无锡亨特镍合金公司生产的常用合金简介


1.合金 Inconel
INCOLOY和INCONEL是美国超合金公司的专利产品incoloy耐热镍铬铁合金,Inconel镍铬铁耐热耐蚀合金Incoloy和Inconel是the InternationalNickel Co.公司的注册商标。Incoloy适用于低温下各种浓度的硫酸;在浓度为50%~70%的苛性碱(如NaOH)溶液中,具有良好的耐蚀性,不产生应力腐蚀开裂。Inconel适用于含Cl—的各种溶液和酸类,以及浓度<70%的苛性碱等许多介质。
此合金具有以下特性:
1.对氧化和还原环境的各种腐蚀介质都具有非常出色的抗腐蚀能力
2.优秀的抗点腐蚀和缝隙腐蚀的能力,并且不会产生由于氯化物引起的应力腐蚀开裂
3.优秀的耐无机酸腐蚀能力,如硝酸、磷酸、硫酸、盐酸以及硫酸和盐酸的混合酸等
4.优秀的耐各种无机酸混合溶液腐蚀的能力
5.温度达40℃时,在各种浓度的盐酸溶液中均能表现出很好的耐蚀性能
6.良好的加工性和焊接性,无焊后开裂敏感性
7.具有壁温在-196~450℃的压力容器的制造认证
8.经美国腐蚀工程师协会NACE 标准认证(MR-01-75)符合酸性气体环境使用的最高标准等级VII
Inconel 625 的金相结构:
625为面心立方晶格结构。当在约650℃保温足够长时间后,将析出碳颗粒和不稳定的四元相并将转化为稳定的Ni3(Nb,Ti)斜方晶格相。固溶强化后镍铬矩阵中的钼、铌成分将提高材料的机械性能,但塑性会有所降低。
Inconel 625 的耐腐蚀性:
625合金在很多介质中都表现出极好的耐腐蚀性。在氯化物介质中具有出色的抗点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和侵蚀的性能。具有很好的耐无机酸腐蚀性,如硝酸、磷酸、硫酸、盐酸等,同时在氧化和还原环境中也具有耐碱和有机酸腐蚀的性能。有效的抗氯离子还原性应力腐蚀开裂。在海水和工业气体环境中几乎不产生腐蚀,对海水和盐溶液具有很高的耐腐蚀性,在高温时也一样。焊接过程中无敏感性。在静态或循环环境中都具有抗碳化和氧化性,并且耐含氯的气体腐蚀。
Inconel 625 应用范围应用领域有:
软化退火后的低碳合金625广泛的应用于化工流程工业,较好的耐腐蚀性和高强度使之能作为较薄的结构部件。625合金可以应用于接触海水并承受高机械应力的场合。典型应用领域:
1.含氯化物的有机化学流程工艺的部件,尤其是在使用酸性氯化物催化剂的场合
2.用于制造纸浆和造纸工业的蒸煮器和漂白池
3.烟气脱硫系统中的吸收塔、再加热器、烟气进口挡板、风扇(潮湿)、搅拌器、导流板以及烟道等
4.用于制造应用于酸性气体环境的设备和部件
5.乙酸和乙酐反应发生器
6.硫酸冷凝器
2. 蒙乃尔合金
镍合金又称蒙乃尔合金,是一种以金属镍为基体添加铜、铁、锰等其它元素而成的合金。蒙乃尔合金耐腐蚀性好,呈银白色,适合作边丝材料。
蒙乃尔合金的用途:
蒙乃尔400合金的组织为高强度的单相固溶体,它是一种用量最大、用途最广、综合性能极佳的耐蚀合金。此合金在氢氟酸和氟气介质中具有优异的耐蚀性,对热浓碱液也有优良的耐蚀性。同时还耐中性溶液、水、海水、大气、有机化合物等的腐蚀。该合金的一个重要特征是一般不产生应力腐蚀裂纹,切削性能良好。
耐蚀性能:
该合金在氟气、盐酸、硫酸、氢氟酸以及它们的派生物中有极优秀的耐蚀性。酸介质:M400在浓度小于85%的硫酸中都是耐蚀的。M400是可耐氢氟酸中为数极少的重要材料之一。水腐蚀:M400合金在多数水腐蚀情况下,不仅耐蚀性极佳,而且孔蚀、应力腐蚀等也很少发现,腐蚀速度小于0.025mm/a高温腐蚀:M400在空气中连续工作的最高温度一般在600℃左右,在高温蒸汽中,腐蚀速度小于0.026mm/a。氨:由于蒙乃尔400合金镍含量高,故可耐585℃以下无水氨和氨化条件下的腐蚀。
产品应用:
核工业用于制造铀提炼和同位素分离的设备,动力工厂中的无缝输水管、蒸汽管,海水交换器和蒸发器,硫酸和盐酸环境,原油蒸馏,在海水使用设备的泵轴和螺旋桨,核工业用于制造铀提炼和同位素分离的设备,制造生产盐酸设备使用的泵和阀。
蒙乃尔K500(K500、NCu30-2-1、 UNS N05500)合金除具有高强度、耐腐蚀、无磁性等优异的机械性能外,还具有蒙乃尔400同样的耐蚀性。能作为泵轴材料,适用于较恶劣的高硫、高蜡油层的地质开采条件下工作。由于该合金没有塑-脆转变温度,所以非常适用于各种低温设备。此合金主要用于泵轴和阀杆、输送器刮刀、油井钻环、弹性部件、阀垫等。适用于石油、化工造船、制药、电子部门。
化学成分:
该合金的化学成分大体与蒙乃尔400相同,最大的差别是含有2.3-3.15%的Al和0.35-0.86%的Ti,此合金的组点除有弥散的Ni3(Al,Ti)沉淀相析出外,其他与蒙乃尔400相同。
