哈氏合金Hastelloyalloy

1、哈氏合金(Hastelloyalloy)目前主要分為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(hào)合金牌號(hào)N10001(B)N10276(C-276)N06007(G)N10665(B-2)N06022(C-22)N06985(G-3)N10675(B-3)N06455(C-4)N06030(G-30)N10629(B-4)N06059(C-59)主要合金元素Ni-MoNi-Cr-MoNi-Cr-Fe-Mo典型使用場合鹽酸等還原性介質(zhì)氧化、還原性兼有的混合介質(zhì)磷酸、硫酸、硫酸鹽等為改善哈氏合金的耐蝕性能和冷、熱加工性能，

2、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系歹U:BfB-2(00Ni70Mo28)-B-3C系歹U:CfC-276(00Cr16Mo16W4)-C-4(00Cr16Mo16)-C-22(00Cr22Mo13W3)-C-2000(00Cr20Mo16)G系列：GfG-3(00Cr22Ni48Mo7Cu)-G-30(00Cr30Ni48Mo7Cu)目前使用最廣泛的是第二代材料N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)、N06455(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+Ta

3、N10665(B-2)基1.026.0302.00.020.101.01.00.040.03N10276(C-276)基14.516.515.017.04.07.00.010.082.51.00.040.033.04.50.035N06007(G-3)基21.023.56.08.018.0210.0151.05.01.00.040.031.51.52.50.50三、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%寸，約為18-8不銹鋼的兩倍。哈氏合金還存在中溫敏化區(qū)，其敏化傾向隨變形率的增加而增大。當(dāng)溫度較

4、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)性能合金牌號(hào)板材標(biāo)準(zhǔn)厚度（mm）bb(Mpa)b0.2(Mpa)85(%)硬度(HRB)N10665(B-2)ASTMB333-199840%40%100100N10276(C-276)ASTMB575-199940%40%100四、常用哈氏合金1: HastelloyB-2alloy（哈氏B-2合金）一、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

5、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、甲酸等有機(jī)酸、澳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，哈氏B-2合金通常應(yīng)用于多種苛刻的石油、化工過程，如鹽酸的蒸儲(chǔ)，濃縮；乙苯的烷基化和低壓城基合成醋酸等生產(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(duì)抗品問腐蝕性能有相當(dāng)大影響的兩個(gè)敏化區(qū)：12001300C的高溫區(qū)和550-90OC的中溫區(qū)；（2）哈氏B-2合金的焊縫金屬及熱影響區(qū)由于枝晶偏析，金屬間相和碳化物沿晶界析出，使其對(duì)晶間腐蝕敏感性較大；（3）哈氏B-2合金的中溫?zé)?/p>

6、穩(wěn)定性較差。當(dāng)哈氏B-2合金中的鐵元素含量降至2犯下時(shí)，該合金對(duì)B相（即Ni4Mo相，一種有序的金屬間化合物）的轉(zhuǎn)變敏感。當(dāng)合金在650750c溫度范圍內(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(duì)應(yīng)力腐蝕變得敏感，甚至?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?，F(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(píng)定方法為失重法。由于哈氏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。

7、國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)用高溫鹽酸法對(duì)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(huì)析出現(xiàn)高M(jìn)o的6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)：13301380C,磁導(dǎo)率：（C,RT）1.001三、化學(xué)成分化學(xué)成分元素NiCrFeCMnSiCuMoCoPS最小余量0.41.626.0最大1.02.00.011.00.080.530.01.00.020.010五、制造與熱處理1:

8、加熱對(duì)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(huì)變脆，這些污染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0.1%,城市空氣含硫量不超過0.25g/m3,燃料油的含硫量不超過0.5%即為合格。對(duì)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(dòng)。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

9、爐中加熱。2:熱加工哈氏B-2合金可以在9001160c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:冷加工冷加工的哈氏B-2合金必須經(jīng)過固溶處理，由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(jí)間退火。冷加工變形量超過15%寸，使用前要固溶處理。4:熱處理固溶熱處理溫度要控制在10601080C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

