1.哈氏合金管是镍钼合金家族中的一个新成员，它对任何温度和浓度的盐酸都有极好的抗腐蚀性。同时它对硫酸、乙酸、蚁酸、磷酸及其他不具有氧化性的介质也具有良好的抗腐蚀性。

2.由于对其化学成分作了调整，它的热稳定性相比原来的B-2合金有了大幅的提高。B-3合金对点蚀、应力腐蚀、刀口腐蚀和焊接的热影响区的腐蚀等均有很高的抗力。

Hastelloy B-3的金相结构Hastelloy B-3为面心立方晶格结构。该合金的铁和铬含量被控制在小值，因此阻碍了其在700-800℃间沉淀析出Ni4Mo相，从而降低了加工脆化的风险。

Hastelloy B-3 的特性瞬时暴露在中温时仍能保持优秀的塑性能;优秀的耐点蚀和应力腐蚀开裂性能力;优秀的耐刀口腐蚀和热影响区腐蚀的性能;优秀的耐醋酸、乙酸、磷酸和其它非氧化性酸的性能力;优秀的耐各种浓度和温度下盐酸腐蚀的性能力;

Hastelloy B-3 应用范围领域有：B-3合金可适用于先前B-2合金所有用途，同B-2合金我一样，B-3也不推荐使用于三价铁盐和二价铜盐存在的环境中，因为这些盐会很快引起腐蚀破坏。当盐酸接触到铁和铜时，会与之发生化学反应生成三价铁盐和二价铜盐。

