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Hastelloy C-276合金(哈氏C-276合金)
一、物理性能
密度:8.90g/cm3, 比熱:425J/kg/k, 彈性模量:205Gpa(21℃)
二、耐蝕性能
哈氏C-276合金屬于鎳-鉬-鉻-鐵-鎢系鎳基合金。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鎢極氬弧焊)
l 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316
|
AL-6XN
|
Inconel625 |
C-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 |
|
45%蟻酸 |
0.277 |
0.262 |
0.116 |
0.142 |
0.13 |
0.07 |
10%草酸 |
1.02 |
0.991 |
0.277 |
0.274 |
0.15 |
0.29 |
20%磷酸 |
0.177 |
0.155 |
0.007 |
0.006 |
0.001 |
0.001 |
10%
氨基磺酸 |
1.62 |
1.58 |
0.751 |
0.381 |
0.12 |
0.07 |
10%硫酸 |
9.44 |
9.44 |
2.14 |
2.34 |
0.64 |
0.35 |
10%
碳酸氫鈉 |
1.06 |
1.06 |
0.609 |
0.344 |
0.10 |
0.07 |
l 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。
l “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/a) |
|
典型316 |
C-276 |
|
7%硫酸 |
破壞 |
0.67 |
3%鹽酸 |
||
1%CuCl2 |
||
1%FeCl3 |
l 由上表可見,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。
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,甚至在強(qiáng)酸低 PH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。
l 縫隙腐蝕發(fā)生情況
縫隙腐蝕發(fā)生溫度 |
°F |
°C |
典型316 |
27 |
2.5 |
AL-6XN |
113 |
45 |
Inconel625 |
113 |
45 |
C-276 |
140 |
60 |
l C-276合金中高含量的Ni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。
l 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)時間(Hours)和試驗(yàn)結(jié)果 |
|||
典型316 |
AL-6XN |
Inconel625 |
C-276 |
|
42%MgCl2(沸騰) |
失敗(24小時) |
兼有(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
33%LiCl(沸騰) |
失敗(100小時) |
抵抗(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
26%NaCl(沸騰) |
失敗(300小時) |
抵抗(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
三、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,如鎢極氣體保護(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。但對于諸如氧炔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)械加工會帶來加工硬化,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,象其它鎳基合金或不銹鋼,并且這些焊縫將暴露在腐蝕環(huán)境中時,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)男阅堋?span lang="EN-US" style="margin:0px;padding:0px;border:0px;outline:0px;vertical-align:baseline;background:transparent;">
哈氏C-276合金材料固溶熱處理包括兩個過程:(1)在1040℃~1150℃加熱;(2)在兩分鐘之內(nèi)快速冷卻至黑色狀態(tài)(400℃左右),這樣處理后的材料有很好的耐蝕性能。因此僅對哈氏C-276合金進(jìn)行消應(yīng)力熱處理是無效的。在熱處理之前要清理合金表面的油污等可能在熱處理過程中產(chǎn)生碳元素的一切污垢。
C-276合金表面在焊接或熱處理時會產(chǎn)生氧化物,使合金中的Cr含量降低,影響耐蝕性能,所以要對其進(jìn)行表面清理。可以使用不銹鋼絲刷或砂輪,接下來浸入適當(dāng)比例硝酸和氫氟酸的混合液中酸洗,最后用清水沖洗干凈。