Welding Hastelloy C276: Πιστοποίηση επιλογής και διαδικασίας μετάλλου πλήρωσης

Hastelloy C276(UNS N10276, EN 2.4819) είναι ένα από τα πιο ανθεκτικά στη διάβρωση-κράματα νικελίου διαθέσιμα, που χρησιμοποιείται ευρέως στη χημική επεξεργασία, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο, τον έλεγχο της ρύπανσης και τις φαρμακευτικές βιομηχανίες. Ωστόσο, η εξαιρετική του αντοχή στη διάβρωση μπορεί να τεθεί σε κίνδυνο από ακατάλληλη συγκόλληση.

Το κλειδί για την επιτυχημένη κατασκευή του C-276 είναι η επιλογή του σωστού μετάλλου πλήρωσης και η πιστοποίηση της διαδικασίας συγκόλλησης για τη διατήρηση της μοναδικής χημείας του κράματος - ιδιαίτερα της υψηλής περιεκτικότητάς του σε μολυβδαίνιο και χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα. Αυτό το άρθρο παρέχει έναν πλήρη οδηγό για την επιλογή μετάλλου πλήρωσης, τις παραμέτρους της διαδικασίας συγκόλλησης, την πιστοποίηση της διαδικασίας και τον ποιοτικό έλεγχο για το C276.

Welding Hastelloy C276

Χρησιμοποιήστε μέταλλο πλήρωσης ERNiCrMo-4 για να ταιριάζει με το βασικό μέταλλο C276. Προσαρμόστε τη διαδικασία συγκόλλησης σύμφωνα με την ενότητα IX ASME με χημική ανάλυση του μετάλλου συγκόλλησης για να επαληθεύσετε την περιεκτικότητα σε Cr, Mo και Fe. Ελέγξτε την εισροή θερμότητας κάτω από 1,5 kJ/mm για να ελαχιστοποιήσετε τον διαχωρισμό και να διατηρήσετε την αντίσταση στη διάβρωση.

Το Hastelloy C-276 είναι ένα κράμα νικελίου{-μολυβδαινίου-χρωμίου με προσθήκες βολφραμίου. Το βασικό χαρακτηριστικό του είναι η εξαιρετικά χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (Μικρότερη ή ίση με 0,01%), η οποία ουσιαστικά εξαλείφει την καθίζηση καρβιδίου κατά τη συγκόλληση και τη θερμική επεξεργασία. Αυτό καθιστά το C-276 ανθεκτικό στη διακοκκώδη διάβρωση στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα (HAZ) - ένα πρόβλημα που ταλαιπωρούσε προηγούμενες κατηγορίες όπως το Hastelloy C (UNS N10002).

Τραπέζι. Χημική σύνθεση του Hastelloy C-276 (UNS N10276 / EN 2.4819)


Στοιχείο	Ni	Cr	Μο	Fe	W	Co	C	Σι	Mn
Βάρος %	Ισορροπία	14.5–16.5	15–17	4–7	3–4.5	Μικρότερο ή ίσο με 2,5	Μικρότερο ή ίσο με 0,01	Μικρότερο ή ίσο με 0,08	Μικρότερο ή ίσο με 1,0
Ρόλος	Μήτρα	Αντοχή στην οξείδωση	Μείωση της αντίστασης στα οξέα	Μείωση κόστους	Αντοχή σε οξύ	Υπόλοιπο	Ελαχιστοποίηση για συγκολλησιμότητα	Ελαχιστοποίηση για συγκολλησιμότητα	Αποοξειδωτικός παράγοντας

Πηγή: ASTM B575-22 'Τυπική προδιαγραφή για πλάκες, φύλλα και λωρίδες νικελίου και κράματος νικελίου-κοβαλτίου'. Δελτίο τεχνικών δεδομένων Haynes International 'HASTELLOY® C-276 Alloy' (2023). Εγχειρίδιο προϊόντος Special Metals 'HASTELLOY® C-276' (2023).

Τραπέζι. Αντοχή στη διάβρωση του Hastelloy C-276 από το περιβάλλον


Περιβάλλο	Λειτουργία διάβρωσης	Συγκέντρωση	Θερμοκρασία (βαθμός)	Ρυθμός διάβρωσης (mm/έτος)	Εκτίμηση
Υδροχλωρικό οξύ (HCl)	Γενική διάβρωση	1–37%	RT–70	< 0.13	Εξοχος
Θειικό οξύ (H2SO4)	Γενική διάβρωση	1–50%	RT–80	< 0.25	Εξοχος
Φωσφορικό οξύ (H3PO4)	Γενική διάβρωση	1–85%	RT–100	< 0.10	Εξοχος
Υδροφθορικό οξύ (HF)	Γενική διάβρωση	1–48%	RT–50	< 0.50	Καλός
Νιτρικό οξύ (HNO3)	Οξειδωτική διάβρωση	1–65%	RT–80	< 0.25	Καλός
Αέριο χλώριο (υγρό)	Τρύπημα/σχισμή	Κορεσμένα	RT–100	< 0.10	Εξοχος
Θαλασσινό νερό	Τρύπημα/σχισμή	3,5% Cl-	RT–100	< 0.01	Εξοχος
Ξινό αέριο (H2S)	SSC, SOHIC	pH2S > 1 bar	RT–200	Απρόσβλητος	Εξοχος

Πηγή: Haynes International «Δεδομένα διάβρωσης για το HASTELLOY® C-276» (2023); NACE Corrosion Data Survey, 6th Ed. (2020); Outokumpu «Εγχειρίδιο διάβρωσης για ανοξείδωτους χάλυβες και κράματα νικελίου» (2021).

