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Hastelloy C-276合金(哈氏C-276合金)
1. 物理性能
密度:8.90g/cm3, 比熱:425J/kg/k, 彈性模量:205Gpa(21℃)
2. 耐蝕(shí)性能
哈氏C-276合金(jīn)屬於鎳-鉬-鉻-鐵-鎢係鎳基合金。它(tā)是現代金屬材料中最耐(nài)蝕的一(yī)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(zài)低溫與中溫(wēn)鹽酸中均有很好的耐(nài)蝕性能。因此,近三十年以來、在苛刻的腐蝕環境中,如化工、石油(yóu)化工、煙氣脫硫、紙漿和造紙、環保等工業領域有著相當廣泛的(de)應用。
哈氏C-276合金的各種腐(fǔ)蝕數據(jù)是有其典型性的,但是不能用作規範,尤其是在(zài)不(bú)明環境中,必須(xū)要經過試驗才(cái)可以(yǐ)選材。哈氏C-276合金中沒有足夠的Cr來耐強氧化性環境的腐蝕,如熱的濃硝酸。這種合金的產生主要是針對化工過程環境,尤其是存在混酸的情況下(xià),如煙氣(qì)脫硫係統(tǒng)的出(chū)料(liào)管等。下表是四種合金在不同環境下的腐蝕對比試驗情況。(所有焊接試(shì)樣采用自熔鎢極氬弧焊)
四種金屬在不同環境下的腐蝕對比試驗
試驗環境
(沸騰) |
腐蝕率(毫米/) |
|||||
典型316
|
AL-6XN
|
Inconel625 |
C-276
|
|||
基本
金(jīn)屬試樣 |
焊接
試樣 |
基本
金(jīn)屬 試(shì)樣 |
焊接
試樣 |
基本
金屬 試樣(yàng) |
基本
金屬 試樣 |
|
45%蟻酸(suān) |
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(liú)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 |
哈氏C-276合(hé)金(jīn)可以用作燃煤係統(tǒng)的煙氣脫硫部件,在這種環境(jìng)下C-276是最耐蝕的材料。下表是C-276合金和典(diǎn)型316在煙氣模擬係統“綠色死亡”溶液中的(de)腐蝕(shí)對(duì)比試驗情況。
“綠色死亡”溶液中的(de)腐蝕對比試驗
“綠色(sè)死亡(wáng)”溶(róng)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 |
由上表可見,C-276合金對混合的具有氯離子的酸、鹽(yán)溶液有很好的耐(nài)蝕(shí)性能。
哈氏(shì)C-276合金(jīn)中Cr、Mo、W的加入將C-276合金的耐點(diǎn)蝕和(hé)縫隙腐(fǔ)蝕的能力大大提高(gāo)。C-276合金在海水環境中被認為是惰性的,所以C-276被廣泛地應用在海洋、鹽水和高氯環境中,甚至在強酸(suān)低(dī) PH值情況(kuàng)下。下表是四種金屬在6%FeCl3(按ASTM標準G-48執行)溶液中發生縫隙腐蝕的對比情況。
縫隙腐(fǔ)蝕發生情況
縫隙腐蝕發生溫度 |
°F |
°C |
典型(xíng)316 |
27 |
2.5 |
AL-6XN |
113 |
45 |
Inconel625 |
113 |
45 |
C-276 |
140 |
60 |
C-276合金中(zhōng)高含量的Ni和Mo使其(qí)對氯離子應力腐蝕斷裂也有很強的抵抗能力,下(xià)表是四種金屬在不同含氯離(lí)子溶液中(zhōng)的應力腐蝕斷裂試驗情(qíng)況。
氯離(lí)子應力(lì)腐蝕斷裂試驗情況
試驗溶液 |
彎曲U形試樣試驗時間(Hours)和試驗結果 |
|||
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(fèi)騰(téng)) |
失敗(300小時) |
抵抗(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
3. 焊接及熱處理(lǐ)
C- 276合(hé)金的焊接性(xìng)能和普(pǔ)通奧氏(shì)體不鏽鋼(gāng)相似,在使用一種焊接方法對C-276焊接(jiē)之前,必須要采取措施以使焊縫及熱影響區(qū)的(de)抗腐蝕性能下降(jiàng)最小,如鎢極氣體保護焊(GTAW)、金屬極氣體保護焊(GMAW)、埋弧焊或其他一些可以使焊縫及熱影響區抗腐蝕(shí)性能下降最小的焊接方法。但對於諸如氧炔焊等(děng)有可能增加材料焊縫及熱影響區含碳量或含(hán)矽量的焊接方法是不適合采用的。
關於(yú)焊接接頭形式的選擇,可以參照ASME鍋爐(lú)與壓力(lì)容器規範對C-276焊接接頭的成功經驗。
焊接坡口最好采用機械加(jiā)工的方法,但(dàn)是機械(xiè)加工會帶來(lái)加工硬化,所以對機械加工的坡口處進行焊接前打磨是必要的。
焊(hàn)接時要采(cǎi)用適宜的熱輸入速度,以防止(zhǐ)熱裂紋的產生。
在絕大多數腐蝕環境下,C-276都(dōu)能以焊接件的(de)形式應用。但(dàn)在十分苛刻的環(huán)境中,C-276材(cái)料及焊接件要進行固(gù)溶熱處理以獲得最(zuì)好的抗腐蝕性能。
C-276合金的焊(hàn)接可以選擇自身作焊接(jiē)材料或填料金屬。如要(yào)求在C-276的焊縫中添加某些成分,象其它鎳(niè)基合金或不鏽鋼(gāng),並且這(zhè)些(xiē)焊縫(féng)將暴露在腐蝕環境中時,那麽,焊接所用的焊條或(huò)焊絲則要求有和母材金屬耐腐蝕相當的性能。
哈氏C-276合(hé)金(jīn)材料固(gù)溶熱(rè)處理包括兩個過程:(1)在1040℃~1150℃加熱;(2)在兩(liǎng)分鍾之內快速冷卻至黑色狀態(400℃左右),這樣處理後的材(cái)料有很好的耐蝕性能。因此僅對(duì)哈氏C-276合金進行消應力熱處理是無(wú)效的。在熱處理之前要清理合金表麵的油汙等可能在熱處理過程中產生碳元素的一切汙(wū)垢。
C-276合金表麵在焊接或熱處理(lǐ)時會產生氧化物,使合金中的Cr含量降(jiàng)低,影響耐蝕性能,所以(yǐ)要對其(qí)進行表(biǎo)麵(miàn)清理。可以使用不鏽(xiù)鋼絲刷或砂輪,接下(xià)來浸(jìn)入適當(dāng)比例硝酸和氫氟酸的(de)混合液中酸洗,最後用清(qīng)水衝洗幹淨。