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針對煉油 廠烷基化裝 置工 藝管線 用材所使 用 的 20 無縫鋼管 ，因其設(shè)備在運(yùn)行過程中，鋼管焊縫處產(chǎn)生 裂紋 ，險(xiǎn)些釀成嚴(yán)重后 果。有關(guān)部 門決定對其進(jìn)行更 換 ，更換材質(zhì)為 Alloy20無縫鋼管 。

Alloy20(NS1403／N08020)，又稱 20 合 金 ，是一 種 進(jìn) 口奧氏體鐵鎳基耐蝕合金 ，對氧化性 和中等還原 性 腐蝕有很好的抵抗能力 ，具有優(yōu)異 的抗應(yīng)力腐蝕 開裂 能力和好的耐局部腐蝕能力。在很多化工工藝介質(zhì) 中 有令人滿意的耐蝕特性 ，包括侵蝕性很 強(qiáng)的無機(jī)酸溶 液、氯氣和含氯化物 的各種介質(zhì) 、干燥 氯氣、甲酸和醋 酸、¨酸酐 、海水和鹽水等 ，成為理想的介質(zhì)輸送材料。
?Alloy20相近牌號：

GB/T

UNS

AISI/ASTM

Trademark

W.Nr

NS143

N08020

Alloy20Cb-3

Carpenter20Cb3

2.4660

Alloy20Cb-3的化學(xué)成分:

合金

%

鎳

鉻

鐵

鉬

碳

錳

硅

硫

銅

磷

Alloy20Cb-3

最小

32

19

余量

2

3

38

21

3

0.07

2

1

0.03

4

0.03

Alloy20Cb-3的物理性能:

密度

8.08 g/cm3

熔點(diǎn)

1357-1430℃

Alloy20Cb-3在常溫下合金的機(jī)械性能的最小值:

合金

抗拉強(qiáng)度 Rm N/mm2

屈服強(qiáng)度 Rp0.2 N/mm2

延伸率 A5 %

固溶處理

600

320

35

Alloy20Cb-3合金具有以下特性：
具有很多優(yōu)異性能的耐蝕合金，對氧化性和中等還原性腐蝕有很好的抵抗能力，具有優(yōu)異的抗應(yīng)力

腐蝕開裂能力和好的耐局部腐蝕能力在很多化工工藝介質(zhì)中有滿意的耐蝕特性。

Alloy20Cb-3應(yīng)用范圍應(yīng)用領(lǐng)域有：
濕法冶金及硫酸工業(yè)裝置

焊接性分析

Alloy20(NS143／N08020)的焊 接具有 與奧 氏體不 銹鋼相類似的問題 ，即具有較高 的熱敏感性 ，氣孔生成 率較高 ，容易產(chǎn)生未融合 、未焊透等缺陷。此外 ，鐵鎳 基合金鋼還具有較高 的焊接熱裂紋傾 向、焊接 區(qū)域產(chǎn) 生晶問腐蝕傾 向。由于鐵鎳合金具有較高 的鎳含量 ， 液態(tài)鎳流動性差 ，焊接時(shí)易產(chǎn)生未熔合。母材 化學(xué)成 分及力學(xué)性能見表 1及表 2。

珠光體鋼合金元素含量遠(yuǎn)不及 奧氏體鋼 ，熔池 中 的氧化還原反應(yīng)會引起合金元素的燒損 ；焊接熔池邊 緣 ，液態(tài)金屬溫度低 、流動性差 ，熔化母材金屬在熔池 邊緣上與填充金屬不能實(shí)現(xiàn)很好地熔合 ，使得在靠 近 珠光體母材 的狹窄 區(qū)域 內(nèi)形成 和焊縫金 屬 內(nèi)成分不

同、寬度為 0．2～0．6 mm的過 渡層 ，離熔合線越近，珠 光體鋼的稀釋作用越強(qiáng) ，特別是 Cr，Ni，Mo等合金元素 的稀釋 。焊接 時(shí)考慮采用鉻鎳含量較高 的焊條 ，改 善異種鋼熔合區(qū)質(zhì)量 ，將不存在相變過程 ，接頭各 區(qū)組