Το C276 υπερέχει σε αναγωγικά οξέα (HCl, H2SO4) και χλωριούχα-περιβάλλοντα όπου αποτυγχάνουν οι ανοξείδωτοι χάλυβες. Η χαμηλή περιεκτικότητά του σε άνθρακα εξαλείφει την ευαισθητοποίηση κατά τη συγκόλληση, καθιστώντας το την προτιμώμενη επιλογή για εφαρμογές σοβαρής διάβρωσης.

Για τη συγκόλληση Hastelloy C-276, το σωστό μέταλλο πλήρωσης είναι το ERNiCrMo-4 (ταξινόμηση AWS A5.14). Αυτό το πληρωτικό μέταλλο έχει ουσιαστικά την ίδια σύνθεση με το βασικό μέταλλο C-276, διασφαλίζοντας ότι το μέταλλο συγκόλλησης έχει αντίστοιχη αντίσταση στη διάβρωση. Η χρήση λανθασμένου πληρωτικού - όπως το ERNiCrMo-3 (κράμα 625) ή το ERNiCr-3 (κράμα 82) - θα οδηγήσει σε μέταλλο συγκόλλησης με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε μολυβδαίνιο και μειωμένη αντίσταση στη διάβρωση στα αναγωγικά οξέα.

ERNiCrMo-4 Filler Metal for C276 Welding

Τραπέζι. Επιλογή μετάλλου πλήρωσης για συγκόλληση Hastelloy C-276


Τάξη AWS	UNS	Cr (%)	Mo (%)	Fe (%)	W (%)	C (%)	Σύσταση
ERNiCrMo-4	N10276	14.5–16.5	15–17	4–7	3–4.5	Μικρότερο ή ίσο με 0,02	✓ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΙΑ - Κύρια επιλογή
ERNiCrMo-10	N06022	20–22.5	12.5–14.5	2–6	2.5–3.5	Μικρότερο ή ίσο με 0,015	Εναλλακτική (υψηλότερο Cr, χαμηλότερο Mo)
ERNiCrMo-14	N06686	19–23	15–17	Μικρότερο ή ίσο με 5	3–4.5	Μικρότερο ή ίσο με 0,01	Εναλλακτικό (ισοδύναμο Mo, υψηλότερο Cr)
ERNiCrMo-3	N06625	20–23	8–10	Μικρότερο ή ίσο με 5	-	Μικρότερο ή ίσο με 0,10	✗ ΔΕΝ συνιστάται (χαμηλό Mo)
ERNiCr-3	N06082	18–22	-	Μικρότερο ή ίσο με 3	-	Μικρότερο ή ίσο με 0,10	✗ ΔΕΝ συνιστάται (όχι Mo)
ERNiMo-7	N10665	Μικρότερο ή ίσο με 1,0	26–30	Μικρότερο ή ίσο με 2	-	Μικρότερο ή ίσο με 0,02	✗ ΔΕΝ συνιστάται (χωρίς Cr)

Πηγή: AWS A5.14/A5.14M:2018 «Προδιαγραφές για νικέλιο και νικέλιο-Ηλεκτρόδια και ράβδοι συγκόλλησης γυμνών κραμάτων». Τεχνικά στοιχεία Haynes International 'HASTELLOY® C-276 Welding Filler Metals' (2023); Special Metals 'Welding Products Catalog' (2023).

Η αντίσταση στη διάβρωση του C{4}}276 στα αναγωγικά οξέα (HCl, H2SO4) εξαρτάται από την υψηλή περιεκτικότητά του σε μολυβδαίνιο (15–17%). Εάν χρησιμοποιείται μέταλλο πλήρωσης με χαμηλότερο Mo, το μέταλλο συγκόλλησης θα έχει κατώτερη αντίσταση στη διάβρωση από το βασικό μέταλλο - δημιουργώντας έναν «αδύναμο σύνδεσμο» στη συγκολλημένη ένωση. Το ERNiCrMo-3 (πληρωτικό κράμα 625) έχει μόνο 8–10% Mo, το οποίο είναι ανεπαρκές για σοβαρή λειτουργία αναγωγικού οξέος.

Τραπέζι. Επίδραση της επιλογής μετάλλου πλήρωσης στην αντίσταση του μετάλλου συγκόλλησης στη διάβρωση


Μέταλλο πλήρωσης	Μεταλλικό Συγκόλλησης Mo (%)	Ρυθμός διάβρωσης HCl (mm/έτος)	Ρυθμός διάβρωσης H2SO4 (mm/έτος)	Θαλασσινό νερό Pitting	Ετυμηγορία
ERNiCrMo-4	15–17	< 0.13	< 0.25	Εξοχος	✓ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΙΑ
ERNiCrMo-10	12–14	< 0.25	< 0.50	Εξοχος	Αποδεκτό για οξειδωτικά οξέα
ERNiCrMo-3	8–10	0.50–1.0	0.50–1.0	Καλός	✗ Ανεπαρκές για τη μείωση των οξέων
ERNiCr-3	0	> 5.0	> 5.0	Φτωχός	✗ ΑΚΑΤΑΛΛΗΛΟ
Βασικό μέταλλο C-276	15–17	< 0.13	< 0.25	Εξοχος	Αναφορά

Πηγή: Haynes International 'Στοιχεία διάβρωσης για μέταλλο συγκόλλησης κραμάτων HASTELLOY®' (2023); Τεχνικό έγγραφο ειδικών μετάλλων «Αντοχή στη διάβρωση συγκολλήσεων κράματος νικελίου» (2022); Ανακοίνωση συνεδρίου NACE Corrosion 2022 «Επίδραση της επιλογής μετάλλου πλήρωσης στη διάβρωση συγκόλλησης κράματος νικελίου».

Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να καθοριστεί ένα μέταλλο πλήρωσης με υψηλότερο-κράμα για την αντιστάθμιση της αραίωσης από το βασικό μέταλλο ή για την παροχή πρόσθετου περιθωρίου. Το ERNiCrMo-14 (πληρωτικό κράμα 686) έχει ελαφρώς υψηλότερο Cr και ισοδύναμο Mo με το ERNiCrMo-4, καθιστώντας το κατάλληλο για εφαρμογές όπου απαιτείται μέγιστη αντοχή στη διάβρωση.

Τραπέζι. Υπερταίριασμα μετάλλων πλήρωσης για κρίσιμες εφαρμογές


Μέταλλο πλήρωσης	UNS	Cr (%)	Mo (%)	Εφαρμογή
ERNiCrMo-14 (κράμα 686)	N06686	19–23	15–17	Overmatching για το C-276; θαλασσινό νερό, ακραία οξέα
ERNiCrMo-10 (κράμα C-22)	N06022	20–22.5	12.5–14.5	Overmatching για οξειδωτικά + αναγωγικά μείγματα

Πηγή: Φύλλο τεχνικών δεδομένων Haynes International 'HASTELLOY® ALLOY 686' (2023); Εγχειρίδιο προϊόντος Special Metals 'INCONEL® ALLOY 686' (2023).

Το ERNiCrMo-4 είναι το υποχρεωτικό μέταλλο πλήρωσης για τη συγκόλληση C-276 όταν απαιτείται αντίστοιχη αντίσταση στη διάβρωση. Το ERNiCrMo-14 ή το ERNiCrMo-10 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για υπεραντιστοιχία σε κρίσιμες εφαρμογές. Ποτέ μην χρησιμοποιείτε το ERNiCrMo-3 (πληρωτικό κράματος 625) για τη μείωση του οξέος.

Το Hastelloy C276 μπορεί να συγκολληθεί με όλες τις συμβατικές διεργασίες συγκόλλησης τόξου, αλλά τα GTAW (TIG) και GMAW (MIG) είναι τα πιο κοινά για κατασκευή υψηλής ακεραιότητας. Το GTAW παρέχει τον καλύτερο έλεγχο της εισόδου θερμότητας και της χημείας της πισίνας συγκόλλησης, καθιστώντας το ιδανικό για περάσματα ριζών και λεπτές τομές. Το GMAW προσφέρει υψηλότερη παραγωγικότητα για περάσματα πλήρωσης και πώματος σε παχύτερα τμήματα.

GTAW and GMAW for C276

Τραπέζι. Επιλογή διαδικασίας συγκόλλησης για Hastelloy C-276


Διαδικασία	Θέση	Εύρος πάχους	Έλεγχος εισόδου θερμότητας	Παραγωγικότητα	Εφαρμογή	Σύσταση
GTAW (TIG)	Όλες οι θέσεις	0,5–6 mm	Εξοχος	Χαμηλός	Root pass, λεπτό τοίχωμα, τροχιακή συγκόλληση	✓ Προτιμάται
GMAW (MIG)	Επίπεδο, οριζόντιο	3–25 mm	Καλός	Μέσον	Γέμισμα και καπάκι πάσες, κατάστημα κατασκευής	✓ Προτιμάται
PAW (Πλάσμα)	Επίπεδη, τροχιακή	1–10 mm	Εξοχος	Μέσον	Συγκόλληση τροχιακού σωλήνα, συγκολλήσεις ακριβείας	✓ Καλό
FCAW (Flux-Creded)	Επίπεδο, οριζόντιο	5–30 mm	Εκθεση	Ψηλά	Κατασκευή πεδίου, μη-κρίσιμη	⚠ Χρησιμοποιήστε με προσοχή
SMAW (Στικ)	Όλες οι θέσεις	3–20 mm	Φτωχός	Χαμηλός	Επισκευές πεδίου, μη-κρίσιμες	⚠ Χρησιμοποιήστε με προσοχή
SAW (Βυθισμένο τόξο)	Μόνο επίπεδη	10–50 mm	Φτωχός	Πολύ ψηλά	Βαριά επένδυση, μη-κρίσιμη	✗ Δεν συνιστάται

Πηγή: AWS D1.6/D1.6M-22 'Structural Welding Code-Stainless Steel'; Haynes International 'Welding Guidelines for HASTELLOY® C-276' (2023); Κωδικός Λέβητα και Δοχείου Πίεσης ASME Ενότητα IX (2023).

Τραπέζι. Προτεινόμενες παράμετροι GTAW για Hastelloy C-276


Πάχος (mm)	Τύπος αρμού	Τρέχον (A)	Τάση (V)	Ταχύτητα ταξιδιού (mm/min)	Τροφοδοσία καλωδίων (mm/min)	Ροή αερίου (L/min)	Είσοδος θερμότητας (kJ/mm)
1.5	Τετράγωνο πισινό	50–70	9–11	120–150	300–400	8–12	0.3–0.5
3.0	V-αυλάκι 60 μοιρών	80–110	10–12	100–130	400–500	10–15	0.5–0.8
6.0	V-αυλάκι 60 μοιρών	120–150	11–13	80–100	500–600	12–18	0.8–1.2
10.0	V-αυλάκι 60 μοιρών	150–180	12–14	70–90	600–700	15–20	1.0–1.5
12.0+	U-αυλάκι	160–200	12–14	60–80	600–800	15–20	1.2–1.5

Πηγή: Haynes International 'Welding Guidelines for HASTELLOY® C-276' (2023); Τεχνικό Εγχειρίδιο Special Metals 'Welding of Nickel Alloys' (2023); ASME Section IX QW-409 'Welding Variables-Electrical'.

