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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(xìng)模量:205Gpa(21℃)
2. 耐蝕性能
哈(hā)氏(shì)C-276合金(jīn)屬於鎳-鉬-鉻-鐵-鎢係鎳基合金。它是現代金屬(shǔ)材料中最耐蝕的一種。主要耐濕(shī)氯、各種氧化性氯化物、氯化鹽溶液、硫酸(suān)與氧化性鹽(yán),在(zài)低溫與中溫鹽酸中均有很好的耐蝕性(xìng)能。因此,近三十年以來、在苛(kē)刻的腐蝕環境中,如化工、石油化工、煙氣脫硫、紙漿和造紙、環保等(děng)工業領(lǐng)域有(yǒu)著相(xiàng)當廣泛(fàn)的應用。
哈(hā)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)不明環境(jìng)中(zhōng),必須要經過試驗才(cái)可以選材。哈氏C-276合金中沒(méi)有足夠的Cr來耐強氧化(huà)性環境的腐蝕,如熱的濃硝酸。這種合(hé)金(jīn)的產生主要是針對化工過程環境,尤其是存在混(hún)酸的(de)情況下,如煙氣脫硫係統的出料管等。下表是四種合金在不同環境下的腐蝕對比試(shì)驗(yàn)情況。(所有焊接試樣采用自熔鎢極氬弧(hú)焊)
四種金屬在不同(tóng)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
金屬試樣 |
焊(hàn)接
試(shì)樣 |
基本
金屬 試樣 |
焊接
試樣 |
基本
金屬 試樣 |
基本
金(jīn)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(qīng)鈉 |
1.06 |
1.06 |
0.609 |
0.344 |
0.10 |
0.07 |
哈氏C-276合金可(kě)以用作(zuò)燃煤係統的煙氣脫硫部件,在這種環境下C-276是最耐(nài)蝕(shí)的材料。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(shí)對比(bǐ)試驗情況。
“綠(lǜ)色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗
“綠(lǜ)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 |
由上表可見,C-276合金對混合(hé)的具有氯離子的酸、鹽溶液有很(hěn)好的耐蝕性能。
哈氏C-276合金(jīn)中Cr、Mo、W的加入(rù)將C-276合金的耐點蝕和縫隙腐蝕(shí)的能力大大提高。C-276合金(jīn)在海水(shuǐ)環境中被認為是惰(duò)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(zài)強酸低 PH值(zhí)情況下。下表(biǎo)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。
縫隙腐蝕發生情況
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合金中高含量的Ni和(hé)Mo使其對氯離(lí)子應力腐蝕斷裂也有很強的(de)抵抗能力,下(xià)表是四種金屬在不同含(hán)氯離子溶(róng)液中的應力腐蝕斷(duàn)裂試(shì)驗情況。
氯離子應力腐蝕斷裂試驗情況
試驗溶(róng)液 |
彎曲U形試樣試驗時間(Hours)和試驗結果(guǒ) |
|||
典型316 |
AL-6XN |
Inconel625 |
C-276 |
|
42%MgCl2(沸騰) |
失敗(24小時) |
兼有(1000小(xiǎo)時) |
抵抗(1000小(xiǎo)時) |
抵(dǐ)抗(1000小時) |
33%LiCl(沸騰) |
失敗(bài)(100小時) |
抵抗(1000小時) |
抵(dǐ)抗(kàng)(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
26%NaCl(沸騰) |
失敗(bài)(300小時(shí)) |
抵抗(kàng)(1000小時) |
抵(dǐ)抗(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
3. 焊接及熱處理(lǐ)
C- 276合金(jīn)的焊接(jiē)性能和普通奧氏體不鏽鋼相似,在(zài)使用一種焊接方法對(duì)C-276焊接(jiē)之前,必須要采取措施以使焊(hàn)縫及熱影響區的抗腐蝕性能下(xià)降最(zuì)小,如鎢極氣體(tǐ)保護(hù)焊(GTAW)、金屬極氣體(tǐ)保護焊(GMAW)、埋弧焊或其他(tā)一些可以使焊縫及熱影響區抗腐蝕性能下降最小的焊接方法。但對於諸如氧炔焊等有可能增加材料焊縫及熱影(yǐng)響區含碳量或(huò)含(hán)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,可以參照ASME鍋爐與壓力容器規範(fàn)對C-276焊接(jiē)接頭的成功經驗。
焊接坡口(kǒu)最好采用機械(xiè)加工的方法,但是機械加工會帶來加(jiā)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。
焊接時要采(cǎi)用(yòng)適宜的熱輸入速度,以防止熱裂紋的產生。
在絕大多數腐蝕環境下,C-276都能以焊接件的(de)形式應用。但在十分苛刻的環(huán)境中,C-276材料及焊接件要進行固溶熱處理以獲得最好的抗腐蝕(shí)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鏽鋼,並(bìng)且這些焊縫將暴露在腐蝕環境中時(shí),那麽,焊接所用的焊條或焊絲則要求有和母材金屬耐(nài)腐蝕相當的性能。
哈氏C-276合金材料固(gù)溶熱處理包括兩個過程:(1)在1040℃~1150℃加(jiā)熱;(2)在兩分鍾之內快速冷(lěng)卻至(zhì)黑色狀態(400℃左右(yòu)),這樣(yàng)處理後(hòu)的材料有(yǒu)很(hěn)好的耐蝕性(xìng)能。因此僅對(duì)哈氏C-276合金進行消應力熱(rè)處理是無效的。在熱處理之前(qián)要清理合金(jīn)表麵的油汙等可能在熱處理過程中產生碳元(yuán)素的一切汙垢。
C-276合金表麵在焊接或熱處(chù)理(lǐ)時會產生氧化物,使合金中的Cr含量降低,影響耐蝕性能,所以要對其進行表(biǎo)麵(miàn)清理。可以使用不鏽鋼絲刷或砂輪,接下來浸入適當比例硝酸和氫氟酸的混合液中酸洗,最後用清(qīng)水衝洗幹淨。