哈氏合金hastelloyalloy

1、哈氏合金(Hastelloy alloy)一. H前主要分为B、C、G三个系列，它主要用于铁基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不锈钢、非金属 材料等无法使用的强腐蚀性介质场合。哈氏合金牌号为改善哈氏合金的耐蚀性能和冷、热加工性能，哈氏合金先后进行了三次重大改进， 其发展过程如下：B 系列：B - B-2(00Ni70Mo28) - B-3C 系列:C f C-276(00Crl6Mol6W4) - C-4 (00Crl6Mol6) -C22 (00Cr22Mol3W3)f C-2000(00Cr20Mol6)G 系列:G - G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) - G-30 (00Cr30

2、Ni48Mo7Cu)U 前使用最广泛的是第二代材料 N10665(B-2)、门0276(0276)、06022 (C-22)、06455(C-4) 和 N06985(G-3)。二、典型哈氏合金化学成分材料的化学成分NiCrMoFecSiCoMnPswVCuNb+TaN10665(B-2)基W"30WwwwWwwN10276(C-276)基2N06007(G-3)基21W三、力学性能哈氏合金的力学性能非常突出，它具有高强度、高韧性的特点，所以在机加工方面有 一定的难度，而且其应变硬化倾向极强，当变形率达到15%时，约为18-8不锈钢的两倍。 哈氏合金还存在中温敏化区，其敬化倾向随变形率

3、的增加而增大。当温度较高时，哈氏合 金易吸收有害元素使它的力学性能和耐腐蚀性能下降。材料的力学性能四、常用哈氏合金1： Hastelloy B-2 alloy （哈氏 B-2 合金）、耐蚀性能哈氏B-2合金是一种有极低含碳量和含硅量的Ni-Mo合金，它减少了在焊缝及热影响 区碳化物和其他相的析出，从而确保即使在焊接状态下也有良好的耐蚀性能。众所周知，哈氏B-2合金在各种还原性介质中具有优良的耐腐蚀性能，能耐常压下任 何温度，任何浓度盐酸的腐蚀。在不充气的中等浓度的非氧化性硫酸、各种浓度磷酸、高 温醋酸、屮酸等有机酸、漠酸以及氯化氢气体中均有优良的耐蚀性能，同时，它也耐卤族 催化剂的腐蚀。因此，

4、哈氏B-2合金通常应用于多种苛刻的石油、化工过程，如盐酸的蒸 镭，浓缩；乙苯的烷基化和低压按基合成酷酸等生产工艺过程中。但在哈氏B-2合金多年的工业应用中发现：（1）哈氏B-2合金存在对抗晶间腐蚀性能 有相当大影响的两个敬化区：12001300°C的高温区和550、900°C的中温区；（2）哈氏B-2 合金的焊缝金属及热影响区山于枝晶偏析，金属间相和碳化物沿晶界析出，使其对晶间腐 蚀敏感性较大；（3）哈氏B-2合金的中温热稳定性较差。当哈氏B-2合金中的铁元素含量 降至2%以下时，该合金对B相（即Ni4Mo相，一种有序的金属间化合物）的转变敬感。当 合金在650"

5、750°C温度范用内停留时间稍长，B相瞬间生成。B相的存在降低了哈氏B-2 合金的韧性，使其对应力腐蚀变得敏感，其至会造成哈氏B-2合金在原材料生产（如热轧过 程中）、设备制造过程中（如哈氏B-2合金设备焊后整体热处理）及哈氏B-2合金设备在服 役环境中开裂。现今，我国和世界各国指定的有关哈氏B-2合金抗晶间腐蚀性能的标准试 验方法均为常压沸腾盐酸法，评定方法为失重法。山于哈氏B-2合金是抗盐酸腐蚀的合金, 因此，常压沸腾盐酸法检验哈氏B-2合金的晶间腐蚀倾向相当不敏感。国内科研机构用高 温盐酸法对哈氏B-2合金进行研究发现：哈氏B-2合金的耐蚀性能不仅取决于其化学成分, 还取决于其

6、热加工的控制过程。当热加工工艺控制不当时，哈氏B-2合金不仅晶粒长大， 而且晶间会析出现高Mo的。相，此时，哈氏B-2合金的抗晶间腐蚀的性能明显下降，在高 温盐酸试验中，粗晶粒板与正常板的晶界浸蚀深度相差约一倍左右。二、物理性能密度：9.2g/cm3,熔点：13301380°C,磁导率：（°C, RT） W三、化学成分化学成分元素NiCrFeGMnSiCuMoCoPS最小余量最大五、制造与热处理1:加热对于哈氏B-2合金来说，在加热前和加热过程中表面保持清洁并远离污染物是十分重 要的。如果哈氏B-2合金在含有硫、磷、铅或其他低熔点金属污染物的环境下加热，则会 变脆，这些污染