Τραπέζι. Συστάσεις θωράκισης αερίου για συγκόλληση C-276


Διαδικασία	Πρωτογενές Αέριο	Ρυθμός ροής (L/min)	Εφεδρικό αέριο	Ηλεκτρόδιο βολφραμίου	Σημειώσεις
GTAW	αργό (99,999%)	10–20	Αργό ή N2 (αν απαιτείται)	2% Ceriated (EWCe-2)	Καθαρό Ar απαραίτητο; όχι Αυτός για root pass
GTAW (Hot Wire)	Αργό + 5% H2	12–18	Αργόν	2% Ceriated (EWCe-2)	Το H2 αυξάνει τη θερμότητα. χρησιμοποιήστε με προσοχή
GMAW	Argon + 2–5% He	15–25	Αργόν	N/A	Βελτιώνει το βρέξιμο. κρατήστε λιγότερο από ή ίσο με 5%
GMAW (Παλμικό)	Argon + 2% He	12–20	Αργόν	N/A	Το παλμικό μειώνει το πιτσίλισμα. προνομιούχος
ΠΟΔΙ ΖΩΟΥ	αργό (99,999%)	3–5 (πλάσμα) + 15–20 (ασπίδα)	Αργόν	2% Ceriated (EWCe-2)	Πρότυπο τροχιακής συγκόλλησης

Πηγή: AWS A5.32/A5.32M:2017 «Προδιαγραφές για αέρια προστασίας συγκόλλησης». Haynes International 'Welding Guidelines for HASTELLOY® C-276' (2023); Lincoln Electric «Επιλογή θωρακισμένων αερίων για κράματα νικελίου» (2023).

GTAW with pure argon shielding is the preferred process for C-276 root passes and thin-wall applications. GMAW with Ar + 2–5% He is suitable for fill and cap passes. Avoid high helium mixtures (>10%) που αυξάνουν την εισροή θερμότητας και την οξείδωση. Χρησιμοποιείτε πάντα αέριο υψηλής{2}καθαρότητας (99,999%) για την αποφυγή μόλυνσης.

Αν και το C-276 έχει χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα και είναι ανθεκτικό στην κατακρήμνιση καρβιδίου, η υπερβολική εισροή θερμότητας μπορεί να προκαλέσει μικροδιαχωρισμό του μολυβδαινίου και του χρωμίου στο μέταλλο συγκόλλησης και στο HAZ. Αυτός ο διαχωρισμός δημιουργεί τοπικές περιοχές με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε κράμα, μειώνοντας την αντοχή στη διάβρωση. Η συνιστώμενη μέγιστη είσοδος θερμότητας είναι 1,5 kJ/mm για το GTAW και 2,0 kJ/mm για το GMAW.

Υπολογισμός εισόδου θερμότητας και όρια

Η εισροή θερμότητας υπολογίζεται ως εξής:

Τύπος:Είσοδος θερμότητας (kJ/mm)=Τάση (V) × Ρεύμα (A) × 60 ÷ Ταχύτητα διαδρομής (mm/min)

Τραπέζι. Μέγιστα όρια εισόδου θερμότητας για συγκόλληση C-276


Διαδικασία	Μέγιστη είσοδος θερμότητας (kJ/mm)	Μέγιστη θερμοκρασία Interpass (βαθμός)	Λόγος	Επίπτωση της υπέρβασης	Μείωση	Πρότυπο
GTAW	1.5	175	Ελαχιστοποίηση του διαχωρισμού Mo	Μειωμένη αντοχή στη διάβρωση	Μειώστε το ρεύμα, αυξήστε την ταχύτητα ταξιδιού	Haynes, Special Metals
GMAW	2.0	175	Ιδιο	Ιδιο	Χρησιμοποιήστε παλμική λειτουργία, χάντρες χορδών	Haynes, Special Metals
ΠΟΔΙ ΖΩΟΥ	1.2	175	Έλεγχος ακριβείας	Ιδιο	Ρυθμίστε το ρεύμα πλάσματος	Χέινς
FCAW	2.5	175	Περιορισμός διαδικασίας	Ίδια + θέματα σκωρίας	Δεν συνιστάται για κρίσιμες	AWS D1.6
SMAW	3.0	175	Περιορισμός διαδικασίας	Ίδια + εγκλείσματα	Δεν συνιστάται για κρίσιμες	AWS D1.6

Πηγή: Haynes International 'Welding Guidelines for HASTELLOY® C-276' (2023); Τεχνικό Εγχειρίδιο Special Metals 'Welding of Nickel Alloys' (2023); AWS D1.6/D1.6M-22 'Structural Welding Code-Stainless Steel'.

Τραπέζι. Επίδραση της εισόδου θερμότητας στην αντίσταση στη διάβρωση μετάλλων συγκόλλησης (μέθοδος C ASTM G48)


Είσοδος θερμότητας (kJ/mm)	Διαχωρισμός μετάλλων συγκόλλησης Mo	CPT (πτυχίο, ASTM G48)	CCT (πτυχίο, ASTM G48)	Βαθμολογία διάβρωσης
< 0.8	Ελάχιστος	> 85	> 60	Εξοχος
0.8–1.2	Χαμηλός	80–85	55–60	Εξοχος
1.2–1.5	Μέτριος	70–80	45–55	Καλός
1.5–2.0	Σημαντικός	60–70	35–45	Δεκτός
> 2.0	Ψηλά	< 60	< 35	Υποβαθμισμένος

Πηγή: ASTM G48-11(2020) «Πρότυπες μέθοδοι δοκιμής για την αντίσταση στη διάβρωση οπών και ρωγμών ανοξείδωτου χάλυβα και συναφών κραμάτων με χρήση διαλύματος χλωριούχου σιδήρου». Haynes International «Effect of Welding Thermal Cycles on C-276 Corrosion Resistance» Technical Paper (2022); Έγγραφο συνεδρίου NACE Corrosion 2021.

