鎳基合金690鋼板的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)力速率與溫度的關(guān)對(duì)圖1中的實(shí)驗(yàn)測(cè)得的應(yīng)力曲線(xiàn)用二次延遲函數(shù)進(jìn)行擬合,并推算到無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間后的殘余應(yīng)力,可以HastelloyC-276合金在相應(yīng)溫度下的應(yīng)力極限。將750,800,850和900℃4個(gè)溫度下的應(yīng)力極限繪于圖4中。從圖中可以看出,隨著溫度的升高,應(yīng)力極限顯著降低,對(duì)圖4中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,HastelloyC-276合金的應(yīng)力極限與溫度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式:ABT(7)式中:T為溫度,為應(yīng)力極限,A和B為常數(shù),其數(shù)值分別為521.3MPa和0.533MPa·℃-1。
選材的經(jīng)濟(jì)性與許多因素有關(guān)，其中主要的是耐蝕性和格兩個(gè)方面。材料的耐蝕性能與材料的使用壽命直接相關(guān)，但并非壽命長(zhǎng)的或者價(jià)格低的材料使用經(jīng)濟(jì)。選材上應(yīng)從工況環(huán)境、材料性能、材料及設(shè)備制造價(jià)格、設(shè)備操作工藝、維修、生產(chǎn)諸方面綜合考慮，正確選擇材料，以求獲得佳的經(jīng)濟(jì)效果。由于哈氏合金C276不僅耐腐蝕性能*，而且較錯(cuò)材造價(jià)便宜，所以本文就哈氏合金C276材料在高速泵上的應(yīng)用進(jìn)行了研究。下面介紹該材料的一些性能。
由于難以材料的高溫性能,假定材料在高溫(熔點(diǎn)及熔點(diǎn)以上)下的性能不變[2,3]。固相線(xiàn)1323℃,液相線(xiàn)1371℃,常溫屈服強(qiáng)度376MPa,抗拉強(qiáng)度796MPa。其熱力學(xué)性能與溫度相關(guān)[4](圖1),對(duì)于未知的材料性能運(yùn)用外推法。圖1HastelloyC276材料特性圖2網(wǎng)格劃分1.3幾何模型及網(wǎng)格劃分利用非線(xiàn)性有限元軟件ABAQUS建立了管道焊接模型。由于該模型是關(guān)于環(huán)焊縫對(duì)稱(chēng)的,因此,建模時(shí)取管道沿環(huán)焊縫線(xiàn)的一半。
1、純鎳：N5、N02201、Ni201、2.4068、Ni99.0LC、N6、N7、N02200、Ni200、2.4066、Ni99.0 。
2、蒙乃爾（Monel）:N04400、N05500、Monel K500、國(guó)標(biāo)：67Ni30Cu。
3、因科洛伊合金：N08800、Incoloy800、N08810、Incoloy800H、N08811、Incoloy800HT、N08825、Incoloy825、N08020、N08028、N08031 、Alloy31、Alloy28合金、Alloy20合金、ZRJWXTG。
4、 因科奈爾合金：N07750、Inconel-X750合金、N07718、Inconel718合金、N06600、Inconel 600、N06601、Inconel601合金、N06690、Inconel690合金、Inconel600合金、N06600、N06625、Inconel625合金。
5、哈氏合金：Hastelloy B-2、Hastelloy B-3、Hastelloy C-276、Hastelloy C-22、Hastelloy C-2000、Hastelloy G-30。
在工業(yè)應(yīng)用中有對(duì)焊鋼管、高頸鋼管、鋼管蓋、盲板、以及板式鋼管。制造業(yè)中不銹鋼鋼管的使用量較大，特種鎳鋼管可以提高機(jī)械強(qiáng)度，不銹鋼鋼管中含有80%的鎳，該合金鋼管斷裂強(qiáng)度大，可以用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)鉁u輪機(jī)。精密鋼管的化學(xué)穩(wěn)定性高，是重有色金屬中耐蝕性的金屬之一，對(duì)苛性堿的抗蝕能力強(qiáng)。純鎳鋼管在50%的沸騰苛性鈉溶液中鎳每年的腐蝕速度25um，20年內(nèi)不會(huì)發(fā)生銹痕；
故焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制母材、焊材中的硫、磷等雜質(zhì)含量,認(rèn)真清理焊縫表面,并嚴(yán)格控制環(huán)境溫度、濕度。嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù),收弧時(shí)填滿(mǎn)弧坑。冷裂紋:哈氏合金對(duì)冷裂紋不,不會(huì)產(chǎn)生氫脆開(kāi)裂。但焊縫形狀如果是凹形的,就有可能在根部產(chǎn)生開(kāi)裂。故封底焊接V.35時(shí),不允許存在焊縫凹陷。易氧化:合金中的Ni、Cr原子非常活躍,使得合金焊接時(shí)焊縫極易氧化,嚴(yán)重時(shí)成狀,使金屬耐腐蝕性能急劇下降,同時(shí)也是產(chǎn)生裂紋的主要原因。
