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Hastelloy C-276合金(哈(hā)氏C-276合金)
1. 物(wù)理性能
密度:8.90g/cm3, 比熱(rè):425J/kg/k, 彈(dàn)性模量:205Gpa(21℃)
2. 耐蝕性能(néng)
哈(hā)氏C-276合金屬於(yú)鎳-鉬-鉻-鐵-鎢係鎳(niè)基合(hé)金。它是現代金屬材料中最(zuì)耐蝕的(de)一(yī)種。主要耐濕氯、各種氧化性氯化物(wù)、氯化鹽溶液、硫酸與氧化性(xìng)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、在苛刻的腐蝕環境中,如化工、石油化工、煙(yān)氣脫硫、紙漿和造(zào)紙、環(huán)保等工業領(lǐng)域有著相當廣泛的應用。
哈氏C-276合金(jīn)的(de)各(gè)種腐蝕數據是有其典型(xíng)性的,但是不能用作規範,尤其(qí)是在不明環境中,必須要經過試驗才可以選材。哈氏(shì)C-276合金中沒有足夠(gòu)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(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驗(yàn)情況。(所有焊接試樣采用自(zì)熔鎢極氬弧焊)
四種金(jīn)屬在不同環境下的腐蝕對比試驗
試驗環境
(沸騰) |
腐(fǔ)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(yàng) |
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(cǎo)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合金可以用作燃煤係統的煙氣脫硫部件,在這(zhè)種環境下C-276是最耐蝕(shí)的材(cái)料。下表是C-276合金和典(diǎn)型316在(zài)煙氣模擬係(xì)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(fǔ)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 |
||
1%CuCl2 |
||
1%FeCl3 |
由上表可見,C-276合金對混(hún)合的具有氯離子的(de)酸、鹽溶液有很好的耐蝕性能。
哈氏C-276合金中Cr、Mo、W的(de)加入(rù)將(jiāng)C-276合金的耐點蝕和縫隙腐蝕的能力大大(dà)提高。C-276合金在海水環境中被認(rèn)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,甚至在強酸低 PH值情況下。下表是四種金屬在6%FeCl3(按ASTM標準G-48執行)溶(róng)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Mo使其對氯離子應力腐蝕斷裂也有很(hěn)強的抵抗能力,下表是四種金屬在不同含氯離子溶液中的應力腐(fǔ)蝕斷裂試驗情況。
氯離子應力腐蝕斷裂試驗情況
試驗溶液 |
彎曲U形試樣試驗(yàn)時間(jiān)(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(xiǎo)時) |
26%NaCl(沸騰) |
失敗(bài)(300小時(shí)) |
抵抗(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
3. 焊接及熱處理
C- 276合金(jīn)的焊接性能和普通奧氏體不鏽鋼相似,在使用一種焊(hàn)接方法(fǎ)對C-276焊接之前,必須要(yào)采取措施以使焊縫及熱影響區的抗腐蝕性能(néng)下降最小,如鎢極氣體保護焊(GTAW)、金屬極氣(qì)體保護焊(hàn)(GMAW)、埋弧焊或(huò)其他一些可(kě)以使焊縫及熱影響區抗腐蝕性能下降最小(xiǎo)的焊接方(fāng)法。但對於諸如氧炔焊(hàn)等有可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(hé)采用的。
關於(yú)焊接接頭形式的選擇,可以參(cān)照ASME鍋爐(lú)與壓力容器規範對(duì)C-276焊接接頭的成功經驗。
焊接坡口最好采用機械加工的方(fāng)法,但是機械加(jiā)工會帶來加工硬化,所以對機械加工的坡口(kǒu)處進行焊接前打磨(mó)是必要的。
焊接時要采用適宜的熱輸入速度(dù),以防止(zhǐ)熱裂紋的產生。
在絕大多數腐蝕環境下,C-276都能以焊接件的形式應用。但在十分苛(kē)刻的環境中,C-276材料及焊接件要進(jìn)行固溶熱處(chù)理以獲得最好的抗腐蝕性能。
C-276合金的焊接可以選(xuǎn)擇自身作焊接(jiē)材料或(huò)填料金屬。如要求在C-276的焊(hàn)縫中添加某些成分,象其它鎳(niè)基合金或不鏽鋼,並且這些焊縫將暴露在腐蝕環境中時,那麽,焊接所用的(de)焊條或焊絲則要求有和母材金屬耐腐蝕相當的性能。
哈氏C-276合金材料固溶熱處(chù)理包括兩個過程:(1)在1040℃~1150℃加熱;(2)在兩分鍾之內(nèi)快速冷卻至黑色狀態(400℃左右),這(zhè)樣處理後的材料有很(hěn)好的耐蝕性能。因此僅對哈氏C-276合金進行(háng)消應力熱處理是無效的。在熱處理之前要清理合金表麵的油(yóu)汙等可能在熱處理過程中產生碳元素的一切汙垢。
C-276合金表麵在焊接或熱處(chù)理時會產生氧化物,使合金中的Cr含量降低,影響耐蝕性能,所以要對其進行表麵清理。可以使用不鏽鋼絲刷或(huò)砂輪,接(jiē)下來浸入適當比例硝酸(suān)和氫氟酸的混合(hé)液中酸洗,最後用清水衝洗幹淨。