Διατηρήστε την είσοδο θερμότητας κάτω από 1,5 kJ/mm για το GTAW και 2,0 kJ/mm για το GMAW. Χρησιμοποιήστε χάντρες με κορδόνια αντί για ύφανση. Έλεγχος θερμοκρασίας ενδιάμεσης διέλευσης κάτω από 175 βαθμούς. Επαληθεύστε την αντοχή στη διάβρωση του μετάλλου συγκόλλησης με τη δοκιμή ASTM G48 κατά την πιστοποίηση της διαδικασίας.

Η πιστοποίηση μιας διαδικασίας συγκόλλησης για το Hastelloy C-276 ανά ASME Τμήμα IX απαιτεί περισσότερα από τις τυπικές μηχανικές δοκιμές (ελκυσμός, κάμψη, κρούση). Για κράματα νικελίου που χρησιμοποιούνται σε υπηρεσίες διάβρωσης, το αρχείο πιστοποίησης της διαδικασίας (PQR) πρέπει να περιλαμβάνει χημική ανάλυση του μετάλλου συγκόλλησης για να επαληθευτεί ότι η περιεκτικότητα σε Cr, Mo και Fe πληροί τις προδιαγραφές. Συνιστάται ανεπιφύλακτα η πρόσθετη δοκιμή διάβρωσης ανά ASTM G48.

ASME IX Procedure Qualification Requires Chemical Analysis and Corrosion Testing

ASME IX Βασικές μεταβλητές για C-276

Τραπέζι. ASME IX Βασικές μεταβλητές για C-276 Welding Procedure Qualification


Μεταβλητή (QW-250)	Αλλαγή που απαιτεί επανειδίκευση	Επιπτώσεις στο C-276	Απαιτείται δοκιμή	Αναφορά ASME IX
Βασικό μέταλλο (QW-403)	P-Όχι. 44 σε άλλα P-Όχι.	Η αραίωση αλλάζει τη χημεία των μετάλλων συγκόλλησης	Χημική ανάλυση	QW-403.1, QW-424
Μέταλλο πλήρωσης (QW-404)	A-Όχι. ή F-Αριθ. αλλαγή; αλλαγή ταξινόμησης	Χημεία μετάλλων συγκόλλησης	Χημική ανάλυση	QW-404.5, QW-404.12
Διαδικασία συγκόλλησης (QW-401)	Αλλαγή διαδικασίας (GTAW σε GMAW)	Εισαγωγή θερμότητας, αραίωση	Μηχανικό + χημικό	QW-253
Είσοδος θερμότητας (QW-409)	Αύξηση > 10%	Διαχωρισμός, αντοχή στη διάβρωση	Δοκιμή διάβρωσης (συνιστάται)	QW-409.1
Θέση (QW-405)	Κάθετα-πάνω σε κάθετη-κάτω	Αλλαγή εισόδου θερμότητας	Μηχανική δοκιμή	QW-405.1
Αέριο υποστήριξης (QW-408)	Αλλαγή ή αφαίρεση	Οξείδωση ρίζας	Οπτικό, χημικό	QW-408.5
Post-Θερμική επεξεργασία συγκόλλησης (QW-407)	Προσθήκη ή αλλαγή	Μπορεί να απαιτείται ανόπτηση διαλύματος	Μηχανικά, διάβρωση	QW-407.1

Πηγή: ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section IX (2023) QW-250 'Welding Variables'; QW-403 'Base Metal'; QW-404 'Filler Metal'; QW-409 'Electrical'; QW-424 'Ομάδες βασικών μετάλλων'; QW-442 'A-Number Classifications'.

Απαιτούμενες Δοκιμές για C-276 PQR

Τραπέζι. Απαιτούμενες Δοκιμές για Πιστοποίηση Διαδικασίας Συγκόλλησης C-276


Δοκιμή	Απαίτηση ASME IX	C-276 Ειδική Απαίτηση	Κριτήρια Αποδοχής	Μέθοδος δοκιμής	Συχνότητα
Δοκιμή εφελκυσμού	Απαιτείται (QW-150)	Ιδιο	UTS Μεγαλύτερο ή ίσο με 690 MPa	ASME IX QW-150	2 δείγματα
Δοκιμή κάμψης	Απαιτείται (QW-160)	Ιδιο	Χωρίς ρωγμές > 3 mm	ASME IX QW-160	2 πρόσωπο + 2 ρίζα
Δοκιμή πρόσκρουσης	Εάν απαιτείται από το σχεδιασμό	Σε θερμοκρασία σχεδιασμού	Ανά ASME VIII	ASME IX QW-170	3 δείγματα
Χημική ανάλυση	Συνιστάται (όχι υποχρεωτικό)	✓ ΥΠΟΧΡΕΩΤΙΚΟ για C-276	Cr 14,5–16,5%, Mo 15–17%, Fe Λιγότερο ή ίσο με 7%	ASTM E1019, E1086	1 ανά PQR
Δοκιμή διάβρωσης (ASTM G48)	Δεν απαιτείται από το ASME IX	✓ ΣΥΣΤΗΝΕΤΑΙ ΑΝΕΠΙΦΥΛΑΚΤΑ	CPT Μεγαλύτερο ή ίσο με 75 μοίρες, CCT Μεγαλύτερο ή ίσο με 50 μοίρες	Μέθοδος ASTM G48 Γ	1 ανά PQR
Δοκιμή Σκληρότητας	Εάν απαιτείται από το σχεδιασμό	Για ξινό σέρβις (NACE MR0175)	Μικρότερο ή ίσο με 22 HRC (συγκόλληση + HAZ)	ASTM E10/E18	5 μετρήσεις ανά ζώνη
Αριθμός Φερρίτη	Δεν ισχύει	N/A (ωστενιτικό)	N/A	N/A	N/A

