哈氏合金hastelloyalloy

1、哈氏合金(Hastelloy alloy)一. H前主要分為B、C、G三個(gè)系列，它主要用于鐵基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不銹鋼、非金屬 材料等無法使用的強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)場合。哈氏合金牌號為改善哈氏合金的耐蝕性能和冷、熱加工性能，哈氏合金先后進(jìn)行了三次重大改進(jìn)， 其發(fā)展過程如下：B 系列：B - B-2(00Ni70Mo28) - B-3C 系列:C f C-276(00Crl6Mol6W4) - C-4 (00Crl6Mol6) -C22 (00Cr22Mol3W3)f C-2000(00Cr20Mol6)G 系列:G - G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) - G-30 (00Cr30

2、Ni48Mo7Cu)U 前使用最廣泛的是第二代材料 N10665(B-2)、門0276(0276)、06022 (C-22)、06455(C-4) 和 N06985(G-3)。二、典型哈氏合金化學(xué)成分材料的化學(xué)成分NiCrMoFecSiCoMnPswVCuNb+TaN10665(B-2)基W"30WwwwWwwN10276(C-276)基2N06007(G-3)基21W三、力學(xué)性能哈氏合金的力學(xué)性能非常突出，它具有高強(qiáng)度、高韌性的特點(diǎn)，所以在機(jī)加工方面有 一定的難度，而且其應(yīng)變硬化傾向極強(qiáng)，當(dāng)變形率達(dá)到15%時(shí)，約為18-8不銹鋼的兩倍。 哈氏合金還存在中溫敏化區(qū)，其敬化傾向隨變形率

3、的增加而增大。當(dāng)溫度較高時(shí)，哈氏合 金易吸收有害元素使它的力學(xué)性能和耐腐蝕性能下降。材料的力學(xué)性能四、常用哈氏合金1： Hastelloy B-2 alloy （哈氏 B-2 合金）、耐蝕性能哈氏B-2合金是一種有極低含碳量和含硅量的Ni-Mo合金，它減少了在焊縫及熱影響 區(qū)碳化物和其他相的析出，從而確保即使在焊接狀態(tài)下也有良好的耐蝕性能。眾所周知，哈氏B-2合金在各種還原性介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，能耐常壓下任 何溫度，任何濃度鹽酸的腐蝕。在不充氣的中等濃度的非氧化性硫酸、各種濃度磷酸、高 溫醋酸、屮酸等有機(jī)酸、漠酸以及氯化氫氣體中均有優(yōu)良的耐蝕性能，同時(shí)，它也耐鹵族 催化劑的腐蝕。因此，

4、哈氏B-2合金通常應(yīng)用于多種苛刻的石油、化工過程，如鹽酸的蒸 鐳，濃縮；乙苯的烷基化和低壓按基合成酷酸等生產(chǎn)工藝過程中。但在哈氏B-2合金多年的工業(yè)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)：（1）哈氏B-2合金存在對抗晶間腐蝕性能 有相當(dāng)大影響的兩個(gè)敬化區(qū)：12001300°C的高溫區(qū)和550、900°C的中溫區(qū)；（2）哈氏B-2 合金的焊縫金屬及熱影響區(qū)山于枝晶偏析，金屬間相和碳化物沿晶界析出，使其對晶間腐 蝕敏感性較大；（3）哈氏B-2合金的中溫?zé)岱€(wěn)定性較差。當(dāng)哈氏B-2合金中的鐵元素含量 降至2%以下時(shí)，該合金對B相（即Ni4Mo相，一種有序的金屬間化合物）的轉(zhuǎn)變敬感。當(dāng) 合金在650"

5、750°C溫度范用內(nèi)停留時(shí)間稍長，B相瞬間生成。B相的存在降低了哈氏B-2 合金的韌性，使其對應(yīng)力腐蝕變得敏感，其至?xí)斐晒螧-2合金在原材料生產(chǎn)（如熱軋過 程中）、設(shè)備制造過程中（如哈氏B-2合金設(shè)備焊后整體熱處理）及哈氏B-2合金設(shè)備在服 役環(huán)境中開裂。現(xiàn)今，我國和世界各國指定的有關(guān)哈氏B-2合金抗晶間腐蝕性能的標(biāo)準(zhǔn)試 驗(yàn)方法均為常壓沸騰鹽酸法，評定方法為失重法。山于哈氏B-2合金是抗鹽酸腐蝕的合金, 因此，常壓沸騰鹽酸法檢驗(yàn)哈氏B-2合金的晶間腐蝕傾向相當(dāng)不敏感。國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)用高 溫鹽酸法對哈氏B-2合金進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：哈氏B-2合金的耐蝕性能不僅取決于其化學(xué)成分, 還取決于其

