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Hastelloy C-276合(hé)金(哈氏(shì)C-276合金)
1. 物理性能
密度:8.90g/cm3, 比熱:425J/kg/k, 彈(dàn)性模量:205Gpa(21℃)
2. 耐(nài)蝕性(xìng)能(néng)
哈氏C-276合金屬於鎳-鉬-鉻-鐵-鎢係(xì)鎳基合(hé)金(jīn)。它是現代金屬材(cái)料中最耐蝕的一種。主要耐濕氯、各種氧(yǎng)化性氯化物(wù)、氯化鹽溶(róng)液、硫(liú)酸與氧化性(xìng)鹽,在低溫與中溫鹽酸中均有很好(hǎo)的耐蝕性能。因此,近三十年以來、在苛刻的腐蝕環境中,如化工、石油化工、煙氣脫(tuō)硫、紙漿和造紙、環保等工業領域有著相當廣(guǎng)泛的應用。
哈氏C-276合金的各種腐蝕數據(jù)是有其典型性的,但是不能用作規範,尤(yóu)其是(shì)在不明環境中,必須要經過試驗才可以選(xuǎn)材。哈氏(shì)C-276合金中沒有足(zú)夠(gòu)的Cr來耐強氧化性環境的腐蝕(shí),如熱的濃硝酸。這(zhè)種合金(jīn)的產生主要是針對化(huà)工過程環境,尤其是存在混酸的情(qíng)況下,如煙氣脫硫(liú)係統的出料管(guǎn)等。下表是四種合金在不同環境下(xià)的腐蝕對比試驗情況。(所有(yǒu)焊接(jiē)試樣采用自熔鎢(wū)極氬弧焊)
四種金屬在(zài)不同環境下的腐蝕對比試驗(yàn)
試驗環境
(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(běn)
金屬 試樣 |
基本
金屬 試樣(yàng) |
|
45%蟻酸 |
0.277 |
0.262 |
0.116 |
0.142 |
0.13 |
0.07 |
10%草酸(suān) |
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(suān)氫鈉(nà) |
1.06 |
1.06 |
0.609 |
0.344 |
0.10 |
0.07 |
哈氏C-276合金可以用作燃煤係統(tǒng)的煙氣脫硫部件,在這種環境下C-276是(shì)最耐蝕的材料(liào)。下表是C-276合金和典型316在煙氣模擬係統“綠色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗情況(kuàng)。
“綠色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗
“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(suān) |
||
1%CuCl2 |
||
1%FeCl3 |
由上表可見,C-276合金(jīn)對混合的具有氯離子的酸、鹽(yán)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合金的耐點蝕和縫隙腐蝕的能力(lì)大大提高。C-276合金在海水環境中被認為是(shì)惰性的,所以C-276被廣泛(fàn)地應用(yòng)在海(hǎi)洋、鹽水和高氯環境中(zhōng),甚至在強酸低(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(duì)比情(qíng)況。
縫隙腐蝕發生(shēng)情況
縫隙腐蝕發生溫度 |
°F |
°C |
典型316 |
27 |
2.5 |
AL-6XN |
113 |
45 |
Inconel625 |
113 |
45 |
C-276 |
140 |
60 |
C-276合(hé)金中(zhōng)高含量的Ni和Mo使其對氯離子應力腐蝕斷裂也有很強(qiáng)的抵抗能力(lì),下表是四種金屬在不同含氯離子溶液(yè)中的應力腐蝕斷裂試驗情況(kuàng)。
氯離子應力腐蝕斷裂試驗情況
試驗(yàn)溶液(yè) |
彎曲U形試(shì)樣(yàng)試驗時間(jiān)(Hours)和試(shì)驗結果 |
|||
典型316 |
AL-6XN |
Inconel625 |
C-276 |
|
42%MgCl2(沸騰) |
失敗(24小(xiǎo)時) |
兼(jiān)有(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
抵(dǐ)抗(1000小時) |
33%LiCl(沸騰) |
失敗(100小時(shí)) |
抵抗(kàng)(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
26%NaCl(沸騰(téng)) |
失敗(bài)(300小時) |
抵抗(1000小(xiǎo)時) |
抵抗(1000小時(shí)) |
抵抗(1000小(xiǎo)時) |
3. 焊接及熱處理
C- 276合金的焊接性能和普(pǔ)通奧氏體不鏽鋼相似,在使用一種焊接方法對C-276焊接之前,必須(xū)要(yào)采取措施以使焊縫及熱影響區的抗腐蝕性能下降最小,如鎢極氣體保護焊(GTAW)、金屬極(jí)氣體保護(hù)焊(GMAW)、埋弧(hú)焊(hàn)或其他一些可以使焊(hàn)縫及熱影響區抗腐蝕性能下降(jiàng)最小的焊接方法。但對於諸如氧炔焊等有(yǒu)可(kě)能增加材料焊縫及熱影響區含碳量或含矽量的焊接方法是不適合采用的。
關於焊接接頭形式的選擇,可以(yǐ)參(cān)照ASME鍋爐與壓力容器(qì)規範對C-276焊接接頭(tóu)的成功經驗。
焊接坡口最好采用機械加工(gōng)的方法(fǎ),但是機械加工會帶來加工硬化,所以對機械加工的坡口處進行焊(hàn)接前打磨是(shì)必要的。
焊接時要采用適(shì)宜的熱輸入速度,以防止熱裂紋的產生。
在絕(jué)大多數腐蝕環(huán)境下,C-276都能以焊接件的形式應用。但在十分苛刻的環境中,C-276材料及焊接件(jiàn)要進行(háng)固(gù)溶熱處理以獲得最(zuì)好的抗腐蝕性能(néng)。
C-276合(hé)金的焊接可以選擇自身作(zuò)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鏽鋼,並且這些焊縫將暴露在腐蝕環境中(zhōng)時,那麽,焊接所用的焊條或焊絲則要求有和母材金屬耐腐蝕相當的(de)性能。
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(zài)兩分鍾之內快速冷卻至黑色狀態(400℃左右),這樣處理後(hòu)的材料有很好的耐(nài)蝕性能。因(yīn)此僅對哈氏C-276合金進行消應力(lì)熱處理是無效的。在(zài)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(de)一切汙垢。
C-276合金表麵(miàn)在焊接或熱處理時(shí)會產生氧化物,使合金中的Cr含量降低(dī),影響耐蝕性(xìng)能,所(suǒ)以要對其進行表麵清理。可以使用不鏽鋼絲刷或砂輪,接下來浸入適當比例硝(xiāo)酸和氫(qīng)氟酸的混合液中酸洗,最(zuì)後用清(qīng)水衝洗幹淨。