Πηγή: ASME Boiler and Pressure Vesel Code Section IX (2023) QW-150 'Tensile Tests'; QW-160 «Δοκιμές κάμψης». QW-170 «Δοκιμές πρόσκρουσης»; ASTM E1019-18 «Προσδιορισμός άνθρακα, θείου, αζώτου και οξυγόνου στον χάλυβα». ASTM E1086-14 'Analysis of Austenitic Stainless Steel by Spark Atomic Emission Spectrometry'; ASTM G48-11(2020) «Αντοχή στη διάβρωση σε κοιλότητες και ρωγμές». NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Απαιτήσεις Χημικής Ανάλυσης

Η χημική ανάλυση μετάλλου συγκόλλησης είναι η πιο κρίσιμη δοκιμή για την πιστοποίηση της διαδικασίας C-276. Η ανάλυση πρέπει να επαληθεύει ότι το μέταλλο συγκόλλησης πληροί τις ακόλουθες απαιτήσεις:

Τραπέζι. Κριτήρια αποδοχής χημικής ανάλυσης μετάλλων συγκόλλησης για το C-276


Στοιχείο	Όριο προδιαγραφών	Τυπικό μέταλλο συγκόλλησης	Κρίσιμο για	Μέθοδος δοκιμής
Chromium (Cr)	Μεγαλύτερο ή ίσο με 14,5%	15–16%	Αντοχή στην οξείδωση	OES, XRF, ICP
Μολυβδαίνιο (Mo)	Μεγαλύτερο ή ίσο με 15%	15.5–16.5%	Μείωση της αντίστασης στα οξέα	OES, XRF, ICP
Βολφράμιο (W)	Μεγαλύτερο ή ίσο με 3,0%	3.2–3.8%	Αντοχή σε οξύ	OES, XRF, ICP
Σίδηρος (Fe)	Λιγότερο ή ίσο με 7%	5–6%	Ένδειξη αραίωσης	OES, XRF, ICP
Άνθρακας (C)	Λιγότερο ή ίσο με 0,02%	0.005–0.015%	Καθίζηση καρβιδίου	Ανάλυση καύσης
Πυρίτιο (Si)	Λιγότερο ή ίσο με 0,20%	0.05–0.15%	Συγκολλησιμότητα	OES, XRF
Μαγγάνιο (Mn)	Λιγότερο ή ίσο με 1,0%	0.3–0.6%	Αποξείδωση	OES, XRF

Πηγή: ASTM B575-22 'Προδιαγραφές για νικέλιο και νικέλιο-Πλάκα, φύλλο και λωρίδα από κράμα κοβαλτίου'. ASTM E1019-18 «Προσδιορισμός άνθρακα, θείου, αζώτου και οξυγόνου». ASTM E1086-14 'Analysis of Austenitic Stainless Steel by Spark Atomic Emission Spectrometry'; ASTM E1621-21 «Στοιχειακή ανάλυση με φασματομετρία φθορισμού ακτίνων Χ διασποράς μήκους κύματος».

Για την πιστοποίηση της διαδικασίας συγκόλλησης C-276, η χημική ανάλυση του μετάλλου συγκόλλησης είναι υποχρεωτική για την επαλήθευση της περιεκτικότητας σε Mo, Cr και Fe. Η δοκιμή διάβρωσης ASTM G48 συνιστάται ανεπιφύλακτα για κρίσιμη υπηρεσία διάβρωσης. Συμπεριλάβετε αυτές τις δοκιμές στο PQR και στην αναφορά δοκιμών υλικού.

Σε αντίθεση με τους ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες, το Hastelloy C-276 δεν απαιτεί θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) για την αποκατάσταση της αντοχής στη διάβρωση, επειδή η χαμηλή περιεκτικότητά του σε άνθρακα εξαλείφει την ευαισθητοποίηση. Ωστόσο, για έντονα διαβρωτικά περιβάλλοντα ή όταν απαιτείται μέγιστη αντοχή στη διάβρωση, μπορεί να καθοριστεί ανόπτηση διαλύματος στους 1120–1170 μοίρες ακολουθούμενη από ταχεία ψύξη.

Post-Weld Solution Annealing

Απαιτήσεις PWHT για C-276

Τραπέζι. Δημοσιεύστε-Προτάσεις θερμικής επεξεργασίας συγκόλλησης για το Hastelloy C-276


Σοβαρότητα εξυπηρέτησης	Απαιτείται PWHT;	Θεραπεία	Οφελος	Μειονέκτημα
Μέτρια διάβρωση (pH > 5)	Οχι	Κανένας	Εξοικονόμηση κόστους, χωρίς παραμόρφωση	Ελαφρώς χαμηλότερη αντοχή στη διάβρωση
Σοβαρή διάβρωση (αναγωγικά οξέα)	Προαιρετικός	Διάλυμα ανόπτηση 1120–1170 μοίρες, σβήσιμο νερού	Μέγιστη αντοχή στη διάβρωση, ομογενοποιημένη μικροδομή	Κίνδυνος παραμόρφωσης, πρόσθετο κόστος
Ξινό αέριο (H2S)	Οχι	Κανένα (το NACE MR0175 επιτρέπει ως-συγκολλημένο)	Συμβατό με τον κώδικα	Κανένας
Εξαιρετική διάβρωση (HF, θερμό HCl)	Συνιστάται	Το διάλυμα ανόπτεται 1150 μοίρες, γρήγορα ψύχεται	Εξαλείφει τον μικροδιαχωρισμό	Κίνδυνος παραμόρφωσης, απαιτείται φούρνος
Επένδυση/συγκόλληση	Οχι	Καμία ή ανακούφιση από το άγχος στους 650 βαθμούς (εάν απαιτείται)	Μειωμένη υπολειμματική καταπόνηση	Μπορεί να επηρεάσει τη χημεία επικάλυψης