10、止設(shè)備部件熱處理變形，應(yīng)采用不銹鋼加強(qiáng)環(huán)；對(duì)裝爐溫度、加熱和冷卻時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格控制；裝爐前，對(duì)熱處理件進(jìn)行預(yù)處理，防止產(chǎn)生熱裂紋；熱處理后，對(duì)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(duì)氧化性介質(zhì)比較敏感，因此酸洗過程中會(huì)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(duì)它的加工硬化要有清醒的認(rèn)識(shí)，例如：相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)奧氏體不銹鋼要采用較慢的表面切削速度，對(duì)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

11、B-2合金焊縫金屬及熱影響區(qū)由于易析出B相而導(dǎo)致貧Mq從而易于產(chǎn)生品間腐蝕，因此，哈氏B-2合金的焊接工藝應(yīng)謹(jǐn)慎制定，嚴(yán)格控制。一般焊接工藝如下：焊材選用ERNi-Mo7焊接方法GTAWV控制層間溫度不大于120C；焊絲直徑小2.4、小3.2;焊接電流90550A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700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: HastelloyC-276合金（哈氏C-276合金）一、耐蝕性能哈氏C-276合金屬于鍥-鑰-銘-鐵-鴇系鍥基

12、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、氯化鹽溶液、硫酸與氧化性鹽，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(duì)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(duì)比試驗(yàn)情況。（所有焊接試樣采用自熔鴇極量弧焊）

13、四種金屬在不同環(huán)境下的腐蝕對(duì)比試驗(yàn)試驗(yàn)環(huán)境（沸騰）腐蝕率（毫米/）典型316AL-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洲酸0.0030.0030.00360.00180.00760.0130.00645堿酸0.2770.2620.1160.1420.130.070.04910%瞰1.020.9910.2770.2740.150.290.25920%W酸0.1770.1550.0070.0060.0010.0010.000610?；撬?.621.580.7510.3810.120.070.06110%t酸9.449.4

14、42.142.340.640.350.50310%酸氫鈉1.061.060.6090.3440.100.070.055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(duì)比試驗(yàn)情況?！熬G色死亡”溶液中的腐蝕對(duì)比試驗(yàn)“綠色死亡”溶液（沸騰）腐蝕率（mm/a）典型316C-2767癡酸破壞0.673%k酸1%CuC21%FeC3由上表可見，C-276合金對(duì)混合的具有氯離子的酸、鹽溶液有很好的耐蝕性能。哈氏C-276合金中Cr、MoW勺加入將C-276合金的耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的能力大大提高。C-

15、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，甚至在強(qiáng)酸低PH值情況下。下表是四種金屬在6%FeC3（按ASTMfc準(zhǔn)G-48執(zhí)行）溶液中發(fā)生縫隙腐蝕的對(duì)比情況?？p隙腐蝕發(fā)生情況合金縫隙腐蝕發(fā)生溫度F。C典型316272.5AL-6XN11345Inconel62511345C-27614060C-276合金中高含量的Ni和Mo#其對(duì)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。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-6XNInconel625C-

16、27642%MgC2（沸騰）失敗（24小時(shí)）兼有（1000小時(shí)）抵抗（1000小時(shí)）抵抗（1000小時(shí)）33%LiCl（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)）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（21C）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，其材料是在1150c退火,并以水急冷。力學(xué)性能試驗(yàn)值溫度(C)屈服強(qiáng)度b0.2(Mpa)抗拉強(qiáng)度bb（Mpa）延伸率S5（a-19656596

17、545-101480895502141579050933807255020434571050316315675554272906556053827064060對(duì)C-276合金進(jìn)行冷變形加工會(huì)使其強(qiáng)度增加。在對(duì)其進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，V形槽沖擊試樣采用10mnS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(huì)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。但由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(huì)有更大應(yīng)力。止

18、匕外，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(duì)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，如鴇極氣體保護(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(duì)于諸如氧快焊等有可能增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ASM琳爐與壓力容器規(guī)范對(duì)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(huì)帶來加工硬化，所以對(duì)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，象其它鍥基合金或不銹鋼，并且這