Hastelloy B3哈氏合金封頭成形

Hastelloy B3材料是在哈氏合金B(yǎng)2的基礎(chǔ)上改進(jìn)的新材料，提高了材料的熱穩(wěn)定性，從而提高了耐蝕性能，同時(shí)，改善了熱成形與冷成形性能。近年來，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于化工裝備的生產(chǎn)制造中。

但在我國，Hastelloy B3成形加工的經(jīng)驗(yàn)還不夠成熟，特別是Hastelloy B3封頭的成形，國內(nèi)很多加工廠都沒有可靠的加工工藝和經(jīng)驗(yàn)。據(jù)調(diào)查分析，Hastelloy B3封頭的成形加工最易出現(xiàn)的缺陷是表面開裂、起皮和變形，很難保證成形過程的成功。為此，針對(duì)Hastelloy B3封頭的成形加工，進(jìn)行分析研究，并通過試驗(yàn)，找出了一種可靠的Hastelloy B3封頭成形加工工藝方法。

那下面，上海墨鉅就從資料中直接整理出封頭的加工工藝

封頭成形試驗(yàn)

采用δ10的ASME SB333 N10675板材(固溶狀態(tài)) 做封頭的成形試驗(yàn)。封頭標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)格為:JB/T 4746—2002EHB219X10，其成形后的變形率將達(dá)到21．8%。

按照文中第2節(jié)工藝，封頭原坯料用2塊板拼接而成，下料尺寸為310，見圖1。在成形前將焊縫打磨平，去除氧化層，并清洗表面。

測(cè)量了正反兩個(gè)表面母材和焊縫的硬度，隨機(jī)測(cè)得9個(gè)點(diǎn)的平均值，見表4。焊縫的硬度低于母材的硬度，均不超過Hastelloy B3材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的硬度上限值( HB 250) ，說明焊縫的狀態(tài)是比較理想的。

圖1

表 4 封頭原坯母材和焊縫硬度值

對(duì)封頭原坯料進(jìn)行冷態(tài)壓制預(yù)成形，最大變形率約為14%，加工成形后清洗，測(cè)量正反兩個(gè)表面母材和焊縫的硬度，結(jié)果見表5。

表5封頭預(yù)成形硬度值

從表 5 可知，成形后材料的硬化還是比較明顯的，多處部位的硬度值已超出材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的硬度上限值( HB 250) 。對(duì)封頭內(nèi)外表面進(jìn)行著色檢查( 見圖 2) ，未發(fā)現(xiàn)任何異常，隨后進(jìn)行了固溶熱處理，爐溫設(shè)為1070 ℃ 。出爐立即淬水冷卻，酸洗、清洗，去除表面氧化層。檢測(cè)母材和焊縫硬度，結(jié)果見表 6。

圖 2

表 6 封頭固溶后硬度值

從表 6 可知，固溶處理后封頭母材和焊縫硬度值大大降低，母材硬度低于焊縫硬度。對(duì)封頭進(jìn)行外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。清洗后，對(duì)封頭進(jìn)行了二次成形。再次檢測(cè)其硬度，結(jié)果見表 7。

表 7 封頭二次成形后硬度值

封頭內(nèi)外表面進(jìn)行PT，未發(fā)現(xiàn)任何異常，見圖3，4。

圖 3

圖 4

為考察其是否會(huì)出現(xiàn)延遲裂紋，沒有進(jìn)行二次固溶。兩天后再次進(jìn)行 PT，沒發(fā)現(xiàn)任何問題。但考慮對(duì)后期焊接的影響，實(shí)際制造時(shí)還是建議二次成形后做固溶處理。隨后對(duì)封頭進(jìn)行了取樣，做20%沸騰鹽酸腐蝕試驗(yàn)，平均年腐蝕率約 0．3mm，結(jié)果與材料廠家提供的數(shù)據(jù)一致。

結(jié)論

(1) 試驗(yàn)證明，B3 材料封頭采用一次中間成形和二次最終成形的冷成形工藝方法是可行的;

(2) 冷成形會(huì)提高材料的屈強(qiáng)比，會(huì)增加應(yīng)力腐蝕和裂紋的敏感性，需要采用中間和最終固溶熱處理工藝;

( 3) 最近按照上述工藝又壓制了2套封頭，一套采用模壓，另一套因直徑非標(biāo)采用了旋壓，都經(jīng)過2次冷成形并做了固溶處理，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)任何問題;

( 4) 文中只是針對(duì)封頭成形，筒體卷制同樣也是一個(gè)成形過程，相對(duì)封頭其變形率更低，考慮殘余應(yīng)力對(duì)焊縫質(zhì)量造成的影響，筒體變形率大于2% 時(shí)，特別是一些卷制接管，也建議做一次固溶處理。