简介：哈氏 B-3 合金的性能和材料特性，总结多个制造厂的加工制造经验，提出质量控制的关键为封头成型控制和焊接质量控制，并指出其具体工艺过程的相关要点。哈氏 B-3 合金是美国 HAYNES 公司在哈氏 B-2合金的基础上，研究开发的新材料，在盐酸和硫酸中具有杰出的抗腐蚀性能，并有很好的热稳定性。通过调整某些合金元素的含量，哈氏 B-3 合金中温 β 相相变时间有所延长，为哈氏 B-3 合金原材料生产、设备制造过程中的热加工、热处理、焊接等加工工序创造了更为有利的条件。但是，哈氏 B-3 合金仍然存在有 β 相变、敏化、冷作硬化等固有的材料特性。某些设备制造厂已较好地掌握了哈氏 B-2、哈氏 B-3 合金设备制造过程中的焊接技术，但封头成型技术等设备制造经验还不够成熟，焊接工艺还不够完 善。国内传统技术路线成型的封头常出现鼓包、折皱、尺寸精度差、甚至开裂等问题。通过对多个制造厂加工经验的学习归纳，并参考相关国外国内标准，对哈氏 B-3 合金制设备的质量控制的关键因素进行分析总结。1 哈氏 B-3 合金的成分与性1.1 化学成分哈氏 B-3 合金的化学成分（见表 1）。1.2 力学性能哈氏 B-3 合金的室温力学性能（见表 2）。1.3 耐蚀性能哈氏 B-3 合金以镍为基体，仅有钼为其合金元素。钼具有高的标准还原电极电位，是一种热力学稳定的元素。与锆的耐腐蚀原理不同，哈氏 B-3 合金耐腐蚀的性能来自合金本身热力学的稳定性，即源于镍与钼标准还原电极电位较高。哈氏 B-3 合金是一种应用于强还原性环境中的优良耐蚀合金，从图 1 可看出[2]，它可用于常压下、无氧化剂的较大温度范围内的、很高浓度的盐酸溶液中。在不充气的非氧化性硫酸中，哈氏B-3 合金显示了优良的耐蚀性能，见图 2[2]。此外，在不含氧化剂的氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸中，哈氏 B-3 合金也有很好的耐蚀性。如在甲醇低压羰基合成醋酸工艺介质中，在较低的温度下，哈氏 B-3 合金具有优良的耐蚀性能，均匀腐蚀率小于 0.01 mm/a。但是，由于哈氏 B-3 合金基本不含铬，钝化能力很弱，不能用于通气或含氧化剂的盐酸、硫酸、氢氟酸中，也不能用于氧化性盐溶液中。显然，哈氏B-3 合金的应用范围较窄。1.4 材料特性哈氏 B-3 合金是钼元素含量约 30 ％的镍基合金，钼在镍中形成的固溶体为奥氏体组织。大量的钼原子固溶于镍的奥氏体晶格中，由于钼原子大且重，严重扭曲了镍的晶格，使镍均匀的奥氏体组织处于亚稳定状态。尽管哈氏 B-3 合金中的有害元素碳、硫、磷、硅等被控制到很低的程度，但在哈氏 B-3 合金的两个敏化温度区（1 200~1 300 ℃的高温敏化区和 500~950 ℃的中温敏化区），σ 相、γ 相等金属间相仍很容易沿晶界析出，造成哈氏 B-3 合金原材料的晶间腐蚀敏感性。因此，哈氏 B-3 合金原材料质量检验项目中不仅应有常规的化学成分，力学性能检验，还应增加哈氏 B-3合金原材料晶粒度和 149 ℃盐酸晶间腐蚀检验。与哈氏 B-2 合金一样，在 650~750 ℃的温度范围内，哈氏 B-3 在冶金热力学上也存在一个 650~750 ℃的 β 相变区[3]，这是一种无扩散相变，在适当的应力条件下可以在瞬间发生。从图 3 可看出，通过合金元素的调整，哈氏 B-3 较 B-2 合金在 650~750 ℃的 β 相变速度明显降低，而各种内应力，如焊接残余应力，冷、热成型时材料中存在的内应力，均将促进 β 相相变。如果发生了 β 相变，无论是哈氏 B-2 或 B-3 合金，其延伸率均将大幅降低，在极端情况下，哈氏 B-2 的室温延伸率可降至 2 %[2]。美国 HAYNES 公司认为，β 相的转变是造成哈氏 B-2 合金锻造、轧制、热处理时材料开裂的原因，也是 B-2 合金设备服役时发生应力腐蚀开裂的原因。虽然哈氏 B-3 合金较哈氏 B-2 合金具有 β 相相变较缓慢的优点，但 B-3 合金仍存在 β 相相变的可能性。在国内，有的哈氏 B-3 封头在固溶处理后表面出现小裂纹的问题。显然，哈氏 B-3 设备制造过程中，应保证材料在成型后有足够的稳定性，以避免在终固溶处理后封头表面出现裂纹或开裂。2 哈氏 B-3 设备制造质量控制哈氏 B-3 合金制容器类设备制造的质量控制主要有两个关键点：封头成型的质量控制和焊接接头的质量控制。2.1 封头成型的质量控制哈氏 B-3 合金封头成型工艺，根据封头直径的大小，封头的壁厚，常有不同的成型工艺，如不同的压制工艺：冲压、旋压，分瓣压制；不同的成型温度：冷成型、温成型、高温成型等。在哈氏 B-2，哈氏 B-3 合金制设备制造过程中，始终存在着封头成型技术不够完善的问题。通常采用冷冲压或冷旋压的方式进行成型，由于B 合金的冷作硬化严重，易于发生 β 相变，因此每冲压或旋压一次，均必须在 1 066 ℃进行一次固溶处理，不仅工序复杂，还经常在终固溶处理后，封头外表面出现微裂纹。热冲压成型时，由于 B-3 合金的高温抗力大，下模具压板压力不够时，封头可能从压板下脱出，滑入下模具中，造成封头形状不规则，使后续的修型工作非常繁重。在对哈氏 B 系列合金的材料特性进行充分研究及取得相关实验结果后，确定中温成型是一种更为恰当的成型方法（哈氏 B-3 合金不存在 475 ℃脆性）。温成型不仅易于操作，且成型后的封头在终固溶处理后内外表面光洁，没有任何成型缺陷。哈氏合金管不论采用何种工艺进行封头成型，成型后的封头均须进行固溶处理，以消除成型过程中产生的残余应力。为了验证固溶处理的效果，封头固溶处理时应带焊接试板，以检验热处理效果。检验方法为：149 ℃，20 ％盐酸，连续试验 96 h，500X 金相法检查焊接接头热影响区晶间腐蚀深度，晶间腐蚀深度≤0.178 mm 为合格。2.2 焊接接头的质量控制焊接是哈氏 B-3 合金设备制造中的另一关键控制工艺，焊接接头质量控制是非常关键的，直接影响设备的安全运行。 4 为某化工机械厂哈氏 B-3 合金焊接工艺评定试板焊接接头的晶间腐蚀检验金相照片。显然，该焊接工艺没有通过焊接接头晶间腐蚀检验。图 5 为另一化机公司哈氏 B-3 设备产品试板的腐蚀检验金相照片。设备的产品试板的腐蚀检验表明，该设备的焊接质量良好。2.2.1 焊接接头的质量要求 哈氏 B-3 材料的强度、

