C276 在催化裂化行業(yè)中的應(yīng)用

摘要：隨著工業(yè)的發(fā)展，一些特殊化工領(lǐng)域系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕問題也逐漸顯現(xiàn)，本文由實際應(yīng)用案例出發(fā)，闡明了奧氏體 316L 不銹鋼和 C276 哈氏合金鋼的區(qū)別，參考了哈氏合金經(jīng)典的耐蝕性試驗的測試對比，通過對材料的焊接工藝評定，以通俗易懂的方式講述了 C276 在焊接使用中的工藝參數(shù)，注意事項及檢控手段，并在催化裂化濕法脫硫煙氣系統(tǒng)中應(yīng)用，最終取得了良好的耐腐蝕效果。

關(guān)鍵詞：濕法脫硫;消白;哈氏合金;焊接;耐腐蝕

1工況簡介

某催化裂化裝置濕 法脫硫煙氣消白裝置研制項目按煙 氣處理量共330000NM3/h 設(shè)計，據(jù)此研制出一套催化裂化裝置濕法脫硫煙氣消白裝置。煙氣消白工藝采用煙氣冷凝后再加熱技術(shù)，煙氣冷凝時采用吸收液冷卻方式，煙氣再熱時采用熱量轉(zhuǎn)移換熱技術(shù)換熱器組合系統(tǒng)。

脫硫前煙氣參數(shù)見表 1。

該消白系統(tǒng)內(nèi)要求換熱系統(tǒng)材料選型必須滿足煙氣溫度，露點腐蝕及粉塵濃度等條件，換熱器殼體及支撐結(jié)構(gòu)采用不銹鋼材質(zhì)，材質(zhì)等級不得低于 316L，之后設(shè)備殼體疏水槽及支撐件均按 316L 不銹鋼材質(zhì)制作并安裝。

2消白系統(tǒng)在使用過程中的問題

消白系統(tǒng)在運行一年后，發(fā)現(xiàn)濕法脫硫塔前的疏水槽及法蘭接口附近有嚴重的腐蝕穿孔現(xiàn)象，經(jīng)分析可能是因該區(qū)域酸液富集誘發(fā)點狀腐蝕，直至穿孔。為不影響煙氣消白系統(tǒng)的正常使用，經(jīng)各方研究分析決定選用哈氏合金來替換掉該腐蝕區(qū)域的不銹鋼材料。

3哈氏合金 C-276

3.1哈氏合金的應(yīng)用推廣

C276 和 C22 合金鋼在電力、化工工業(yè)的較強腐蝕運行環(huán)境中較為常見，尤其是在煙氣脫硫系統(tǒng)的濕式洗滌塔襯里，吸收塔入口、出口管道，除霧器、噴嘴，濕電除塵和管道中多被指定為專用的耐腐蝕工程材料。

C276 合金在國外早已普遍使用在腐蝕環(huán)境較為惡略的脫硫濕塔及煙囪內(nèi)襯當(dāng)中，由于 C276 合金材料初期成本較高等原因，國內(nèi)從 2000 年前后開始推廣該合金材料，近年來，國內(nèi)國際市場重金屬價格持續(xù)上漲，使得 C276 合金材料使用成本升高，制約了 C276 耐腐蝕合金的推廣使用，直到 2018 年前后電廠脫硫工程項目中哈氏合金 C276 的使用量才有較大提高。

3.2C276 合金的焊接性

C276 是鎳基合金其焊接性能與奧氏體不銹鋼相似，在對 C276 進行焊接前必須做好措施防止對焊縫熱輸入過大使其熱影響區(qū)擴大，導(dǎo)致焊縫和熱影響區(qū)的耐腐蝕性能下降，同時也應(yīng)注意防止熱裂紋的產(chǎn)生。

3.3C276 合金的耐蝕性及與 316L 的對比

哈氏合金 C276 在燃煤系統(tǒng)的煙氣脫硫設(shè)備構(gòu)件中，是最耐腐蝕的材料，有學(xué)者曾將哈氏合金 C276 與典型奧氏體不銹鋼 316L 在煙氣模擬系統(tǒng)“綠死水溶液”中進行了對比試驗，見表2。

“綠死水溶液”是檢驗金屬材料抵抗酸液腐蝕能力的“試金石”。

由上表可知，C276 合金在混合性的，且具有氯離子的酸、鹽酸溶液中相比于316L不銹鋼有很好的耐蝕性能。

耐點蝕當(dāng)量公式：PREN=1x%Cr+1.5x（%Mo+%W+%Nb）+30x%N（W/W） W/W 指的是質(zhì)量分數(shù)，就是所含元素質(zhì)量與總質(zhì)量的比值。具有較高的 PREN 值的的合金表現(xiàn)出比 PREN 值低的合金更耐局部腐蝕。通常 PREN 的值越高，抗點蝕性能越好。

3.5C276 的特性

（1）在氧化、還原氛圍中，對各種化學(xué)腐蝕介質(zhì)具有優(yōu)異的耐腐蝕性能;

（2）有出色的耐點蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力開裂腐蝕性能和高達 1040 度氧化氣氛，因此常用于污染控制、化學(xué)、石化和垃圾焚燒應(yīng)用。

