Inconel 625介紹:

625合金具有優(yōu)良的耐腐蝕和抗氧化性能，從低溫到980℃均具有良好的拉伸性能和疲勞性能，并且耐鹽霧氣氛下的應(yīng)力腐蝕。因此，可廣泛用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、宇航結(jié)構(gòu)部件和化工設(shè)備和接觸海水并承受高機(jī)械應(yīng)力的場(chǎng)合。

外對(duì)應(yīng)牌號(hào)

供貨規(guī)格

圓鋼、棒材、帶材、板材、線材、管材供應(yīng)

化學(xué)成分

C：≤0.10，Mn：≤0.50，Si：≤0.50，P：≤0.015，S：≤0.015，Cr：20.0~23.0，Ni：54.0~60.0，Mo：8.0~10.0，Ti：≤0.40，Al：≤0.40，F(xiàn)e：≤5.0，Nb：3.15~4.15

物理性能

常溫下合金的機(jī)械性能的MIX

特性

A.對(duì)氧化和還原環(huán)境的各種腐蝕介質(zhì)都具有非常出色的抗腐蝕能力

B.優(yōu)秀的抗點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕的能力，并且不會(huì)產(chǎn)生由于氯化物引起的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂

C.優(yōu)秀的耐無(wú)機(jī)酸腐蝕能力，如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸以及硫酸和鹽酸的混合酸等

D.優(yōu)秀的耐各種無(wú)機(jī)酸混合溶液腐蝕的能力

E.溫度達(dá)40℃時(shí)，在各種濃度的鹽酸溶液中均能表現(xiàn)出很好的耐蝕性能

F.良好的加工性和焊接性，無(wú)焊后開(kāi)裂敏感性

G.具有壁溫在-196～450℃的壓力容器的制造認(rèn)證

H.經(jīng)美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)NACE 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證（MR-01-75）符合酸性氣體環(huán)境使用的標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)VII

金相結(jié)構(gòu)

625為面心立方晶格結(jié)構(gòu)。當(dāng)在約650℃保溫足夠長(zhǎng)時(shí)間后，將析出碳顆粒和不穩(wěn)定的四元相并將轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的Ni3(Nb,Ti)斜方晶格相。固溶強(qiáng)化后鎳鉻矩陣中的鉬、鈮成分將提高材料的機(jī)械性能，但塑性會(huì)有所降低。

耐腐蝕性

625合金在很多介質(zhì)中都表現(xiàn)出好的耐腐蝕性。在氯化物介質(zhì)中具有出色的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和侵蝕的性能。具有很好的耐無(wú)機(jī)酸腐蝕性，如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸等，同時(shí)在氧化和還原環(huán)境中也具有耐堿和有機(jī)酸腐蝕的性能。有效的抗氯離子還原性應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。在海水和工業(yè)氣體環(huán)境中幾乎不產(chǎn)生腐蝕，對(duì)海水和鹽溶液具有很高的耐腐蝕性，在高溫時(shí)也一樣。焊接過(guò)程中無(wú)敏感性。在靜態(tài)或循環(huán)環(huán)境中都具有抗碳化和氧化性，并且耐含氯的氣體腐蝕。

工藝性能與要求

熱加工

A.熱加工溫度范圍1150℃～900℃，冷卻方式為水淬或其他快速冷卻方式。

B.為得到性能和耐腐蝕性，熱加工后要進(jìn)行退火處理。

C.加熱時(shí)，材料可以直接送入已升溫頂點(diǎn)工作溫度的爐子中，保溫足夠的時(shí)間后(每100mm 的厚度需要60 分鐘保溫時(shí)間)迅速出爐，在規(guī)定的溫度范圍的高溫段進(jìn)行熱加工。當(dāng)材料溫度降到低于熱加工溫度時(shí)，需重新加熱.