6、熱加工的控制過程。當(dāng)熱加工工藝控制不當(dāng)時(shí)，哈氏B-2合金不僅晶粒長大， 而且晶間會析出現(xiàn)高M(jìn)o的。相，此時(shí)，哈氏B-2合金的抗晶間腐蝕的性能明顯下降，在高 溫鹽酸試驗(yàn)中，粗晶粒板與正常板的晶界浸蝕深度相差約一倍左右。二、物理性能密度：9.2g/cm3,熔點(diǎn)：13301380°C,磁導(dǎo)率：（°C, RT） W三、化學(xué)成分化學(xué)成分元素NiCrFeGMnSiCuMoCoPS最小余量最大五、制造與熱處理1:加熱對于哈氏B-2合金來說，在加熱前和加熱過程中表面保持清潔并遠(yuǎn)離污染物是十分重 要的。如果哈氏B-2合金在含有硫、磷、鉛或其他低熔點(diǎn)金屬污染物的環(huán)境下加熱，則會 變脆，這些污染

7、物的來源主要包括標(biāo)記筆痕跡、溫度指示漆、油脂和液體、煙氣。此煙氣 必須含硫低；例如：天然氣和液化石油氣含硫量不超過，城市空氣含硫量不超過0. 25g/m3, 燃料油的含硫量不超過即為合格。對加熱爐的氣體環(huán)境要求是中性環(huán)境或輕還原性環(huán)境，并且不可以在氧化性和還原性 之間波動。爐中的火焰不可以直接沖擊哈氏B-2合金。同時(shí)要以最快的加熱速度把材料加 熱到要求達(dá)到的溫度，即要求首先要把加熱爐的溫度上升到要求溫度，再把材料放入爐中 加熱。2：熱加工哈氏B-2合金可以在900"1160°C范圍內(nèi)進(jìn)行熱加工，加工過后應(yīng)該以水淬火。為了確 保有最好的耐蝕性能，熱加工過后應(yīng)該退火。3：冷加工

8、冷加工的哈氏B-2合金必須經(jīng)過固溶處理，山于其具有比奧氏體不銹鋼高得多的加工 硬化率，所以成形設(shè)備要細(xì)心考慮。如果執(zhí)行了冷成形工藝，那么有必要進(jìn)行級間退火。 冷加工變形量超過13%時(shí)，使用前要固溶處理。4：熱處理固溶熱處理溫度要控制在106(T1080°C之間，之后進(jìn)行水冷淬火或材料厚度在1.5mm 以上時(shí)可以快速空冷以獲得最好的耐蝕性能。在任何加熱操作過程中，材料的表面清潔均 要有預(yù)先的防范。哈氏合金材料或設(shè)備部件在進(jìn)行熱處理時(shí)要注意以下一些問題：為了防 止設(shè)備部件熱處理變形，應(yīng)采用不銹鋼加強(qiáng)環(huán)；對裝爐溫度、加熱和冷卻時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格控制； 裝爐前，對熱處理件進(jìn)行預(yù)處理，防止產(chǎn)生熱裂紋；

9、熱處理后，對熱處理件100%PT；在熱處理過程中如產(chǎn)生熱裂紋，經(jīng)過打磨消除后需補(bǔ)焊者，要采用專門的補(bǔ)焊工藝。5：除垢哈氏B-2合金表面的氧化物和焊縫附近的污點(diǎn)都要以精細(xì)的砂輪等打磨干凈。由于哈氏B-2合金對氧化性介質(zhì)比較敏感，因此酸洗過程中會產(chǎn)生較多的含氮元素的 氣體。6：機(jī)加工哈氏B-2合金要以退火狀態(tài)進(jìn)行機(jī)加工，對它的加工硬化要有清醒的認(rèn)識，例如：相對于 標(biāo)準(zhǔn)奧氏體不銹鋼要采用較慢的表面切削速度，對于表面的硬化層要采用較大的進(jìn)刀量， 并使刀具處于連續(xù)的工作狀態(tài)。7：焊接哈氏B-2合金焊縫金屬及熱影響區(qū)山于易析出P相而導(dǎo)致貧Mo,從而易于產(chǎn)生晶間腐 蝕，因此，哈氏B-2合金的焊接工藝應(yīng)謹(jǐn)慎制

