特种材料知识简介(哈氏合金(Hastelloy alloy)(2)

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NANJING SME SPECIAL METAL EQUIPMENT CO.,LTD 2： Hastelloy C-276合金(哈氏C-276合金)

一、耐蚀性能

哈氏C-276合金属于镍-钼-铬-铁-钨系镍基合金。它是现代金属材料中最耐蚀的一种。主要耐湿氯、各种氧化性氯化物、氯化盐溶液、硫酸与氧化性盐，在低温与中温盐酸中均有很好的耐蚀性能。因此，近三十年以来、在苛刻的腐蚀环境中，如化工、石油化工、烟气脱硫、纸浆和造纸、环保等工业领域有着相当广泛的应用。

哈氏C-276合金的各种腐蚀数据是有其典型性的，但是不能用作规范，尤其是在不明环境中，必须要经过试验才可以选材。哈氏C-276合金中没有足够的Cr来耐强氧化性环境的腐蚀，如热的浓硝酸。这种合金的产生主要是针对化工过程环境，尤其是存在混酸的情况下，如烟气脱硫系统的出料管等。下表是四种合金在不同环境下的腐蚀对比 试验情况。(所有焊接试样采用自熔钨极氩弧焊)

四种金属在不同环境下的腐蚀对比试验

腐蚀率 （毫米/） 试验环境 （沸腾） 基典型316 本 焊接 基AL-6XN 本 焊Inconel625 接 基本 基C-276 本 焊接 金属试样 20%醋酸 45%蚁酸 10%草酸 20%磷酸 10%氨基磺酸 10%硫酸 10%碳酸氢钠 0.003 0.277 1.02 0.177 1.62 9.44 1.06 试 样 金属 试样 试 样 金属 试样 金属 试样 试 样 0.003 0.262 0.991 0.155 1.58 9.44 1.06 0.0036 0.116 0.277 0.007 0.751 2.14 0.609 0.0018 0.142 0.274 0.006 0.381 2.34 0.344 0.0076 0.13 0.15 0.001 0.12 0.64 0.10 0.013 0.07 0.29 0.001 0.07 0.35 0.07 0.006 0.049 0.259 0.0006 0.061 0.503 0.055

哈氏C-276合金可以用作燃煤系统的烟气脱硫部件，在这种环境下C-276是最耐蚀的材料。下表是C-276合金和典型316在烟气模拟系统“绿色死亡”溶液中的腐蚀对比试验情况。

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NANJING SME SPECIAL METAL EQUIPMENT CO.,LTD “绿色死亡”溶液中的腐蚀对比试验

“绿色死亡”溶液 （沸腾） 7%硫酸 3%盐酸 破坏 1%CuCl2 1tCl3 0.67 典型316 腐蚀率 (mm/a) C-276

由上表可见，C-276合金对混合的具有氯离子的酸、盐溶液有很好的耐蚀性能。 哈氏C-276合金中Cr、Mo、W的加入将C-276合金的耐点蚀和缝隙腐蚀的能力大大提高。C-276合金在海水环境中被认为是惰性的，所以C-276被广泛地应用在海洋、盐水和高氯环境中，甚至在强酸低PH值情况下。下表是四种金属在6tCl3(按ASTM标准G-48执行)溶液中发生缝隙腐蚀的对比情况。

缝隙腐蚀发生情况

缝隙腐蚀发生温度 合金 °F 典型316 AL-6XN Inconel625 C-276 27 113 113 140 °C 2.5 45 45 60

C-276合金中高含量的Ni和Mo使其对氯离子应力腐蚀断裂也有很强的抵抗能力，下表是四种金属在不同含氯离子溶液中的应力腐蚀断裂试验情况。

氯离子应力腐蚀断裂试验情况

弯曲U形试样试验时间（Hours）和试验结果 试验溶液 典型316 42%MgCl2(沸腾) 33%LiCl(沸腾) 26%NaCl(沸腾) 失败(24小时) 失败(100小时) 失败(300小时) AL-6XN 兼有(1000小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时) Inconel 625 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时) C-276 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时)