Πηγή: Haynes International 'Heat Treatment of HASTELLOY® C{5}}276' Technical Guide (2023); Κωδικός λέβητα ASME και δοχείου υπό πίεση Ενότητα VIII Div. 1 (2023) UCS-56 «Απαιτήσεις για θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση». NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Παράμετροι ανόπτησης διαλύματος

Τραπέζι. Παράμετροι ανόπτησης διαλύματος για Hastelloy C-276


Παράμετρος	Αξία	Σκοπός	Κρίσιμος	Πρότυπο
Θερμοκρασία	1120–1170 μοίρες	Ομογενοποίηση μικροδομής	Ναι, το - πρέπει να υπερβαίνει τις 1120 μοίρες	Haynes, ASTM B575
Κρατήστε το χρόνο	10–30 λεπτά ανά ίντσα	Πλήρης διάλυση	Ναι - ανεπαρκής χρόνος=ελλιπής	Χέινς
Ατμόσφαιρα	Αέρας ή αδρανές αέριο	Αποτρέψτε την οξείδωση	Ναι - η οξειδωτική ατμόσφαιρα προκαλεί άλατα	Χέινς
Μέθοδος Ψύξης	Σβήσιμο νερού ή γρήγορη ψύξη του αέρα	Αποτρέψτε τις βροχοπτώσεις	Ναι - η αργή ψύξη προκαλεί σχηματισμό καρβιδίου	Haynes, ASTM
Καθυστέρηση απόσβεσης	< 3 minutes	Αποφύγετε το εύρος βροχοπτώσεων	Ναι - 870–650 βαθμοί είναι κρίσιμοι	Χέινς

Πηγή: Haynes International 'Heat Treatment of HASTELLOY® C{3}}276' Technical Guide (2023); ASTM B575-22 «Προδιαγραφές για πλάκες, φύλλα και λωρίδες νικελίου και κράματος νικελίου-κοβαλτίου». Τεχνικό Εγχειρίδιο Special Metals 'Heat Treatment of Nickel Alloys' (2023).

Το C{4}}276 δεν απαιτεί PWHT για τις περισσότερες εφαρμογές. Για ακραία υπηρεσία διάβρωσης, καθορίστε την ανόπτηση διαλύματος στους 1150 βαθμούς με σβήσιμο νερού. Ποτέ μην ψύχετε αργά στο εύρος θερμοκρασίας 650–870 μοιρών, καθώς αυτό μπορεί να προκαλέσει καθίζηση διαμεταλλικών φάσεων.

Ο ποιοτικός έλεγχος για συγκολλήσεις C-276 υπερβαίνει το τυπικό NDE (UT, RT, PT). Επειδή η αντοχή στη διάβρωση εξαρτάται από την ακριβή χημεία, η αναγνώριση θετικού υλικού (PMI) του μετάλλου συγκόλλησης είναι υποχρεωτική. Για κρίσιμες υπηρεσίες διάβρωσης, η δοκιμή διάβρωσης οπών και ρωγμών ASTM G48 θα πρέπει να περιλαμβάνεται στην πιστοποίηση της διαδικασίας.

Απαιτήσεις επιθεώρησης και δοκιμών

Τραπέζι. Δοκιμές ποιοτικού ελέγχου για συγκολλήσεις Hastelloy C-276


Δοκιμή	Σκοπός	Μέθοδος	Κριτήρια Αποδοχής	Συχνότητα	Πρότυπο	Σημειώσεις
PMI (Χημικό)	Επαληθεύστε τη χημεία μετάλλων συγκόλλησης	XRF ή OES	Mo Μεγαλύτερο ή ίσο με 15%, Cr Μεγαλύτερο ή ίσο με 14,5%, Fe Μικρότερο ή ίσο με 7%	100% των συγκολλήσεων παραγωγής	ASTM E1621	Υποχρεωτικό για το C-276
UT (Υπερήχων)	Ανίχνευση έλλειψης σύντηξης, πορώδους	Γωνιακή δοκός	Ανά ASME VIII UW-51 ή UW-52	Ανά σχεδιαστική προδιαγραφή	ASME V Art. 4	Τυπικό NDE
RT (Ακτινογραφία)	Εντοπίστε εσωτερικά ελαττώματα	Ακτίνες Χ-ή γάμμα	Σύμφωνα με το ASME VIII UW-51	Ανά σχεδιαστική προδιαγραφή	ASME V Art. 2	Τυπικό NDE
PT (Διεισδυτικό)	Ανίχνευση επιφανειακών ρωγμών	Ορατή ή φθορίζουσα βαφή	Χωρίς γραμμικές ενδείξεις > 1,5 mm	100% της επιφάνειας συγκόλλησης	ASME V Art. 6	Τυπικό NDE
Σκληρότητα	Επαληθεύστε τη συμμόρφωση με το NACE MR0175	Φορητό ελεγκτή	Μικρότερο ή ίσο με 22 HRC (συγκόλληση + HAZ)	Ανά NACE MR0175	ASTM E10/E18	Για ξινό σέρβις
ASTM G48	Επαληθεύστε την αντίσταση στο άνοιγμα	Δοκιμή χλωριούχου σιδήρου	CPT Μεγαλύτερο ή ίσο με 75 μοίρες, CCT Μεγαλύτερο ή ίσο με 50 μοίρες	Ανά PQR	Μέθοδος ASTM G48 Γ	Για κρίσιμη υπηρεσία διάβρωσης
Μεταλλογραφία	Επαληθεύστε τη μικροδομή	Διατομή-, χάραξη	Χωρίς ρωγμές, πορώδες ή υπερβολικό διαχωρισμό	Ανά PQR	ASTM E3, E407	Για προσόντα διαδικασίας

Πηγή: ASTM E1621-21 'Στοιχειακή ανάλυση με φασματομετρία φθορισμού ακτίνων Χ διασποράς μήκους κύματος'; Κωδικός λέβητα ASME και δοχείου υπό πίεση Τμήμα V (2023) Άρθρα 2, 4, 6. ASME Section VIII Div. 1 UW-51 'Radiographic Examination of Welds'; ASTM G48-11(2020) «Αντοχή στη διάβρωση σε κοιλότητες και ρωγμές». NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Δοκιμή διάβρωσης ASTM G48 για C-276

Το ASTM G48 είναι η τυπική μέθοδος δοκιμής για την αξιολόγηση της αντοχής στη διάβρωση των οπών και των ρωγμών. Για το μέταλλο συγκόλλησης C-276, η Μέθοδος C (Κρίσιμη θερμοκρασία διάτρησης, CPT) ή η Μέθοδος Δ (Κρίσιμη θερμοκρασία ρωγμής, CCT) θα πρέπει να εκτελούνται κατά την πιστοποίηση της διαδικασίας.

