C276 在催化裂化行業中的應用

摘要：隨著工業的發展，一些特殊化工領域系統設備的腐蝕問題也逐漸顯現，本文由實際應用案例出發，闡明了奧氏體 316L 不銹鋼和 C276 哈氏合金鋼的區別，參考了哈氏合金經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，注意事項及檢控手段，并在催化裂化濕法脫硫煙氣系統中應用，最終取得了良好的耐腐蝕效果。

關鍵詞：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 設計，據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，煙氣冷凝時采用吸收液冷卻方式，煙氣再熱時采用熱量轉移換熱技術換熱器組合系統。

脫硫前煙氣參數見表 1。

該消白系統內要求換熱系統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構采用不銹鋼材質，材質等級不得低于 316L，之后設備殼體疏水槽及支撐件均按 316L 不銹鋼材質制作并安裝。

2消白系統在使用過程中的問題

消白系統在運行一年后，發現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象，經分析可能是因該區域酸液富集誘發點狀腐蝕，直至穿孔。為不影響煙氣消白系統的正常使用，經各方研究分析決定選用哈氏合金來替換掉該腐蝕區域的不銹鋼材料。

3哈氏合金 C-276

3.1哈氏合金的應用推廣

C276 和 C22 合金鋼在電力、化工工業的較強腐蝕運行環境中較為常見，尤其是在煙氣脫硫系統的濕式洗滌塔襯里，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境較為惡略的脫硫濕塔及煙囪內襯當中，由于 C276 合金材料初期成本較高等原因，國內從 2000 年前后開始推廣該合金材料，近年來，國內國際市場重金屬價格持續上漲，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擴大，導致焊縫和熱影響區的耐腐蝕性能下降，同時也應注意防止熱裂紋的產生。

3.3C276 合金的耐蝕性及與 316L 的對比

哈氏合金 C276 在燃煤系統的煙氣脫硫設備構件中，是最耐腐蝕的材料，有學者曾將哈氏合金 C276 與典型奧氏體不銹鋼 316L 在煙氣模擬系統“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。

耐點蝕當量公式：PREN=1x%Cr+1.5x（%Mo+%W+%Nb）+30x%N（W/W） W/W 指的是質量分數，就是所含元素質量與總質量的比值。具有較高的 PREN 值的的合金表現出比 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，對各種化學腐蝕介質具有優異的耐腐蝕性能;

（2）有出色的耐點蝕、縫隙腐蝕和應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、石化和垃圾焚燒應用。

（3）C276 合金線膨脹系數大，具有較高的熱裂紋敏感性，焊接時易產生熱裂紋，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，經常會出現裂紋、氣孔、氧化、夾雜等缺陷，經分析總結，多為以下原因：

（1）坡口及焊道附近的油污、雜質及氧化物等清理不到位。

（2）焊接時，因焊接手法、操作習慣，未能及時將焊絲受熱端部送入惰性氣體保護氛圍內，導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，或者焊接區域周圍環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，多會導致縮孔、裂紋的產生。

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

（5）焊接時應選用規格合適的焊材，按照焊接工藝參數，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。

材料標準：ASTM B622 母材規格：Φ219x8mm，焊絲型號：ERNiCrMo-4，焊條型號：ENiCrMo-4，母材和焊接材料化學成分的對比如表 7。

5.2檢測要求

執行標準：NB/T47013-2015

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

RT 探傷檢測：合格標準不低于 II 級。

5.3力學性能

（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 實際使用環境，及 C276 的焊接特性，對現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，且焊接作業類型在有效期內。

（2）母材、焊接材料及保護氣體，均應有合格質量證明文件。

（3）焊接設備應滿足施焊工藝技術條件。

（4）因在煙道內施工焊接，應做好周圍環境氣流對焊接區域的影響，做好防護。

（5）禁止打磨切割片的混用，應選用合金鋼專業打磨切割片。

（6）對于焊接區域及焊絲表面的油污、雜質等應用丙酮等有機揮發溶劑徹底清除。

（7）嚴格執行焊接工藝文件要求及技術要領。

（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，焊縫接頭處應有效熔合焊接，必要時可打磨收弧處，利于接頭處的熔合質量。

（10）注意焊接收弧時氬氣的延時保護。

6.2焊接質量的檢測

采用VT目視檢查100%，PT滲透檢測100%，執行標準：NB/T47013.5-2015，合格標準：I級。此次貼襯選用的 C276 是2mm 厚的薄板，若焊接參數控制不當極易產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的數量，及周圍搭接密封焊的次序，有效的控制以上問題的發生。焊接質量的優劣直接影響到煉化設備的能否正常運行，此次按照以上標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、縮孔缺陷修復合格后，投入運行使用，未見腐蝕發生，設備良好。

7 結論

（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，是保證 C276 焊接高質量的可靠前提。

（2）材料本身具有非常優異的耐腐蝕性，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，尤其是焊接技巧和要領的掌握，是實現 C276 全面貼襯耐腐蝕性能的保障。

（3）施工前應有詳細的施工方案，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，酸性濃度升高而導致的點腐蝕問題。

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

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。