冷加工

A.冷加工材料應(yīng)為退火態(tài)，加工硬化率比奧氏體鉻鎳不銹鋼大。

B.冷加工時(shí)，需進(jìn)行中間退火。

C.當(dāng)加工量大于15%時(shí)，熱加工后要進(jìn)行退火處理。

焊接工藝

A.適合采用任何傳統(tǒng)焊接工藝焊接.

C.待焊接的材料應(yīng)為固溶處理態(tài)，去除氧化皮、油污和各種標(biāo)記印痕。

D.焊接前后不再需要熱處理。

應(yīng)用領(lǐng)域

軟化退火后的低碳合金625廣泛的應(yīng)用于化工流程工業(yè)，好的耐腐蝕性和高強(qiáng)度使之能作為較薄的結(jié)構(gòu)部件。625合金可以應(yīng)用于接觸海水并承受高機(jī)械應(yīng)力的場(chǎng)合。

A.含氯化物的有機(jī)化學(xué)流程工藝的部件，尤其是在使用酸性氯化物催化劑的場(chǎng)合

B.用于制造紙漿和造紙工業(yè)的蒸煮器和漂白池

C.煙氣脫硫系統(tǒng)中的吸收塔、再加熱器、煙氣進(jìn)口擋板、風(fēng)扇（潮濕）、攪拌器、導(dǎo)流板以及煙道等

D.用于制造應(yīng)用于酸性氣體環(huán)境的設(shè)備和部件

E.乙酸和乙酐反應(yīng)發(fā)生器

F.硫酸冷凝器

對(duì)于高含硫化氫(H.S)等腐蝕性介質(zhì)的石油天然氣管道，傳統(tǒng)的防腐措施難以滿足日益發(fā)展的工程需要?；贗NCONEL625材料良好的抗硫化氫性能，內(nèi)部堆焊INCONEL625鎳基合金雙金屬?gòu)?fù)合管以其優(yōu)異的力學(xué)性能和耐蝕性能得以在此類(lèi)項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用，并展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

在某開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中，由于天然氣介質(zhì)含有大量硫化氫介質(zhì)，所以該項(xiàng)目采用了大量純材625和碳鋼內(nèi)堆焊625的材料，具體為:6英寸及以上的主工藝管道和海管均采用了碳鋼內(nèi)堆焊625材質(zhì)，而4英寸及以下管道采用了純材INCONEL625材質(zhì)。大為油井壓力較高(連接采油樹(shù)的管道設(shè)計(jì)壓力高達(dá)34.5MPa，管道等級(jí)達(dá)到2500磅)，所以碳鋼內(nèi)堆焊625的管道及管件法蘭的設(shè)計(jì)壁厚均較厚，超過(guò)了常規(guī)ASME系列管道壁厚。

查詢國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)，對(duì)于堆焊管道管件法蘭的焊接方面研究較多，但是多集中于焊接工藝、焊接質(zhì)量評(píng)定、焊接檢驗(yàn)、焊接熱影響區(qū)以及堆焊層組織性能等方面，對(duì)于該類(lèi)管道的壁厚公差問(wèn)題研究較少，本文就此類(lèi)管道的公差問(wèn)題展開(kāi)探討。

1 問(wèn)題的提出

根據(jù)工藝專業(yè)提供的連接采油樹(shù)的工藝管道的設(shè)計(jì)壓力34.5MPa，結(jié)合項(xiàng)目要求，管道等級(jí)選用2500磅的256520N等級(jí)，該等級(jí)管道材質(zhì)選用ASTM A333 Gr.6碳鋼材質(zhì)并內(nèi)堆焊3mm厚度INCONEL625防腐層，法蘭選用ASTM A350 Gr.LF2 CL1并在內(nèi)堆焊3mm厚INCONEL625防腐層。

本項(xiàng)目管道壁厚計(jì)算按照OP和SHELL標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)

