Incoloy 800HT材料最初是美國 Inco公司開發(fā)的一種高溫壓力容器用材料，屬于固溶態(tài)高強度奧氏體鎳–鐵-鉻合金。其基體是以鎳、鐵二元固溶體為基的面心立方體奧氏體組織,具有良好的高溫性能和耐腐蝕性能,其物理性能與碳素鋼、不銹鋼相比,一是熔點低,二是線膨脹系數(shù)介于碳素鋼與奧氏體不銹鋼之間,三是導熱系數(shù)比碳索鋼低的多。

Incoloy 800HT在Incoloy 80OH (ASME牌號為SB409UNS NO8810)的基礎上進一步提高了高溫性能。在593c(1100F)以下時兩者的許用應力值相同，但在超過593℃(1100F)時, Incoloy 800HT的高溫性能得到改善。這主要是由于其化學成分的改變:含碳量的下限控制，由0.05提高到0.06，對鋁＋鈦總量控制在0.85~1.2,Incoloy 800H 無此要求;并通過適當?shù)臒崽幚硪垣@得5級或更粗(不大于3級)的品粒度,因此, Incoloy 800HT具有更好的高溫抗蠕變性能、耐氧化性能,以及在長期高溫應用中的更高冶金穩(wěn)定性,是一種理想的高溫設備用材料。

Incoloy 800HT是高合金奧氏體耐熱鋼,它在焊接時具有較高的熱裂紋敏感性。熱裂紋是在焊接過程中,焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的焊接裂紋。主要原因是由于聚集在晶粒邊界或焊縫中心的液態(tài)低熔點共晶，在焊縫冷卻過程中產(chǎn)生的拉應力作用下開裂。防止熱裂紋產(chǎn)生要從以下幾方面進行控制。

1選擇好焊接材料,要限制焊接材料中易偏析元索和有害雜質的含量，特別應當盡量減少硫、磷等雜質含量及降低含碳量t通過調節(jié)焊縫金屬的化學成分,改善焊縫組織,細化焊縫晶粒,以提高其塑性,減少或分散偏析程度,控制低熔點共晶的有害影響。

(2)控制焊接過程中的焊接工藝參數(shù),提高焊縫成形系數(shù),采用多層多道焊法,減少熱量的輸入,盡量采用小的線能量,加快焊后冷卻速度,避免中心線偏析,防止中心線裂紋。

(3)采取各種降低焊接應力的工藝措施。焊件表面的清潔性是媒接鎳基耐蝕合金的一個重要要求。焊件表面的污染物主要是表面氧化皮和引起脆化的元素。鎳基耐蝕合金表面氧化皮的熔點比母材高得多(鎳的熔點約為1446℃,而氧化鎳的熔點約為2090 ℃),常?？赡苄纬蓨A渣或細小的不連續(xù)氧化物。這類氧化物不連續(xù)但特別細小,一般用滲透檢驗也檢查不出來,如 S.P.Pb,Sn.Zn Bi,Sb、和As等凡是能和Ni形成低熔點共晶的元素都是有害元素。這些元素增加了鎳基耐蝕合金的熱裂紋傾向。這些有害元素常存在于油脂.漆、銹等材料中,因此焊接前,對坡口表面及其兩側內(nèi)、外壁50mm范圍內(nèi)的油.漆.垢.銹等清除干凈,直至發(fā)出金屬光澤,并用丙酮或95%酒精清理。

控制熱量輸入

在焊接過程中的高熱量輸人會在熱影響區(qū)(HAZ)產(chǎn)生一定的退火和品粒長大,產(chǎn)生過度的偏析.碳化物的沉淀或其他有害的冶金現(xiàn)象,這就有可能引起熱裂紋或降低耐蝕性能。因此焊接過程中要嚴格控制層間溫度。

焊縫金屬熔深淺.流動性差,焊后易產(chǎn)生未熔合和氣孔等缺陷

鎳基合金材料的焊縫金屬不像碳鋼那樣容易濕潤展開,即使增大焊接電流也不能改進焊縫金屬的流動性,焊接電流超過范圍不僅使熔池過熱,增大熱裂紋敏感性,而且使焊縫金屬中的脫氧劑蒸發(fā),易出現(xiàn)氣孔。手工電弧焊時,過大的焊接電流也會使焊條過熱并引起藥皮脫落,失去保護。由于焊縫金屬的流動性差,不易流到焊縫兩邊,因此,為了獲得良好的焊縫成形,應采用小幅擺動措施,但擺動幅度以不大于1 .5倍焊條直徑為宜。并加大焊接接頭的坡口角度,以便于焊條的擺動。

焊接和熱處理工藝

一殷焊口采用手工鎢極氬弧焊(GTAW)打底,手工電瓠焊(SMAW)進行填充蓋面。由于本次工程中的蒸汽過熱爐與反應器之間管道全部為焊接方式連接,會出現(xiàn)最后的兩道焊口無法充氬保護的情況。對這兩道焊口決定采用手工電弧焊打底.益面的方法進行焊接,打底焊接時要求做到單面焊接,雙面成形。在編制焊接工藝評定時即按照手工鎢極氬弧焊打底加手工電弧焊進行填充蓋面，和全部采用手工電弧焊焊接的兩種方法進行試件的焊接,并按此對進行焊工考試。由于本次管道直徑較大，預制時可以由施工人員進人管道內(nèi),手持氬氣把進行背面充氬保護。電源極性:手工鎢極氬弧焊―一直流正接;焊條電弧焊—-直流反接。

焊接材料

焊接材料與母材的主要化學成分應記錄相近，以保證各項性能與母材相當。但施工中可選擇較高一檔的焊接材料,即鎳基合金焊接材料。因此，焊絲選用ERNiCrCoMo-1，焊條選用ENiCrCoMo—1 ,其主要化學咸分分別如表4.表5所示。

質量控制措施

1)增強全員質量意識是質量保證的基礎，因此在進行雙腹大板疊梁的施工中,堅持不懈對操作者進行質量教育。

2>認真嚴格地執(zhí)行了“自檢.互檢.專檢"的三檢制制度、著重突出強調專職檢查員的職能。嚴格控制工序質量,認真執(zhí)行工序質量報檢,在取得質量控制負責人的確認后,方能進人下道工序的施工。針對組焊質量要求,設計和應用了各工序檢查停檢點和各種施工記錄表格,并做到質量記錄與施工同步。

(3)加強對焊材及施焊環(huán)境的管理與監(jiān)控，焊材的發(fā)放與使用始終處于受控狀態(tài),嚴格控制焊接的預熱溫度和層間溫度，焊縫的內(nèi)在質量取得了十分理想的結果。

通過對Incoloy 800HT材科的焊接性能試驗，了解了該材料的焊接特點。在工程中制定了切實可行的焊接工藝措施和焊接操作程序,保證了Incoloy 800HT管道的施工順利進行。在工程中,7道焊口的焊接一次合格率達到*,保證了工程的整體質量。