（3）C276 合金線膨脹系數(shù)大，具有較高的熱裂紋敏感性，焊接時易產(chǎn)生熱裂紋，如凝固裂紋、多邊化裂紋和失速裂紋等。

（4）較高的鉬，鉻含量使合金能夠耐氯離子的侵蝕，鎢元素也進一步增強了耐蝕性。

4C276 的焊接問題

C276 在焊接過程中，若控制不好，經(jīng)常會出現(xiàn)裂紋、氣孔、氧化、夾雜等缺陷，經(jīng)分析總結(jié)，多為以下原因：

（1）坡口及焊道附近的油污、雜質(zhì)及氧化物等清理不到位。

（2）焊接時，因焊接手法、操作習(xí)慣，未能及時將焊絲受熱端部送入惰性氣體保護氛圍內(nèi)，導(dǎo)致氧化物進入焊縫形成夾雜。

（3）氬氣保護不到位，氬氣純度不高，流量和焊接速度不匹配，或者焊接區(qū)域周圍環(huán)境氣流影響防護不到位，使保護氣體吹散，使焊縫失去惰性氣體的保護，合金元素氧化，收弧時弧坑填絲不飽滿，保護氣體未進行延時送氣保護，多會導(dǎo)致縮孔、裂紋的產(chǎn)生。

（4）焊接熱輸入、線能量過大，以及焊接電弧的高度過高，都會導(dǎo)致焊接裂紋、咬邊的產(chǎn)生。

（5）焊接時應(yīng)選用規(guī)格合適的焊材，按照焊接工藝參數(shù)，合理擺動焊槍，均可有效避免未熔合、氣孔等缺陷。

5對 C276 的焊接工藝評定

5.1評定材料及要求

為了能讓C276 合金材料能夠在較強腐蝕環(huán)境中更好地焊接使用，我們對C276 材料進行了焊接工藝評定，采用鎢極氬弧焊和焊條電弧焊組合的工藝。

材料標(biāo)準：ASTM B622 母材規(guī)格：Φ219x8mm，焊絲型號：ERNiCrMo-4，焊條型號：ENiCrMo-4，母材和焊接材料化學(xué)成分的對比如表 7。

5.2檢測要求

執(zhí)行標(biāo)準：NB/T47013-2015

外觀檢測 ：100%VT 檢查后，100%PT 檢測，合格標(biāo)準不低于 I 級。

RT 探傷檢測：合格標(biāo)準不低于 II 級。

5.3力學(xué)性能

（1）拉伸試驗

（2）彎曲試驗

6.1焊接工藝條件

考慮到哈氏合金 C276 實際使用環(huán)境，及 C276 的焊接特性，對現(xiàn)場焊接施工工藝條件做出了詳細的要求，具體要求如下：

（1）有持證焊工實施焊接，且焊接作業(yè)類型在有效期內(nèi)。

（2）母材、焊接材料及保護氣體，均應(yīng)有合格質(zhì)量證明文件。

（3）焊接設(shè)備應(yīng)滿足施焊工藝技術(shù)條件。

（4）因在煙道內(nèi)施工焊接，應(yīng)做好周圍環(huán)境氣流對焊接區(qū)域的影響，做好防護。

（5）禁止打磨切割片的混用，應(yīng)選用合金鋼專業(yè)打磨切割片。

（6）對于焊接區(qū)域及焊絲表面的油污、雜質(zhì)等應(yīng)用丙酮等有機揮發(fā)溶劑徹底清除。

（7）嚴格執(zhí)行焊接工藝文件要求及技術(shù)要領(lǐng)。

（8）焊接過程合理布置塞焊和密封焊的焊接次序，進而有效控制焊接變形。

（9）注意焊縫起始和收弧的熱量控制，避免弧坑及縮孔的缺陷，焊縫接頭處應(yīng)有效熔合焊接，必要時可打磨收弧處，利于接頭處的熔合質(zhì)量。

（10）注意焊接收弧時氬氣的延時保護。

6.2焊接質(zhì)量的檢測

采用VT目視檢查100%，PT滲透檢測100%，執(zhí)行標(biāo)準：NB/T47013.5-2015，合格標(biāo)準：I級。此次貼襯選用的 C276 是2mm 厚的薄板，若焊接參數(shù)控制不當(dāng)極易產(chǎn)生氣孔及板面的焊接波浪變形，通過合理的配置塞焊孔的直徑及單位面積內(nèi)的數(shù)量，及周圍搭接密封焊的次序，有效的控制以上問題的發(fā)生。焊接質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到煉化設(shè)備的能否正常運行，此次按照以上標(biāo)準及檢測方法對所有焊縫進行了檢測，一次合格率達到 99%，對咬邊、縮孔缺陷修復(fù)合格后，投入運行使用，未見腐蝕發(fā)生，設(shè)備良好。

7 結(jié)論

（1）通過對材料的焊接工藝評定，來正確的選材并制定焊接工藝參數(shù)，是保證 C276 焊接高質(zhì)量的可靠前提。

（2）材料本身具有非常優(yōu)異的耐腐蝕性，具較多文章列出，使哈氏合金貼襯失效的原因中焊接缺陷居首，那么注意焊接施工細節(jié)，尤其是焊接技巧和要領(lǐng)的掌握，是實現(xiàn) C276 全面貼襯耐腐蝕性能的保障。

（3）施工前應(yīng)有詳細的施工方案，特別是對于一些冷熱交替，有冷凝析出及濕塔返漿的區(qū)域，須合理布置襯板搭接方向，并可靠控制襯板幅面變形，避免因液體富集，酸性濃度升高而導(dǎo)致的點腐蝕問題。

（4）好的焊接質(zhì)量離不開科學(xué)有效的檢測手段，根據(jù)材料及焊接缺陷的特點選擇合理的質(zhì)量檢驗方法是必不可少的控制環(huán)節(jié)。

作者簡介：余榮偉，1983年10月生人，男，漢族，河南·南陽，本科，助理工程師，材料焊接。