哈氏合金管焊接凹陷

让焊管有更好的耐腐蚀能力：冷拔管和“敲打焊缝”管材的区别   

很多流体工艺设计和热交换器需要用到管材。当有强腐蚀性介质存在时，通常会选择镍合金的管材。由于焊缝处最容易受到腐蚀，我们经常就会选择无缝管。然而，无缝管高昂的价格让设计者转而选择经过冷加工然后退火的焊管。冷加工加上退火使焊缝处进行重结晶并且组织均匀化，这样它就接近于无缝变形材料的微观结构了。  大多数高钼镍基合金的焊管都是基于ASTM B626 III级的标准生产的。III级的标准包含了冷加工以及固溶退火的要求。然而，在这个标准中，对焊缝进行冷加工的方法以及冷加工量就由客户来决定了。大家都知道焊缝处金属的组织类似于铸体，而足够的冷加工量是达到完全重结晶和均匀组织所必需的。通常需要焊缝处的减薄量达到15%，才能保证焊缝处的金属在退火过程中完成完全的重结晶并达到均匀的组织。  不同的管材厂使用不同的技术来进行冷加工。在不锈钢管材厂通常使用的是敲打焊缝或者挤压焊缝的方式来加入一定的冷加工量。相反，在专门生产镍基合金管材的厂当中都是使用冷拔或者冷轧来进行冷加工的。这是根据材料不同的变形特性来决定的。  这两种冷加工方法都符合ASTM B626 IIA级, IIB级和III级的标准。这两种工艺之间的成本差异可能有几千美金。这对不锈钢管的生产来说是比较可观的，但节省这样的成本对使用哈氏合金管材来抵抗苛刻环境、保证正常生产的厂家来说是就可能产生问题。很多普通C-276“敲打焊缝”的管材就是因为焊缝处先被腐蚀而报废的。一部分这样的管子就换成了符合同样ASTM标准的Hastelloy? C-276的冷拔管。  从这里我们可以看到，当时是出于省钱而做出这样的购买决定。然而最后结果说明这种省钱只是一种假象，而且导致的非计划停产和设备替换的费用是相当高的。    冷加工方式对哈氏合金抗腐蚀性能的影响  即使哈氏合金的管材中含有高的铬钼钨的成分来抵抗腐蚀性强的化学物质，但是它们仍然需要一个“优化”的冶金结构来达到预期的抗腐蚀性。当哈氏合金没有进行优化的时候，比如部分重结晶或者不完全均匀组织的焊缝，这样就很可能发生局部腐蚀并在焊缝上蔓延开来。 在对一些“敲打焊缝”的管材做了失效分析后确认了腐蚀总是先发生在焊缝处。腐蚀沿着部分重结晶的焊缝的偏析/稀释区域蔓延开来。穿孔和泄漏就可能发生了。  

基于ASTM B626 IIA级, IIB级, III级标准的材料都是靠焊管的焊缝具有优化重结晶以及组织均匀的微观结构来提高抗腐蚀能力的。理论上，“敲打焊缝”或者“挤压焊缝”也能够对焊接的铸态结构提供适量的冷加工。当进行固溶退火时就能够让焊缝达到完全重结晶和组织均匀化。  对很多不锈钢的焊管来说，“敲打焊缝”就能够达到期望的微观结构和相应ASTM规范要求的抗腐蚀性。然而，大家都知道高钼镍基合金比不锈钢冷加工要难得多，并且会有少量不规则的焊缝出现。这些焊缝的不规则以及变形的特性阻碍了通过敲打焊缝形成完全的重结晶，同时也无法达到焊缝处15%的减薄量。另外，高钼合金的枝晶偏析也是一个很重要的影响因素，必须通过严格控制的热处理（时间和温度）来使焊缝达到期望的均匀组织。  即使是几近完美的焊缝，通过敲打焊缝可能会在熔化线上导致轻微的下陷。这些下陷的区域可能在强腐蚀性的介质中形成缝隙腐蚀。虽然说大多数哈氏合金对这种潜在的缝隙腐蚀区域都有足够的抵抗能力，主要是因为焊缝处的金属只有部分重结晶以及没有达到完全均匀组织，所以才需要优化抗腐蚀能力。    实际生产中，对高钼镍基合金来说，不可能一直保持完美的焊缝以及好的敲击，事实上会产生不对称的焊缝。在这种情况下，通过敲打，只有部分焊缝得到适量的冷变形，而另一些区域就一点都没有。这样，退火就只能使焊缝达到部分的重结晶。对最终用户的影响  厂家在要使用管材时都希望能找到具有优化冶金状态的质量稳定的产品。理论上，符合ASTM标准的工艺应该保证质量的稳定性和确定的冶金状态。然而，ASTM标准将冷加工方法的，就是只对焊缝进行冷加工（敲打焊缝）和对焊缝以及母材都进行冷加工（冷拔），留给了客户来进行选择。这样，就需要附加详细的标准来保证优化的冶金状态以达到最好的抗腐蚀能力。  一些生产厂是通过传统的评估技术来保证稳定的产品冶金状态，比如检验。然而，检查不能每次都将冶金状态不好的管材挑出来。因为如果管材的焊接缺陷程度低于检测标准，那它就并不一定会被检验为次品（通过涡流测试，超声波测试）。这样的情况已经给工厂生产带来灾难性的后果。