Τραπέζι. Κριτήρια αποδοχής δοκιμής διάβρωσης ASTM G48 για μέταλλο συγκόλλησης C-276


Μέθοδος δοκιμής	Λύση δοκιμής	Εύρος Θερμοκρασίας	Αποδοχή για συγκόλληση C-276	Σημειώσεις
Μέθοδος Γ (CPT)	6% FeCl3 + 1% HCl	25–95 μοίρες	CPT Μεγαλύτερο ή ίσο με 75 μοίρες	Ανώτερο=καλύτερο. βασικό μέταλλο CPT > 85 μοίρες
Μέθοδος Δ (CCT)	6% FeCl3 + 1% HCl	25–85 μοίρες	CCT Μεγαλύτερο ή ίσο με 50 μοίρες	Η ρωγμή πιο σοβαρή. βασικό μέταλλο CCT > 60 μοίρες
Μέθοδος Α (απώλεια βάρους)	6% FeCl3, 72 ώρες στους 22 βαθμούς	Σταθερή θερμοκρασία	Απώλεια βάρους Λιγότερο ή ίσο με 10 mg/cm²	Λιγότερο διακρίσεις για το C-276
Μέθοδος Β (σχισμή, απώλεια βάρους)	6% FeCl3, 72 ώρες στους 22 βαθμούς	Σταθερή θερμοκρασία	Απώλεια βάρους Λιγότερο ή ίσο με 20 mg/cm²	Λιγότερο διακρίσεις για το C-276

Πηγή: ASTM G48-11(2020) «Πρότυπες μέθοδοι δοκιμής για την αντίσταση στη διάβρωση οπών και ρωγμών ανοξείδωτου χάλυβα και συναφών κραμάτων με χρήση διαλύματος χλωριούχου σιδήρου». Τεχνικός οδηγός Haynes International 'Corosion Testing of HASTELLOY® Alloys' (2023).

Η επαλήθευση PMI της χημείας μετάλλων συγκόλλησης (Mo, Cr, Fe) είναι υποχρεωτική για όλες τις συγκολλήσεις C-276. Για κρίσιμη υπηρεσία διάβρωσης, καθορίστε τη δοκιμή ASTM G48 στην πιστοποίηση διαδικασίας. Αποδεχτείτε CPT Μεγαλύτερο ή ίσο με 75 μοίρες και CCT Μεγαλύτερο ή ίσο με 50 μοίρες ως ένδειξη επαρκούς αντοχής στη διάβρωση μετάλλου συγκόλλησης.

Η συγκόλληση του Hastelloy C-276 δεν είναι δύσκολη, αλλά απαιτεί προσοχή σε τρεις κρίσιμους παράγοντες: (1) χρήση ταιριάσματος μετάλλου πλήρωσης ERNiCrMo-4, (2) έλεγχος εισόδου θερμότητας κάτω από 1,5 kJ/mm για ελαχιστοποίηση του διαχωρισμού και (3) επαλήθευση της χημείας μετάλλων συγκόλλησης με PMI και αντοχή στη διάβρωση με δοκιμή ASTM G4. Όταν πληρούνται αυτές οι απαιτήσεις, οι συγκολλήσεις C-276 θα έχουν αντίσταση στη διάβρωση ισοδύναμη με το βασικό μέταλλο.

Σύνοψη βασικών συστάσεων

Χρησιμοποιήστε μέταλλο πλήρωσης ERNiCrMo-4 (UNS N10276) για να ταιριάζει με το βασικό μέταλλο C-276.
Έλεγχος εισόδου θερμότητας κάτω από 1,5 kJ/mm για GTAW, 2,0 kJ/mm για GMAW.
Χρησιμοποιήστε καθαρό αέριο θωράκισης αργού (99,999%) για το GTAW. Ar + 2–5% He για GMAW.
Διατηρήστε τη θερμοκρασία ενδιάμεσης διέλευσης κάτω από 175 βαθμούς.
Καθαρίστε καλά το βασικό μέταλλο με συρμάτινη βούρτσα από ανοξείδωτο χάλυβα. αποφύγετε τη μόλυνση.
Κατάλληλη διαδικασία συγκόλλησης ανά ASME IX με χημική ανάλυση μετάλλου συγκόλλησης.
Επαληθεύστε Mo Μεγαλύτερο ή ίσο με 15%, Cr Μεγαλύτερο ή ίσο με 14,5%, Fe Λιγότερο ή ίσο με 7% σε μέταλλο συγκόλλησης με PMI ή εργαστηριακή ανάλυση.
Συμπεριλάβετε τη δοκιμή διάβρωσης ASTM G48 για κρίσιμες εφαρμογές διάβρωσης.
Η ανόπτηση διαλύματος δεν απαιτείται, αλλά μπορεί να καθοριστεί για ακραία συντήρηση διάβρωσης.
Τεκμηριώστε όλες τις δοκιμές και τα αποτελέσματα στην αναφορά δοκιμής υλικού (EN 10204 3.1 ή 3.2)