N08020ALLOY20NS143的性能与焊接技术培训资料.docx
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1、N08020ALLOY20NS143的性能与焊接技术精品文档N08020/ALLOY20/NS143的性能与焊接技术合金20Cb-3,UNS系统编号:N08020,符合ASTM B729及ASME SB729标准,在ASME-2001第IX卷焊接和钎焊评定标准中材料类别为P No.45,国内尚无对应牌号。该项目输送硫酸的管道所用管材、管件(材质为合金20Cb-3)均为国外供货,国内较为少见,其焊接资料也极为缺乏。提供以下资料以供参考。 ALLOY20是具有很多优异性能的耐蚀合金,对氧化性和中等还原性腐蚀有很好的抵抗能力,具有优异的抗应力腐蚀开裂能力和好的耐局部腐蚀能力在很多化工工艺介质中有满意
2、的耐蚀特性。UNS: N08020 /NS143ALLOY20 的化学成分(图一)合金%镍铬铜钼铁碳铌+钽锰磷Inconel 20最大382143余量0.07120.045最小321932合金%硫硅Inconel 20最大0.0351最小ALLOY20的物理性能密度8.08 g/cm3熔点1357-1430Inconel 20的常温机械性能合金状态抗拉强度(MPA)Rm N/mm2屈服强度(MPA)RP0.2N/mm2延伸率A5 %Inconel 2062030040ALLOY20的应用:ALLOY20可以用来湿法冶金及硫酸工业装置等等。在材料领域中,可以用来制作钢材、锻件、带材、丝材、螺栓、
3、螺母等等。1化学成分及其力学性能合金20Cb-3是一种专门设计的用于抗硫酸腐蚀的Ni-Cr-Mo系奥氏体不锈钢,其化学成分见表1。其力学性能为:抗拉强度b551MPa,0.2%屈服强度s331 MPa, 延伸率%30,最大布氏硬度217HB。从化学成分分析,由于Ni、Cr、Mo、Cu等合金元素特别是NbTa(Nb,铌,旧名钶,元素符号Cb,名称中的Cb也因此而来)的加入使得合金20的耐腐蚀性特别是耐热硫酸腐蚀性能非常优良,常用来代替316不锈钢用于应力腐蚀较严重的场合,一般不需焊后热处理即可用于腐蚀环境下。但与其它高镍奥氏体不锈钢一样,合金20Cb-3在焊接时存在一些问题。1 Inconel
4、20的化学成分参考上述图一。2 焊接性能分析合金20Cb-3材料本身耐腐蚀性能十分优良,但如果焊接接头存在缺陷将直接导致焊缝被优先腐蚀造成事故。由于合金20Cb-3镍含量高,而镍的焊接性能较差,同其它高镍合金一样,合金20Cb-3在焊接过程中易出现焊接热裂纹、晶间腐蚀、应力腐蚀裂纹等问题。所以,在制定焊接工艺时均需考虑。2.1焊接热裂纹合金20Cb-3在焊接时产生的焊接热裂纹主要有3种:结晶裂纹(也称凝固裂纹)。由于焊缝结晶偏析,造成在结晶后期以液态膜形式存在于晶界间的低熔点共晶削弱了晶粒间的联接,在拉应力的作用下发生开裂。液化裂纹。形成机理在本质上与结晶裂纹相同,都是由于晶间有脆弱低熔相或共
5、晶,在高温下承受不了力的作用而开裂,区别仅在于结晶裂纹是液态焊缝金属在凝固(或结晶)过程中形成的,而液化裂纹则是固态的母材受热循环的峰值温度作用下使晶间层重新熔化后形成的。多边化裂纹。已凝固的结晶前沿在高温和应力的作用下,晶格缺陷由高能部位向低能部位转化,即发生迁移和聚集,形成了二次边界,又叫多边化边界,在焊后的冷却过程中,因其热塑性降低,在应力作用下沿多边化的边界产生裂纹。这3类裂纹中结晶裂纹产生的频数最高。2.2晶间腐蚀晶间腐蚀是指沿晶界进行的腐蚀,使晶粒的连接遭到破坏。其实质是在焊接高温下,碳元素不断地向晶粒边界扩散,并和Cr结合形成Cr23C6,造成晶粒边界贫铬,在腐蚀介质作用下,即可
6、产生晶间腐蚀。2.3应力腐蚀开裂由于合金20Cb-3合金含量高,与碳素钢、普通奥氏体不锈钢比较,其密度较大,比热小,热导率低,线胀系数大,焊后存在较大的焊接残余应力,为应力腐蚀开裂创造了必要条件。此外,由于焊接热过程导致接头碳化物析出敏化,促进了应力腐蚀的发生。3 焊接工艺3.1防止焊接缺陷的工艺措施(1)防止热裂纹 焊接时严格控制焊缝中硫、磷、碳等有害杂质的含量,改善焊缝结晶形态,选用的焊材中含微量的细化晶粒元素Mo,以提高其抗裂性能。在焊接工艺上采用小电流短电弧不摆动或小摆动的多层多道焊,严格控制热输入,降低接头的刚度和拘束度,减小结晶过程的收缩应力。(2)防止晶间腐蚀 严格控制焊材的碳含
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