哈氏合金Hastelloyalloy.docx

哈氏合金(Hastelloy alloy)一．目前主要分为 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合金牌号主要合金元素典型使用场合N10001(B)N10665(B-2)N10675(B-3)N10629(B-4)Ni-Mo盐酸等还原性介质N10276(C-276)N06022(C-22)N06455(C-4)N06059(C-59)Ni-Cr-Mo氧化、还原性兼有的混 合介质N06007(G)N06985(G-3)N06030(G-30)Ni-Cr-Fe-Mo磷酸、硫酸、硫酸盐等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 → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) →C-2000(00Cr20Mo16)C-22 (00Cr22Mo13W3) →G 系列 ：G→ G-3（00Cr22Ni48Mo7Cu） → G-30(00Cr30Ni48Mo7Cu)目 前 使 用 最 广 泛 的 是 第 二 代 材 料 N10665(B-2) 、 N10276(C-276) 、 N06022(C-22) 、 N06455(C-4) 和 N06985(G-3) 。

二、典型哈氏合金化学成分材料的化学成分N10665(B-2)Ni基Cr Mo Fe C Si Co Mn P S W V Cu Nb+Ta ≤1.0 26.0~30 ≤2.0 ≤0.02 ≤0.10 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03N10276(C-276)基 14.5~16.515.0~ 3.0~ 4.0~7.0 ≤0.01 ≤0.08 ≤2.5 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.0317.0 4.5≤0.035N06007(G-3)基 21.0~23.56.0~8.018.0~21 ≤0.015 ≤1.0 ≤5.0 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03 ≤1.5 1.5~2.5 ≤0.50三、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，其敏化倾向随变形率的增加而增大 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合金牌号板材标准厚度(mm)σ (Mpa)bσ (Mpa)0.2δ5 (%)硬度(HRB)N10665(B-2) ASTM B333-1998N10276(C-276) ASTM B575-1999N06007(G-3) ASTM B582-1997≤4.764.76~63.5≤63.50.51~63.5760760690621350350283241≥40%≥40%≥40%≥40%≤100≤100≤100≤100四、常用哈氏合金1：Hastelloy B-2 alloy(哈氏 B-2 合金)一、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、甲酸等有机酸、溴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，哈氏B-2 合金通常应用于多种 苛刻的石油、化工过程，如盐酸的蒸馏，浓缩；乙苯的烷基化和低压羰基合成醋 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敏化区： 1200~1300℃的高温区和 550~900℃的中 温区；（2）哈氏 B-2 合金的焊缝金属及热影响区由于枝晶偏析，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β相（即 Ni4Mo 相，一种有序的金属间化合物）的转变敏感当合金在 650~750℃温度范围内停 留时间稍长，β相瞬间生成β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，甚至会造成哈氏 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，评定方法为失重法由于哈氏 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σ 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：1330~1380℃，磁导率：(℃，RT)≤1.001三、化学成分化学成分元素最小Ni Cr0.4Fe1.6C Mn Si Cu Mo26.0Co P S余量最大 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0.02 0.010 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 0.1%，城市空气含硫量不超过 0.25g/m3,燃料油的含硫量不超过 0.5%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℃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：冷加工冷加工的哈氏 B-2 合金必须经过固溶处理，由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 15%时，使用前要固溶处理4：热处理固溶热处理温度要控制在 1060~1080℃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；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由于易析出β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 120℃； 焊丝直径φ2.4、φ3.2；焊接电流 90~150A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 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/）试验环境典型 316AL-6XNInconel625C-276（沸腾）基本焊接基本焊接基本金基本焊接金属试样试样金属 试样试样属 试样金属 试样试样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0.0030.2771.020.1771.629.441.060.0030.2620.9910.1551.589.441.060.00360.1160.2770.0070.7512.140.6090。