7、物的来源主要包括标记笔痕迹、温度指示漆、油脂和液体、烟气。此烟气 必须含硫低；例如：天然气和液化石油气含硫量不超过，城市空气含硫量不超过0. 25g/m3, 燃料油的含硫量不超过即为合格。对加热炉的气体环境要求是中性环境或轻还原性环境，并且不可以在氧化性和还原性 之间波动。炉中的火焰不可以直接冲击哈氏B-2合金。同时要以最快的加热速度把材料加 热到要求达到的温度，即要求首先要把加热炉的温度上升到要求温度，再把材料放入炉中 加热。2：热加工哈氏B-2合金可以在900"1160°C范围内进行热加工，加工过后应该以水淬火。为了确 保有最好的耐蚀性能，热加工过后应该退火。3：冷加工

8、冷加工的哈氏B-2合金必须经过固溶处理，山于其具有比奥氏体不锈钢高得多的加工 硬化率，所以成形设备要细心考虑。如果执行了冷成形工艺，那么有必要进行级间退火。 冷加工变形量超过13%时，使用前要固溶处理。4：热处理固溶热处理温度要控制在106(T1080°C之间，之后进行水冷淬火或材料厚度在1.5mm 以上时可以快速空冷以获得最好的耐蚀性能。在任何加热操作过程中，材料的表面清洁均 要有预先的防范。哈氏合金材料或设备部件在进行热处理时要注意以下一些问题：为了防 止设备部件热处理变形，应采用不锈钢加强环；对装炉温度、加热和冷却时间应严格控制； 装炉前，对热处理件进行预处理，防止产生热裂纹；

9、热处理后，对热处理件100%PT；在热处理过程中如产生热裂纹，经过打磨消除后需补焊者，要采用专门的补焊工艺。5：除垢哈氏B-2合金表面的氧化物和焊缝附近的污点都要以精细的砂轮等打磨干净。由于哈氏B-2合金对氧化性介质比较敏感，因此酸洗过程中会产生较多的含氮元素的 气体。6：机加工哈氏B-2合金要以退火状态进行机加工，对它的加工硬化要有清醒的认识，例如：相对于 标准奥氏体不锈钢要采用较慢的表面切削速度，对于表面的硬化层要采用较大的进刀量， 并使刀具处于连续的工作状态。7：焊接哈氏B-2合金焊缝金属及热影响区山于易析出P相而导致贫Mo,从而易于产生晶间腐 蚀，因此，哈氏B-2合金的焊接工艺应谨慎制

10、定，严格控制。一般焊接工艺如下：焊材选 用ERNi-Mo7；焊接方法GTAW；控制层间温度不大于120C；焊丝直径4）、4）；焊接电流 90"150Ao同时，施焊前，焊丝、被焊接件坡口及相邻部位应进行去污脱脂处理。哈氏B-2合金热传导系数比钢小得多，如选用单V型坡口，则坡口角度要在70°左右, 采用较低的热输入量。通过焊后热处理可以消除残余应力并改善抗应力腐蚀断裂性能。2： Hastelloy 0276 合金（哈氏 0276 合金）一、耐蚀性能哈氏C-276合金属于银-钳-鎔-铁-磚系傑基合金。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、氯化盐洛液、硫酸

11、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鹄极氮弧焊）四种金属在不同环境下的腐蚀对比试验试验环境（沸腾）腐蚀率（毫米/）典型3

12、16AL-6XNInconel625C-276基 本金属试样焊 接试样基 本金属试样焊 接试样基本金属试样基 本金属试样焊 接试样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。“绿色死亡”溶液中的腐蚀对比试验“绿色死亡”溶液（沸腾）腐蚀率（mm/R典型316C-2767%硫酸破坏3%盐酸1%CuC12l%FeCl3山上表可见，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。

13、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，其至在强酸低FH值情况下。下表是四种金属在6%FeCl3（按ASTM标准G-48执行）溶液中发生缝隙腐蚀的对比情况。缝隙腐蚀发生情况合金缝隙腐蚀发生温度° F° C典型31627AL-6XN11345Inconel62511345C-27614060C-276合金中高含量的Xi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。

14、氯离子应力腐蚀断裂试验情况试验溶液弯曲U形试样试验时间（Hours ）和试验结果典型316AL-6XNInconel 625C-27642%MgCl2（沸失败小兼有（1000小抵抗（1000小抵抗（1000小腾）时）时）时）时）33%LiCl （沸腾）失败（100小时）抵抗（1000小时）抵抗（1000小时）抵抗（1000小时）26%NaCl （沸腾）失败（300小时）抵抗（1000小时）抵抗（1000小时）抵抗（1000小时）二、物理性能密度：8.90g/cm3,比热：425J/kg/k,弹性模量：205Gpa（21°C）三. 机械性能典型的C-276合金的拉力试验结果如下表所示，

15、其材料是在1150°C退火，并以水急冷。力学性能试验值温度（°C）屈服强度。（Mpa）抗拉强度。b（Mpa）延伸率5 5（%）-19656596545-101480895502141579050933807255020434571050316315675554272906556053827064060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（°C）V

16、形槽试样冲击功（J）-19624521325200325C-276合金和普通奥氏体不锈钢有相似的成形性能。但山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，如磚极气体保护焊 （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。但对于诸如氧烘焊等有可能增

17、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碾化，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。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，象其它银基合金或不锈钢，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