随着石油、 化工行业的快速发展， 各种苛刻的腐蚀介质环境下， 对设备的材料选择提出了更高的要求。HASTELLOY C-2000 合金是 HAYNES 公司为适应此 种要求而开发的一种优化合金， 该合金是在已经广泛应用的 Ni-Cr-Mo 合金中加入铜， 由于其对不同腐蚀介质的优良耐蚀能力， 在化工设备制造中得到越来越 多的应用。 板材对应的 ASME 牌号为 SB575 N06200。除了对各种苛刻介质的腐蚀抗力外， C2000 合金还扩大了 Ni-Cr-Mo 镍基合金系列材料的应用范围。

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C2000 为抵抗更多的腐蚀性化学物质而设计， 包括硫酸、 盐酸、 氢氟酸等。 和以前优化的 Ni-Cr-Mo合金仅能单一抵抗氧化性或者还原性酸不同， C2000合金对氧化性和还原性两种环境均有抗腐蚀能力。 在大于 16% 钼含量和大于 1.6% 铜的铜含量的联合作用下， 使合金具有出色的抗还原性介质腐蚀的能力， 同时高的铬含量（23%） 保证了对氧化性介质腐蚀的抵抗能力。

在工程应用中， C2000 提供了极佳的经济性能。相比其他 Ni-Cr-Mo 合金， 其增强的抗腐蚀性， 可在同样的材料厚度下获得更久的设备寿命， 也可在更恶劣的条件下得到更高的安全系数。 综合的抗腐蚀性能的提升可使设备用于各种反应器、 热交换器等。 由于C2000 的上述优点， 它是哈氏公司系列产品中耐蚀性最好的镍基合金材料。

C2000合金的化学成分和力学性能 典型的 C2000 合金的化学成分见表 1， 力学性能见表 2。

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C2000合金的焊接 C2000 合金的焊接性与其他镍基合金与奥氏体不锈钢的焊接要求相似， 但从焊缝金属要达到在还原性或氧化性介质中的良好的耐蚀性角度考虑， 需要从焊接方法选择、 填充材料选择、 接头形式设计、 焊接参数、 预热和层间温度等方面进行试验研究， 最后得到最佳的焊接工艺规范。

焊接方法的选择

C2000 合金的焊接一般采用手工钨极氩弧焊或焊条电弧焊。 不推荐使用热输入较大的埋弧焊方法，对于厚度较厚、 焊缝尺寸较长，不得不采用埋弧焊的情况下， 应采用较细的 φ 2.4 mm 焊丝或 φ 3.2 mm焊丝，并采用较小的热输入焊接 ； 焊缝厚度较小的情况下， 可采用钨极氩弧焊或焊条电弧焊， 要求氩弧焊机应有高频引弧和电流衰减装置， 能实现提前通气和焊后延时断气以达到对焊缝的保护效果。

如采用钨极氩弧焊， 为对焊缝形成最佳保护效果， 应尽量采用大喷嘴（ φ >10 mm） 焊枪， 还应有气体扩散屏以减少保护气体的异常扰动。 正面焊接时， 反面应采用空气连续跟进保护， 保护效果用焊缝颜色判断， 银白色为最佳保护效果。 根据工程经验，当保护的焊缝金属厚度超过 6 mm 时， 此时正面焊接的热量不足以造成焊缝背面的氧化， 则可以取消背面气体保护。

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焊接填充材料的选择

C2000 合金的焊接材料的选择， 一般有两种方法， 即采用耐蚀合金元素含量接近母材的等匹配的焊接材料， 或是选择耐蚀合金元素高于被焊母材的超匹配焊接材料， 对异种母材焊接， 应采用就高不就低的原则， 选择焊材的合金成分应与较高合金成分母材一致。 哈氏 C2000 合金目前广泛使用的填充焊材是含有23%Cr16%Mo 的等成分的焊接填充材料， 即在 C2000同种材料之间焊接可选用 AWS A5.14 ERNiCrMo17焊丝， 或 AWS A5.11 ENiCrMo17 焊条。 该焊材同样适用于 C2000 合金与其他铁素体钢的焊接。

坡口制备

C2000 合金的焊接坡口 采用机加工、 切割或打磨的方式均可， 但热切割的边缘焊前必须打磨光亮， 露出金属光泽。 焊前坡口应经目视检查或渗透检查， 不得有影响焊接质量的缺陷存在。

坡口及其两边至少各 50 mm 范围内母材的表面，应用洁净的*酮丙**或无水酒精等溶剂进行清理， 所有影响焊接质量的油脂、 机加溶液残留、 记号笔标记、粉尘、 氧化物等必须清理干净。 必要时， 在清洗后再采用不锈钢丝刷清理坡口及坡口边缘的区域。

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焊接控制要点

与其他镍基合金一样， 哈氏 C2000 合金焊接过程中最大的问题是防止热裂纹的产生， 易产生热裂纹的原因是焊缝凝固时有低熔点金属和低熔点共晶物液膜残留晶界， 在收缩应力的作用下产生开裂。 为防止热裂纹的产生， 从工艺方面， 一是要采用较低的热输入进行焊接 ； 二是控制好层间温度， 加速焊缝的冷却。 为降低焊接过程中的热输入， 应用窄焊道焊接，不得采用摆动焊， 最高层间温度应限制在 100 ℃以下。由于护坑有出现热裂纹倾向， 焊后对起弧处、熄弧处进行打磨。 道间清理和保护也非常重要， 油脂、锈等杂质均会引起热裂倾向， 道间必须清理干净， 焊接过程如有裂纹、 气孔等缺陷， 在熔敷下一焊道前，应通过打磨或其他机械方式彻底消除干净。

焊接工艺评定试验

公司承制的某化工项目， 由于介质具有强腐蚀性，并且毒性较强， 对设备选材要求极为苛刻， 从耐蚀性、经济性考虑， 最终选择哈氏 C2000 合金。 在产品制造前， 按照 JB 4708 焊接工艺评定标准并参考 ASME 第IX 卷《焊接及钎接评定》， 进行焊接工艺评定， 评定试验为厚度为 6. 35 mm 的 C2000 合金， 采用手工弧弧焊打底， 焊条电弧焊填满的联合焊接方法。

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由于镍基合金的流动性相对较差， 为防止未熔合、 气孔等缺陷的产生，一般焊接坡口角度相对碳钢或不锈钢要大。 对于 3 mm 及以下的对接坡口， 可不开坡口直接焊接。 对于较厚的材料， 为减少焊材填充量， 一般采用 X 型坡口进行双面焊接 ； 本试验板厚为 6.35 mm， 可开单面 V 型坡口。 焊接坡口 型式如图 1 所示， 试板焊接工艺参数见表 3。

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按照技术要求， 焊后对试板进行 100%PT 检测，按照JB 4730 I级合格； 对试板焊缝进行100%RT检测，JB 4730 II 级合格， 随后对试板进行了破坏性的力学性能试验，其结果见表 4。

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取腐蚀试样， 采用 ASTM G28 A 法进行腐蚀试验， 取两个腐蚀样， 两个试样的腐蚀率分别为 0.65 g/( m 2 · h ) ； 0.64 g/( m 2 · h )， 结果满足产品技术要求。

结束语

根据焊接工艺评定结果， 顺利完成了产品的制造任务， 通过产品焊缝的无损检测结果和产品焊接试板的理化性能试验结果， 证明所选用的焊接材料、焊接过程控制是正确的， 完全满足设计要求。 目 前面，采用哈氏合金 C2000 材料制造的产品已经安全运行多年， 用户反映良好。