該是全壓設(shè)計(jì)，即管道承壓應(yīng)該滿足該等級(jí)法蘭所能承受的最高壓力，因此對(duì)于6英寸及以上連接采油樹(shù)的主要工藝管道，管道的計(jì)算壁厚的壓力應(yīng)采用2500磅A350 Gr.LF2 CL1法蘭的最高承壓，根據(jù)ASME B16.5 表2-1.1，該等級(jí)的設(shè)計(jì)壓力確定為425.5BarG(42.55MPa)，比管道的設(shè)計(jì)壓力34.5MPa要高許多。

根據(jù)項(xiàng)目管道壁厚計(jì)算書(shū)，6英寸的管道壁厚達(dá)26.42mm，24英寸的管道壁厚達(dá)到95.76mm，遠(yuǎn)超常規(guī)管道壁厚，如果再考慮3mm的625堆焊層，其管道壁厚分別達(dá)到29.42mm和98.76mm。

2 原因分析

主要出現(xiàn)壁厚不一致的原因在于母材的公差問(wèn)題，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)API 5L(2018版)如圖1，每個(gè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出來(lái)的母材均不一致，有選用正偏差的，有選用負(fù)偏差的，導(dǎo)致母材的壁厚不一致。

而堆焊625的廠家對(duì)于堆焊層的控制也不一樣，部分用戶對(duì)于對(duì)焊層要求很?chē)?yán)格，廠家就會(huì)堆焊三層，堆焊的厚度會(huì)大于3mm，甚至達(dá)到4mm，最終加上母材的偏差導(dǎo)致管線的壁厚不一致。尤其是管線和管件直接對(duì)接焊的偏差尤為嚴(yán)重。

3 解決建議

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，計(jì)算好偏差，選擇一個(gè)圓度較好的位置，盡可能地減少偏差，為后期現(xiàn)場(chǎng)施工做準(zhǔn)備。

采用在偏差在士6mm的情況下進(jìn)行手工堆焊處理，滿足焊接要求。但是要注意坡度問(wèn)題，一般習(xí)慣做法為最小1:5的坡度(如圖3)。最好在手工堆焊前，把需要進(jìn)行堆焊的堆焊層進(jìn)行輕微打磨處理(注意控制打磨的溫度)，避免后面檢測(cè)堆焊層時(shí)出現(xiàn)不合格現(xiàn)象。

手工堆焊時(shí)需要注意電流的強(qiáng)度和焊接溫度，如果溫度過(guò)高會(huì)破壞原來(lái)的堆焊層，導(dǎo)致部分游離Fe元素超標(biāo)，造成不可逆的焊接問(wèn)題，導(dǎo)致工程進(jìn)度受阻。

再重新組對(duì)，在滿足對(duì)接焊要求焊接間距的前提下，盡可能地拉大焊接間距，適當(dāng)增大lmm，這樣可有效地滿足內(nèi)部管道的光滑，不至于阻擋智能球的通過(guò)或者其他介質(zhì)的阻尼。

由于是手工堆焊作業(yè)，對(duì)接焊接完成后，進(jìn)行100%RT檢驗(yàn)，手工堆焊作業(yè)需要有RT檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的操作人員，經(jīng)仔細(xì)檢查報(bào)告，避免手工堆焊層和原堆焊層交接區(qū)域或其他焊接區(qū)域出現(xiàn)黑線，導(dǎo)致誤判為不合格的情況發(fā)生。

4結(jié)論

根據(jù)該項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際反饋和其他項(xiàng)目的應(yīng)用情況，該方法耗時(shí)耗力，很浪費(fèi)資源，在采購(gòu)的過(guò)程中按照管道管徑和壁厚，計(jì)算出設(shè)計(jì)內(nèi)徑，嚴(yán)格要求設(shè)計(jì)內(nèi)徑，盡量在同一爐的母材管線和同一批次的管件，在同一家堆焊工廠進(jìn)行堆焊作業(yè)。