九月底在北京召开的[中国第四届超级奥氏体不锈钢及镍基合金研讨会]上,哈氏合金公司在专题演讲中探讨了HASTELLOY® HYBRID-BC1®合金与常用B系列和C系列合金在耐腐蚀性能上的数据对比,以及爆炸复合的可行性与适用性。今天就大会上许多嘉宾感兴趣并问及的爆炸复合相关研究的过程与结果同大家作下分享。
复合板研究背景
研究对象的基材为碳钢(SA516-70),复合层为HYBRID-BC1®(UNS N10632)的爆炸复合板。
复层材料同为Ni-Cr-Mo合金,该类合金(HASTELLOY® C系列)的复合板已经被成功制作并广泛应用。
由于复层的退火温度(1149℃)远高于基材的正火温度(900℃),必然使用中温消应力退火。
压力容器规范对于碳钢的消应力温度通常在500-650℃之间。
通过研究不同消应力退火制度对材料敏化和结合力的影响来确定复合板的热处理工艺。
爆炸接合面组织

碳钢与Hybrid-BC1®的贴合面组织图像,类似于其他爆炸板材,未发现裂纹。
面弯试验

复层6.35mm + 基层25.4mm
爆炸后未经热处理直接测试
结合良好无开裂
模拟热处理腐蚀测试
(70%硫酸,沸腾24h)

模拟热处理下结合力对比
▶ 剪切测试

▶ Z向拉伸测试

模拟封头成型
成型板材使用的是6+50mm的复合板
热成型温度为538℃

复合板的研究结论
所有HYBRID-BC1®的腐蚀试验结果显示其爆炸复合板在各种状态下(包括未热处理态、应力消除态、热成型态)的耐腐蚀性能均可达到普通交付状态(即固溶态)的可接受水平。
爆炸后贴合面的剪切强度值均在500-600MPa范围内,这个数据明显高于ASME SA-265的最小值要求即137MPa。
复合面弯试验结果在各种状态下均无开裂。
复合板贴合面经超声波探伤检测,达到SA-265 Class I要求。
以上所有检测结果均在ASME压力容器规范Section VIII标准的焊后消应力处理状态下测试。
爆炸复合后的6个月时间内,没有任何延迟开裂现象出现!
(有关延迟开裂的研究,您可联系哈氏中国技术团队作进一步探讨。)
成本对比

复合板的应用展望
HYBRID-BC1®与其他Ni-Cr-Mo合金一样,能使用类似的工艺进行爆炸复合。
爆炸复合后的板材具有很好的结合性能(可加工性能)。
在合理的热处理条件下可以同时兼顾面材耐腐蚀性和基材的机械性能要求。
复合板可以极大地降低使用HYBRID-BC1®的成本。