7 5.7钼 12.3 13.2 11.4 12.8 13.2 13.8镍 56.1 56 54.06 56.63 54.2 56.3用 C-22 焊材焊接可以明显提高焊缝处钼和镍的含量，这两种元素对于抵抗局部腐蚀，应力腐蚀开裂等不锈钢常见的腐蚀问题是相当有效的。接着我们同样进行局部腐蚀试验来测试试样的抗腐蚀能力。对于
7、不锈钢，我们使用 9%FeCl3 溶液在 35测试 120 小时。而对于抗腐蚀能力较强的 Hastelloy G-3 合金，我们采用氧化性更强的酸化的 NaCl+Fe2(SO4)3 溶液进行测试。测试结果如图 2。可以看到在测试当中没有一个 C-22 的焊缝出现局部腐蚀现象。图 2 腐蚀试验后试样照片氩弧焊 316L 焊丝 625 焊丝 C-22 焊丝316L 母材9%FeCl3 溶液35测试 120 小时氩弧焊 904L 焊丝 625 焊丝 C-22 焊丝904L 母材9%FeCl3 溶液35测试 120 小时氩弧焊 G-3 焊丝 625 焊丝 C-22 焊丝Hastelloy G-3 母材
8、4%NaCl+0.1%Fe2(SO4)3+0.01M HCl 溶液 PH=265测试 24 小时手弧焊 IN-182 焊条 IN-112 焊条 C-22 焊条316L 母材9%FeCl3 溶液35测试 120 小时手弧焊 IN-182 焊条 IN-112 焊条 C-22 焊条904L 母材9%FeCl3 溶液35测试 120 小时手弧焊 IN-182 焊条 IN-112 焊条 C-22 焊条Hastelloy G-3 母材4%NaCl+0.1%Fe2(SO4)3+0.01M HCl 溶液 PH=265测试 24 小时同时，我们对用同样工艺进行焊接后的试样进行了机械性能的测试。测试结果见表 4表
9、 4 机械性能测试结果316L 母材/Hastelloy C-22 焊材测试方法 焊接工艺 方向 抗拉强度 MPa屈服强度 Mpa延伸率%断面收缩率%失效位置 冲击能量J拉伸测试 氩弧焊 横向 676.2 434.7 51 64 母材 -拉伸测试 氩弧焊 焊接金属 793.5 579.6 40 38 - -拉伸测试 手弧焊 横向 683.1 441.6 61 67 母材 -拉伸测试 手弧焊 焊接金属 779.7 503.7 41 39 - -冲击试验 氩弧焊 焊接金属 - - - - - 164冲击试验 手弧焊 焊接金属 - - - - - 78.64904L 母材/Hastelloy C-2
10、2 焊材测试方法 焊接工艺 方向 抗拉强度 MPa屈服强度 Mpa延伸率%断面收缩率%失效位置 冲击能量J拉伸测试 氩弧焊 横向 634.8 358.8 41 70 母材 -拉伸测试 氩弧焊 焊接金属 779.7 510.6 44 35 - -拉伸测试 手弧焊 横向 641.7 379.5 41 68 母材 -拉伸测试 手弧焊 焊接金属 759 496.8 44 36 - -冲击试验 氩弧焊 焊接金属 - - - - - 184.4冲击试验 手弧焊 焊接金属 - - - - - 82.7Hastelloy G-3 母材/Hastelloy C-22 焊材测试方法 焊接工艺 方向 抗拉强度 MP
11、a屈服强度 Mpa延伸率%断面收缩率%失效位置 冲击能量J拉伸测试 氩弧焊 横向 738.3 414 54 78 母材 -拉伸测试 氩弧焊 焊接金属 765.9 510.6 39 35 - -拉伸测试 手弧焊 横向 738.3 407.1 49 76 母材 -拉伸测试 手弧焊 焊接金属 800.4 524.4 44 40 - -冲击试验 氩弧焊 焊接金属 - - - - - 196.6冲击试验 手弧焊 焊接金属 - - - - - 88.1从机械性能的测试当中可以看到所有的焊接金属的强度都要高于原来的母材，这使得焊接后的设备不会因为焊缝的强度问题造成损坏。总结：1 用 Hastelloy C-22 焊材焊接能使焊缝处得抗腐蚀能力得到提高。2 Hastelloy C-22 是很好的过合金焊材，可以用于焊接不锈钢等材料来提高焊缝的抗腐蚀能力。