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NANJING SME SPECIAL METAL EQUIPMENT CO.,LTD 二、物理性能

C-276合金的物理性能如下表所示：

密度：8.90g/cm3, 比热：425J/kg/k, 弹性模量：205Gpa(21℃)

热传导率

温度 ℃ -168 -73 21 93 204 316 427 538 热传导率 W/m.K 7.3 8.7 10.2 11.0 13.0 15.1 17.0 19.0 线膨胀系数

线膨胀系数

从21℃到 ℃ 93 204 316 427 538 线膨胀系数 10-6 /℃ 11.2 12.0 12.8 13.2 13.4

三、机械性能

典型的C-276合金的拉力试验结果如下表所示，其材料是在1150℃退火，并以水急冷。

力学性能试验值

温 度 (℃) -196

屈服强度σ0.2 (Mpa) 565 8

抗拉强度σb (Mpa) 965 延伸率δ5 （%） 45 南京斯迈柯特种金属装备有限公司 NANJING SME SPECIAL METAL EQUIPMENT CO.,LTD -101 21 93 204 316 427 538 480 415 380 345 315 290 270 895 790 725 710 675 655 640 50 50 50 50 55 60 60

对C-276合金进行冷变形加工会使其强度增加。在对其进行冲击试验时，V形槽冲击试样采用10mm厚的板材（板材要经过退火处理），如果试样是采用焊接的试样，则在同样的温度范围，它会显示出一定的柔韧性，这是因为焊缝的原因。板材冲击试验结果如下表所示。

试验温度（℃） -196 21 200 V形槽试样冲击功（J） 245 325 325 C-276合金和普通奥氏体不锈钢有相似的成形性能。但由于其比普通奥氏体不锈钢的强度要大，所以，在冷成形加工过程中会有更大应力。此外，这种材料的加工硬化速度比普通不锈钢快得多，因此在有广泛冷成形加工过程中，要采取中途退火处理。

四、焊接及热处理

C-276合金的焊接性能和普通奥氏体不锈钢相似，在使用一种焊接方法对C-276焊接之前，必须要采取措施以使焊缝及热影响区的抗腐蚀性能下降最小，如钨极气体保护焊（GTAW）、金属极气体保护焊（GMAW）、埋弧焊或其他一些可以使焊缝及热影响区抗腐蚀性能下降最小的焊接方法。但对于诸如氧炔焊等有可能增加材料焊缝及热影响区含碳量或含硅量的焊接方法是不适合采用的。

关于焊接接头形式的选择，可以参照ASME锅炉与压力容器规范对C-276焊接接头的成功经验。

焊接坡口最好采用机械加工的方法，但是机械加工会带来加工硬化，所以对机械加工的坡口处进行焊接前打磨是必要的。

焊接时要采用适宜的热输入速度，以防止热裂纹的产生。

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NANJING SME SPECIAL METAL EQUIPMENT CO.,LTD 在绝大多数腐蚀环境下，C-276都能以焊接件的形式应用。但在十分苛刻的环境中，C-276材料及焊接件要进行固溶热处理以获得最好的抗腐蚀性能。

C-276合金的焊接可以选择自身作焊接材料或填料金属。如要求在C-276的焊缝中添加某些成分，象其它镍基合金或不锈钢，并且这些焊缝将暴露在腐蚀环境中时，那么，焊接所用的焊条或焊丝则要求有和母材金属耐腐蚀相当的性能。

哈氏C-276合金材料固溶热处理包括两个过程：（1）在1040℃~1150℃加热；（2）在两分钟之内快速冷却至黑色状态（400℃左右），这样处理后的材料有很好的耐蚀性能。因此仅对哈氏C-276合金进行消应力热处理是无效的。在热处理之前要清理合金表面的油污等可能在热处理过程中产生碳元素的一切污垢。

C-276合金表面在焊接或热处理时会产生氧化物，使合金中的Cr含量降低，影响耐蚀性能，所以要对其进行表面清理。可以使用不锈钢丝刷或砂轮，接下来浸入适当比例硝酸和氢氟酸的混合液中酸洗，最后用清水冲洗干净。

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