哈氏C系列合金是Ni-Cr-Mo合金,Cr能在合金表面形成致密的氧化膜(鈍化),提供環(huán)境的能力,而鉬主要提供抗還原環(huán)境的能力,因此C系列合金可以應(yīng)用于既有氧化介質(zhì)又有還原介質(zhì)的環(huán)境中,具有優(yōu)異的抗惡劣腐蝕環(huán)境的能力,是實(shí)現(xiàn)很多化工工藝*的材料。而在C系列合金中,C—22合金比其他現(xiàn)有的Ni-Cr-Mo合金(HastelloyC—276、C—4、HAYNES625等)擁有更好的總體抗腐蝕性能,常用在熱交換器、膨脹節(jié)波紋管、氯化系統(tǒng)、酸洗系統(tǒng)以及核燃料等場(chǎng)合。
哈氏合金C276管道焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬,獲得了殘余應(yīng)力和變形的分布規(guī)律,討論了線(xiàn)變化的影響,為哈氏合金C276的焊接提供參考依據(jù)。1有限元計(jì)算模型的建立1.1焊接工藝參數(shù)管道規(guī)格為76mm×5.49mm,坡口角度60°,三道焊,焊接方法為氬弧焊,焊條牌號(hào)ERNi-CrMo-4。采用兩種線(xiàn)Q1=310J/mm和Q2=550J/mm來(lái)分別進(jìn)行計(jì)算,速度均取為8cm/min。1.2材料熱物理性能以及力學(xué)性能為方便起見(jiàn),假設(shè)焊材和母材熱物性近似相同。
具有良好的物理性能和機(jī)械性能、耐蝕性能，在200-1090℃范圍內(nèi)能耐介質(zhì)的侵蝕，具有良好的高溫和低溫性能。同時(shí)鎳基高溫合金鋼管也是制造渦輪葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)等受熱部件的主要零部件材料，鎳基合金鋼管是一種未來(lái)發(fā)展的重要材料；
合金的物理性能-密度8.14t/m3。
-熔化溫度范圍1370-1400℃。
-比熱440j/Kg.℃。
-居里溫度＜-196℃。
-抗拉強(qiáng)度850MPa。
合金的機(jī)械性能-屈服強(qiáng)度350MPa。
伸長(zhǎng)率30%。
典型的C276合金的拉力試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。其材料是在1150℃退火，并以水急冷。表，C276在不同溫度下的力學(xué)性能試驗(yàn)值溫度(℃)屈服強(qiáng)度口皿(MPa)抗拉強(qiáng)度qb(MPa)延伸率對(duì)C276合金進(jìn)行冷變形加工會(huì)使其強(qiáng)度增加。在對(duì)其進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，V形槽沖擊試樣采用10mm厚的板材(板材要經(jīng)過(guò)退火處理)，如果試樣是采用焊接的試樣，則在同樣的溫度范圍，它會(huì)顯示出一定的柔韌性，這是因?yàn)楹缚p的原因。板材沖擊試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。表ZV形槽試樣沖擊試驗(yàn)值試驗(yàn)溫度(℃)。
擴(kuò)展位錯(cuò)很寬，在高溫?zé)嶙冃螘r(shí)，變形產(chǎn)生的位錯(cuò)交滑移和刃位錯(cuò)的攀移均較難進(jìn)行，位錯(cuò)從結(jié)點(diǎn)和位錯(cuò)網(wǎng)中解脫出來(lái)，與異號(hào)位錯(cuò)相互抵消，使得高頸鋼管中的位錯(cuò)密度增加，材料變形的儲(chǔ)能變大，變形產(chǎn)生的軟化作用以動(dòng)態(tài)再結(jié)晶為主。同時(shí)，隨著變形溫度升高，WN鋼管變形過(guò)程中，產(chǎn)生的熱震動(dòng)能不斷增加，對(duì)材料的軟化作用不斷變強(qiáng)，因此，在同一應(yīng)變速率條件下，流變應(yīng)力隨變形溫度升高，且流變應(yīng)力峰值，隨變形溫度升高，向應(yīng)變量小的方向移動(dòng)；
故焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制母材、焊材中的硫、磷等雜質(zhì)含量,認(rèn)真清理焊縫表面,并嚴(yán)格控制環(huán)境溫度、濕度。嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù),收弧時(shí)填滿(mǎn)弧坑。冷裂紋:哈氏合金對(duì)冷裂紋不,不會(huì)產(chǎn)生氫脆開(kāi)裂。但焊縫形狀如果是凹形的,就有可能在根部產(chǎn)生開(kāi)裂。故封底焊接V.35時(shí),不允許存在焊縫凹陷。易氧化:合金中的Ni、Cr原子非常活躍,使得合金焊接時(shí)焊縫極易氧化,嚴(yán)重時(shí)成狀,使金屬耐腐蝕性能急劇下降,同時(shí)也是產(chǎn)生裂紋的主要原因。
1.6VDM5920世紀(jì)80年代后期,德國(guó)KruppVDM研究開(kāi)發(fā)了合金59(1990年),它克服了合金C-22和合金C-276的缺點(diǎn),含碳含硅量極低,不易于在熱成形或焊接過(guò)程中產(chǎn)生晶界沉淀,熱穩(wěn)定性非常好。該合金具有優(yōu)異的耐蝕能力,對(duì)礦物酸如、磷酸、硫酸和耐蝕性好,尤其適用于硫酸和的混合酸,耐40℃以下全濃度的腐蝕。對(duì)氯離子引起的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂不。由化學(xué)成分可見(jiàn),合金59是C合金家族中鎳含量高的合金之一,并有高的鉻、鉬含量,鐵含量少,通常小于1,沒(méi)有添加任何其他元素如鎢、銅、鈦或鉭等,是“純真”的Ni-Cr-Mo合金。
