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Hastelloy C-276合金(哈氏C-276合(hé)金)
1. 物理性能
密度:8.90g/cm3, 比熱:425J/kg/k, 彈性模量:205Gpa(21℃)
2. 耐蝕性能
哈氏C-276合金屬於鎳-鉬-鉻-鐵-鎢係鎳基合金。它是現代金屬材料中最(zuì)耐蝕的一種。主要(yào)耐(nài)濕氯、各種氧化性(xìng)氯化物、氯化鹽溶(róng)液、硫酸與氧化性鹽,在低溫與(yǔ)中溫鹽酸中均有很好的耐蝕性能。因此,近(jìn)三(sān)十年以來、在苛刻的(de)腐蝕環境中,如化工(gōng)、石油化工、煙氣脫硫、紙漿和造(zào)紙、環保等(děng)工業領域有著相當廣(guǎng)泛的應用。
哈氏C-276合金的各(gè)種腐蝕數據是有其典型性的,但是不能用作規範(fàn),尤其是(shì)在不明環境中,必須要經過試驗才可以選材。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(chǎn)生主要是針對化工過程環境,尤其是存(cún)在混酸的情況下,如煙氣脫硫係統的出料管等。下(xià)表是四種合(hé)金在不同環境下(xià)的腐蝕對(duì)比試驗情況。(所有焊接試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(běn)
金(jīn)屬試樣 |
焊接(jiē)
試樣 |
基本
金(jīn)屬 試樣 |
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%硫酸(suān) |
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)金可(kě)以用作燃煤係統的煙氣脫硫部件,在這種環境下C-276是最耐蝕的材料。下表是(shì)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。
“綠色死亡”溶液中(zhōng)的腐蝕對(duì)比試驗
“綠色死亡”溶液(沸騰(téng)) |
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(suān)、鹽溶液有很好的(de)耐蝕(shí)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(de)能力大大提高。C-276合金在海水環境中被(bèi)認為是惰性的,所以C-276被(bèi)廣泛地應用在海洋、鹽水和高氯環境中,甚至在強酸低(dī) PH值(zhí)情況下。下表是四種金屬(shǔ)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(shēng)情況
縫隙(xì)腐(fǔ)蝕發生溫(wēn)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(duàn)裂也有很強的抵抗能力,下表是四種金屬在不同含氯離子(zǐ)溶液中的應力腐蝕斷裂試驗情況。
氯離(lí)子應力腐蝕斷裂試驗情況
試驗溶液 |
彎曲U形試樣試驗時間(jiān)(Hours)和試驗(yàn)結果 |
|||
典型316 |
AL-6XN |
Inconel625 |
C-276 |
|
42%MgCl2(沸騰) |
失(shī)敗(bài)(24小時) |
兼有(1000小(xiǎo)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(沸騰) |
失敗(bài)(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
C- 276合金的焊接性能和普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,必須要采取措施以使焊縫及熱(rè)影響區的抗腐蝕性能下(xià)降最小,如鎢極(jí)氣體保護焊(GTAW)、金屬極氣體保護(hù)焊(GMAW)、埋(mái)弧焊或其他一些可以使焊縫及熱影響區抗腐蝕性能下(xià)降最小的焊接方法。但對於諸如氧炔(quē)焊等有可能增加材料焊縫及熱影響區含碳量(liàng)或含矽量的(de)焊接(jiē)方法是不適合采用的。
關於焊接接頭形式的選擇,可(kě)以參照ASME鍋爐與壓力容器(qì)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工的方法,但是機械加工會帶來加工硬化,所以對機械加工(gōng)的(de)坡口處進(jìn)行焊接前打(dǎ)磨是(shì)必要的。
焊接時要采用適宜的熱輸入速度,以(yǐ)防止熱(rè)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(shí)分苛(kē)刻的環境中,C-276材料及焊接件要(yào)進行固溶熱(rè)處理以獲得最好的抗腐蝕性能。
C-276合金的焊接可以選擇自身作焊接材料或填料(liào)金(jīn)屬。如要求在C-276的焊縫(féng)中添加某些(xiē)成分,象其它鎳基合金或不鏽鋼,並且(qiě)這些焊縫將暴露(lù)在腐蝕環境中時,那麽,焊接所用的焊條或焊絲則要求有和母材金屬耐腐蝕(shí)相(xiàng)當(dāng)的性能。
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)在兩分鍾之內快速冷卻至黑色狀態(400℃左右),這樣處(chù)理後的材料有(yǒu)很好的耐(nài)蝕性能(néng)。因此僅對哈氏C-276合金進行(háng)消應(yīng)力熱處理是無(wú)效的(de)。在(zài)熱處理之(zhī)前要清理合金表麵的油汙等可能(néng)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理時會產生氧化物,使合金中的(de)Cr含量降低,影(yǐng)響耐蝕性能,所以要對其進行表麵清理(lǐ)。可以使(shǐ)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,最後用清水衝洗幹淨。