織 應(yīng)力 小 。

熔合區(qū)中碳擴(kuò)散層的形成是 由于珠光體鋼含碳量 較高 ，合金元素少 ，而奧氏體鋼卻 相反。在高溫加熱過 程中珠光體鋼與奧 氏體鋼界面發(fā)生碳遷 移 ，珠光體鋼 一 側(cè)形成脫碳層 ，奧氏體鋼一側(cè)形成增碳層 ，造成兩側(cè) 力學(xué)性能相差 較大，引起應(yīng) 力集 中。為阻礙碳化物 的 形成 ，同時(shí)可以縮短焊縫高溫停 留時(shí)間，可以采用增加 奧氏體焊縫 中鎳含量 的方法。

焊縫 中的殘余應(yīng)力是由于珠光體鋼和奧 氏體鋼的 線膨脹系數(shù)相差較大引起 的(珠光體鋼與奧 氏體鋼的 膨脹系數(shù)之比為 14：17)，且奧 氏體鋼的導(dǎo)熱能力差 ，僅 為珠光體鋼的 50％ ，因此焊后在焊縫和熔合線附近產(chǎn) 生較大的焊接殘余應(yīng)力。在交變溫度條件下 ，就可能 出現(xiàn)熔合 區(qū)珠 光體 鋼側(cè) 熱疲 勞 裂紋 ，使 接頭 過早 斷 裂 。若優(yōu)先選用與珠光體鋼線膨脹 系數(shù)相近且塑性 較好 的鎳基材料作為填充金屬 ，這會使得焊接應(yīng)力集珠光體鋼合金元素含量遠(yuǎn)不及 奧氏體鋼 ，熔池 中 的氧化還原反應(yīng)會引起合金元素的燒損 ；焊接熔池邊 緣 ，液態(tài)金屬溫度低 、流動性差 ，熔化母材金屬在熔池 邊緣上與填充金屬不能實(shí)現(xiàn)很好地熔合 ，使得在靠 近 珠光體母材 的狹窄 區(qū)域 內(nèi)形成 和焊縫金 屬 內(nèi)成分不

同、寬度為 0．2～0．6 mm的過 渡層 ，離熔合線越近，珠 光體鋼的稀釋作用越強(qiáng) ，特別是 Cr，Ni，Mo等合金元素 的稀釋 。焊接 時(shí)考慮采用鉻鎳含量較高 的焊條 ，改 善異種鋼熔合區(qū)質(zhì)量 ，將不存在相變過程 ，接頭各 區(qū)組 織 應(yīng)力 小 。

熔合區(qū)中碳擴(kuò)散層的形成是 由于珠光體鋼含碳量 較高 ，合金元素少 ，而奧氏體鋼卻 相反。在高溫加熱過 程中珠光體鋼與奧 氏體鋼界面發(fā)生碳遷 移 ，珠光體鋼 一 側(cè)形成脫碳層 ，奧氏體鋼一側(cè)形成增碳層 ，造成兩側(cè) 力學(xué)性能相差 較大，引起應(yīng) 力集 中。為阻礙碳化物 的 形成 ，同時(shí)可以縮短焊縫高溫停 留時(shí)間，可以采用增加 奧氏體焊縫 中鎳含量 的方法。

焊縫 中的殘余應(yīng)力是由于珠光體鋼和奧 氏體鋼的 線膨脹系數(shù)相差較大引起 的(珠光體鋼與奧 氏體鋼的 膨脹系數(shù)之比為 14：17)，且奧 氏體鋼的導(dǎo)熱能力差 ，僅 為珠光體鋼的 50％ ，因此焊后在焊縫和熔合線附近產(chǎn) 生較大的焊接殘余應(yīng)力。在交變溫度條件下 ，就可能 出現(xiàn)熔合 區(qū)珠 光體 鋼側(cè) 熱疲 勞 裂紋 ，使 接頭 過早 斷 裂 。若優(yōu)先選用與珠光體鋼線膨脹 系數(shù)相近且塑性 較好 的鎳基材料作為填充金屬 ，這會使得焊接應(yīng)力集