硬度太高，且易加工硬化，无法制作药芯焊丝。由于此特性，目前最好的焊接方法仍是无氧化的钨极气体保护焊(GTAW)[4]。除采用正确的焊接方法外，对焊接接头的选择及其要求较高，如采用双面 GTAW 进行封底焊后再进行焊接，保证全焊透且易于清焊根。

对于大型哈氏 B-3 合金设备的对接焊，尽量采用双 V 型坡口进行双面焊（见图 6）。哈氏合金只有严格脱除材料中的碳、硅、硫、磷等杂质，才能获得焊后耐蚀性，因此，要建立高清洁度的施工环境，并对焊接接头进行严格的去氧化皮、去污渍等工序。焊接坡口加工后焊接前，需对焊接接头去氧化物处理。合金 B-3 的表面氧化物、氧化色和焊缝周围的焊渣的附着性强，推荐使用细晶砂带或细晶砂轮进行打磨。酸洗前，用喷砂处理或小心打磨把氧化物打碎。使用 HNO3/HF 混合酸进行适当时间和温度的酸洗。2.2.2 焊接接头的质量控制（1）清洁的焊接环境是焊接质量达标的前提，包括对施工车间、施工设备、特别是焊接接头的清洁处理，做到无尘、无铁和其他杂质，以防焊接接头遭受污染。（2）特别注意焊接时要采取低线能量输入并控制层间温度，以防止过度热输入，导致合金元素的烧毁。焊接时，以焊缝金属呈现银白色为原则，若出现浅黄色可通过专用不锈钢丝刷擦除，若出现其他颜色，则必须用专用砂轮片打磨去除。每层焊道不要太厚，最大限度地减少合金元素的烧毁。不要出现咬边、高低不平等焊接缺陷或其他影响耐腐蚀性能的现象。

（3）焊接完成后，要对其进行固溶热处理。对焊接接头进行 149 ℃晶间腐蚀检验，以保证哈氏 B-3 合金焊接接头的耐蚀性能，这是评定哈氏 B-3 合金焊接质量的重要检验方法，也是压力容器制造的关键质量考核点。3 结语（1）哈氏 B-3 合金具有两个晶间腐蚀敏化区和一个中温 β 相变区，虽其相变时间相比 B-2 有所延长，但仍需严格控制促进 β 相相变的因素，如焊接残余应力，冷、热成型时材料中存在的内应力等。（2）对哈氏 B-3 合金封头的成型，中温成型是一种更为恰当的成型方法（哈氏 B-3 合金不存在 475 ℃脆性）。温成型不仅易于操作，且成型后的封头在终固溶处理后内外表面光洁，没有任何成型缺陷。成型后的封头须进行固溶处理，以消除成型过程中产生的残余应力。（3）149 ℃，20 %盐酸晶间腐蚀检验方法是哈氏合金管制设备制造质量控制的关键检验方法。