10、定，嚴(yán)格控制。一般焊接工藝如下：焊材選 用ERNi-Mo7；焊接方法GTAW；控制層間溫度不大于120C；焊絲直徑4）、4）；焊接電流 90"150Ao同時(shí)，施焊前，焊絲、被焊接件坡口及相鄰部位應(yīng)進(jìn)行去污脫脂處理。哈氏B-2合金熱傳導(dǎo)系數(shù)比鋼小得多，如選用單V型坡口，則坡口角度要在70°左右, 采用較低的熱輸入量。通過焊后熱處理可以消除殘余應(yīng)力并改善抗應(yīng)力腐蝕斷裂性能。2： Hastelloy 0276 合金（哈氏 0276 合金）一、耐蝕性能哈氏C-276合金屬于銀-鉗-鎔-鐵-磚系傑基合金。它是現(xiàn)代金屬材料中最耐蝕的一種。 主要耐濕氯、各種氧化性氯化物、氯化鹽洛液、硫酸

11、與氧化性鹽，在低溫與中溫鹽酸中均 有很好的耐蝕性能。因此，近三十年以來、在苛刻的腐蝕環(huán)境中，如化工、石油化工、煙 氣脫硫、紙漿和造紙、環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。哈氏C-276合金的各種腐蝕數(shù)據(jù)是有其典型性的，但是不能用作規(guī)范，尤其是在不明 環(huán)境中，必須要經(jīng)過試驗(yàn)才可以選材。哈氏C-276合金中沒有足夠的Cr來耐強(qiáng)氧化性環(huán)境 的腐蝕，如熱的濃硝酸。這種合金的產(chǎn)生主要是針對化工過程環(huán)境，尤其是存在混酸的情 況下，如煙氣脫硫系統(tǒng)的出料管等。下表是四種合金在不同環(huán)境下的腐蝕對比試驗(yàn)情況。（所 有焊接試樣采用自熔鵠極氮弧焊）四種金屬在不同環(huán)境下的腐蝕對比試驗(yàn)試驗(yàn)環(huán)境（沸騰）腐蝕率（毫米/）典型3

12、16AL-6XNInconel625C-276基 本金屬試樣焊 接試樣基 本金屬試樣焊 接試樣基本金屬試樣基 本金屬試樣焊 接試樣20%醋酸45%蟻酸10%草酸20%磷酸10%氨基磺酸10%硫酸10%碳酸氫 鈉哈氏C-276合金可以用作燃煤系統(tǒng)的煙氣脫硫部件，在這種環(huán)境下C-276是最耐蝕的 材料。下表是C-276合金和典型316在煙氣模擬系統(tǒng)“綠色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗(yàn) 情況。“綠色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗(yàn)“綠色死亡”溶液（沸騰）腐蝕率（mm/R典型316C-2767%硫酸破壞3%鹽酸1%CuC12l%FeCl3山上表可見，C-276合金對混合的具有氯離子的酸、鹽溶液有很好的耐蝕性能。

13、哈氏C-276合金中Cr. Mo. W的加入將C-276合金的耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的能力大大提 高。C-276合金在海水環(huán)境中被認(rèn)為是惰性的，所以C-276被廣泛地應(yīng)用在海洋、鹽水和 高氯環(huán)境中，其至在強(qiáng)酸低FH值情況下。下表是四種金屬在6%FeCl3（按ASTM標(biāo)準(zhǔn)G-48執(zhí)行）溶液中發(fā)生縫隙腐蝕的對比情況。縫隙腐蝕發(fā)生情況合金縫隙腐蝕發(fā)生溫度° F° C典型31627AL-6XN11345Inconel62511345C-27614060C-276合金中高含量的Xi和Mo使其對氯離子應(yīng)力腐蝕斷裂也有很強(qiáng)的抵抗能力，下 表是四種金屬在不同含氯離子溶液中的應(yīng)力腐蝕斷裂試驗(yàn)情況。

