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Hastelloy C-276合金(哈(hā)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
哈氏C-276合金(jīn)屬於鎳-鉬-鉻-鐵-鎢係(xì)鎳基合金。它是現代金屬材料中最耐蝕的一種。主要耐(nài)濕氯、各種氧化性氯化(huà)物、氯(lǜ)化鹽溶液、硫酸與氧化性鹽,在低溫與中溫鹽(yán)酸中均有很(hěn)好的耐蝕性能。因此,近三十年以來、在苛刻的腐蝕環境(jìng)中(zhōng),如化工、石油化工、煙氣脫硫、紙漿和造紙、環保等工業領域有著相(xiàng)當廣泛的應用。
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(yòng)作規範,尤其是在不明環境中,必須要經(jīng)過試驗才可以選材。哈氏C-276合(hé)金中沒有足夠的Cr來耐強氧(yǎng)化性環(huán)境的腐蝕(shí),如(rú)熱的濃硝酸(suān)。這種(zhǒng)合金的產生主要是針對化工過程環境,尤其是存在混酸(suān)的情況下,如煙氣脫硫係統的出料管等。下(xià)表是四種合金在不同環境下的腐蝕對比試(shì)驗(yàn)情(qíng)況。(所有焊(hàn)接試樣采用自熔鎢極氬弧焊)
四(sì)種金屬在不同環境下的(de)腐(fǔ)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(yàng) |
焊接(jiē)
試樣 |
基本
金屬 試樣 |
焊接
試樣 |
基(jī)本
金屬 試樣 |
基本
金(jīn)屬 試(shì)樣 |
|
45%蟻酸(suān) |
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(tàn)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(zuò)燃(rán)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C-276合金和典型316在煙(yān)氣模(mó)擬係(xì)統(tǒng)“綠色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗情況。
“綠色(sè)死亡”溶液中的腐蝕對比試驗
“綠色死(sǐ)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(biǎo)可見,C-276合金(jīn)對混合的(de)具有氯離子的酸、鹽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大大提高(gāo)。C-276合金在海水環(huán)境中被認為是惰(duò)性(xìng)的,所以(yǐ)C-276被廣泛(fàn)地應用在海洋、鹽水和高氯環(huán)境中,甚至(zhì)在強酸低 PH值(zhí)情況下。下表是四(sì)種金屬在6%FeCl3(按ASTM標準(zhǔn)G-48執行)溶液中發生縫隙腐(fǔ)蝕的對比情況。
縫隙(xì)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(de)Ni和Mo使其(qí)對氯離子應力腐蝕斷裂也有很強的抵抗能力,下表是四種金屬在不同含(hán)氯離子溶液中的應力腐蝕斷裂試驗情(qíng)況。
氯離子(zǐ)應力腐蝕斷裂試(shì)驗情況
試驗溶液 |
彎曲U形試樣試驗時間(jiān)(Hours)和(hé)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(shī)敗(100小(xiǎo)時) |
抵抗(1000小時) |
抵(dǐ)抗(1000小(xiǎo)時) |
抵抗(1000小時) |
26%NaCl(沸騰) |
失敗(300小時(shí)) |
抵抗(1000小時(shí)) |
抵(dǐ)抗(1000小時) |
抵抗(1000小時) |
3. 焊接及熱處理
C- 276合金的焊(hàn)接性能和普通奧氏體不(bú)鏽鋼(gāng)相似,在使用一種焊接(jiē)方法對C-276焊接之前,必須(xū)要采取措施以使焊縫(féng)及熱影響區的抗(kàng)腐蝕(shí)性能下(xià)降最小,如鎢極氣體保護焊(GTAW)、金屬極氣體保護焊(GMAW)、埋弧焊或其他一(yī)些可以使焊縫及熱影響區抗腐蝕性能下降最小的(de)焊接方法。但對於諸如氧炔焊等有可能增加(jiā)材料焊(hàn)縫及熱影響區含碳量或含(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對C-276焊接接頭的成功經驗。
焊接坡口最好采(cǎi)用機械加工的方法,但是機械(xiè)加工會帶來加工硬化,所(suǒ)以對(duì)機械(xiè)加工的坡口處進行焊(hàn)接前打磨是必要的。
焊接時要采用適宜的熱輸入速度,以防止熱裂紋的(de)產生。
在絕大多數腐蝕環境下(xià),C-276都能以焊(hàn)接件的形式應用。但(dàn)在十分苛刻的環境中,C-276材(cái)料及焊接件要進行(háng)固(gù)溶熱處理以獲得最好(hǎo)的抗腐(fǔ)蝕性能。
C-276合金的(de)焊接可以選(xuǎn)擇自身作(zuò)焊接材料或(huò)填(tián)料金屬。如要求在C-276的焊縫中添加某些成分(fèn),象其它鎳基合金或(huò)不鏽鋼,並且(qiě)這些焊縫(féng)將暴露在腐蝕環境中時,那麽,焊接所用的焊條或焊絲則要求有(yǒu)和母材金屬(shǔ)耐腐蝕相當的性能。
哈氏C-276合金材料固溶熱處理包括兩(liǎng)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),這樣處理後的材料有(yǒu)很好的耐蝕性能。因此(cǐ)僅對哈氏C-276合金進行消應力熱處理是無效的。在熱(rè)處理之前要清理合金表(biǎo)麵的油汙等可能在熱處理過(guò)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(shǐ)合金中的Cr含量降(jiàng)低,影響(xiǎng)耐蝕性能,所以要對其(qí)進行表(biǎo)麵清理。可以(yǐ)使用不鏽鋼絲刷或砂(shā)輪,接下來(lái)浸入適當比例硝酸和氫氟酸(suān)的混合液中酸洗,最後用清水衝洗幹淨(jìng)。