14、氯離子應(yīng)力腐蝕斷裂試驗(yàn)情況試驗(yàn)溶液彎曲U形試樣試驗(yàn)時(shí)間（Hours ）和試驗(yàn)結(jié)果典型316AL-6XNInconel 625C-27642%MgCl2（沸失敗小兼有（1000小抵抗（1000小抵抗（1000小騰）時(shí)）時(shí)）時(shí)）時(shí)）33%LiCl （沸騰）失敗（100小時(shí)）抵抗（1000小時(shí)）抵抗（1000小時(shí)）抵抗（1000小時(shí)）26%NaCl （沸騰）失?。?00小時(shí)）抵抗（1000小時(shí)）抵抗（1000小時(shí)）抵抗（1000小時(shí)）二、物理性能密度：8.90g/cm3,比熱：425J/kg/k,彈性模量：205Gpa（21°C）三. 機(jī)械性能典型的C-276合金的拉力試驗(yàn)結(jié)果如下表所示，

15、其材料是在1150°C退火，并以水急冷。力學(xué)性能試驗(yàn)值溫度（°C）屈服強(qiáng)度。（Mpa）抗拉強(qiáng)度。b（Mpa）延伸率5 5（%）-19656596545-101480895502141579050933807255020434571050316315675554272906556053827064060對C-276合金進(jìn)行冷變形加工會使其強(qiáng)度增加。在對其進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，V形槽沖擊 試樣采用10mm厚的板材（板材要經(jīng)過退火處理），如果試樣是采用焊接的試樣，則在同樣 的溫度范圍，它會顯示出一定的柔韌性，這是因?yàn)楹缚p的原因。板材沖擊試驗(yàn)結(jié)果如下表 所示。試驗(yàn)溫度（°C）V

16、形槽試樣沖擊功（J）-19624521325200325C-276合金和普通奧氏體不銹鋼有相似的成形性能。但山于其比普通奧氏體不銹鋼的 強(qiáng)度要大，所以，在冷成形加工過程中會有更大應(yīng)力。此外，這種材料的加工硬化速度比 普通不銹鋼快得多，因此在有廣泛冷成形加工過程中，要采取中途退火處理。四、焊接及熱處理C-276合金的焊接性能和普通奧氏體不銹鋼相似，在使用一種焊接方法對C-276焊接之 前，必須要采取措施以使焊縫及熱影響區(qū)的抗腐蝕性能下降最小，如磚極氣體保護(hù)焊 （GTAW）、金屬極氣體保護(hù)焊（GMAW）、埋弧焊或其他一些可以使焊縫及熱影響區(qū)抗腐蝕性 能下降最小的焊接方法。但對于諸如氧烘焊等有可能增

17、加材料焊縫及熱影響區(qū)含碳量或含硅量的焊接方法是不適合采用的。關(guān)于焊接接頭形式的選擇，可以參照ASME鍋爐與壓力容器規(guī)范對C-276焊接接頭的成 功經(jīng)驗(yàn)。焊接坡口最好采用機(jī)械加工的方法，但是機(jī)械加工會帶來加工碾化，所以對機(jī)械加工 的坡口處進(jìn)行焊接前打磨是必要的。焊接時(shí)要采用適宜的熱輸入速度，以防止熱裂紋的產(chǎn)生。在絕大多數(shù)腐蝕環(huán)境下，C-276都能以焊接件的形式應(yīng)用。但在十分苛刻的環(huán)境中， C-276材料及焊接件要進(jìn)行固溶熱處理以獲得最好的抗腐蝕性能。C-276合金的焊接可以選擇自身作焊接材料或填料金屬。如要求在C-276的焊縫中添加 某些成分，象其它銀基合金或不銹鋼，并且這些焊縫將暴露在腐蝕環(huán)境中時(shí)，那么，焊接 所用的焊條或焊絲則要求有和母材金屬耐腐蝕相當(dāng)?shù)男阅?。?/p>