耐蚀性能:
一般固溶态的蒙乃尔K500耐蚀性与蒙乃尔400合金基本相同,因此,有关蒙乃尔400的耐蚀性数据完全可以适用于蒙乃尔K500合金。由于该合金在流动海水中的低腐蚀速度和该合金的高强度,因此,该合金特别适用于制造耐海水腐蚀的离心泵轴。
机械性能:
该合金没有塑-脆转变温度,所以非常适用于制造各种低温设备,焊接可提高合金的强度,但降低合金的塑性。因此,为了保持高塑性,蒙乃尔K500合金焊后需进行热处理。
产品应用:
阀杆,泵轴和叶轮,输送器刮刀,油井钻环,弹性部件,阀垫。
3.双相钢
1、双相钢指的是双相不锈钢
双相钢的分类应该有很多。所谓双相不锈钢是在其固淬组织中铁素体相与奥氏体相各占一半,一般最少相的含量也许要达到30%。
由于两相组织的特点,通过正确控制化学成分和热处理工艺,使DSS兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。
1、与奥氏体不锈钢相比,双相不锈钢的优势如下:
(1)屈服强度比普通奥氏体不锈钢高一倍多,且具有成型需要的足够的塑韧性。采用双相不锈钢制造储罐或压力容器的壁厚要比常用的奥氏体减少30-50%,有利于降低成本。
(2)具有优异的耐应力腐蚀破裂的能力,即使是含合金量最低的双相不锈钢也有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀破裂的能力,尤其在含氯离子的环境中。应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。
(3)在许多介质中应用最普遍的2205双相不锈钢的耐腐蚀性优于普通的316L奥氏体不锈钢,而超级双相不锈钢具有极高的耐腐蚀性,再一些介质中,如醋酸,甲酸等甚至可以取代高合金奥氏体不锈钢,乃至耐蚀合金。
(4)具有良好的耐局部腐蚀性能,与合金含量相当的奥氏体不锈钢相比,它的耐磨损腐蚀和疲劳腐蚀性能都优于奥氏体不锈钢。
(5)比奥氏体不锈钢的线膨胀系数低,和碳钢接近,适合与碳钢连接,具有重要的工程意义,如生产复合板或衬里等。
(6)不论在动载或静载条件下,比奥氏体不锈钢具有更高的能量吸收能力,这对结构件应付突发事故如冲撞,爆炸等,双相不锈钢优势明显,有实际应用价值。
与奥氏体不锈钢相比,双相不锈钢的弱势如下:
(1)应用的普遍性与多面性不如奥氏体不锈钢,例如其使用温度必须控制在250℃以下。
(2)其塑韧性较奥氏体不锈钢低,冷,热加工工艺和成型性能不如奥氏体不锈钢。
(3)存在中温脆性区,需要严格控制热处理和焊接的工艺制度,以避免有害相的出现,损害性能。
2、与铁素体不锈钢相比,双相不锈钢的优势如下:
(1)综合力学性能比铁素体不锈钢好,尤其是塑韧性,不象铁素体不锈钢那样对脆性敏感。
(2)除耐应力腐蚀性能外,其他耐局部腐蚀性能都优于铁素体不锈钢。
(3)冷加工工艺性能和冷成型性能远优于铁素体不锈钢。
(4)焊接性能也远优于铁素体不锈钢,一般焊前不需预热,焊后不需热处理。
(5)应用范围较铁素体不锈钢宽。
与铁素体不锈钢相比,双相不锈钢的弱势如下:
合金元素含量高,价格相对高,一般铁素体不含镍。
综上所述,可以概括地看出DSS的使用性能和工艺性能的概貌,它以其优越的力学与耐腐蚀综合性能赢得了使用者的青睐,已成为既节省重量又节省投资的优良的耐蚀工程材料。
4. Stellite合金定义
Stellite合金是一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及高温氧化的硬质合金,在我国翻译成司太立合金,即通常所说的钴基合金,Stellite合金由美国人Elwood Hayness 于1907年发明。Stellite合金是以钴作为主要成分,含有相当数量的镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛、镧等合金元素,偶而也还含有铁的一类合金。根据合金中成分不同,它们可以制成焊丝,粉末用于硬面堆焊,热喷涂、喷焊等工艺,也可以制成铸锻件和粉末冶金件。与其它高温合金不同,Stellite高温合金不是由与基体牢固结合的有序沉淀相来强化,而是由已被固溶强化的奥氏体fcc基体和基体中分布少量碳化物组成。铸造Stellite高温合金却是在很大程度上依靠碳化物强化。纯钴晶体在417℃以下是密排六方(hcp)晶体结构,在更高温度下转变为fcc。为了避免Stellite高温合金在使用时发生这种转变,实际上所有Stellite合金由镍合金化,以便在室温到熔点温度范围内使组织稳定化。Stellite合金具有平坦的断裂应力-温度关系,但在1000℃以上却显示出比其他高温下具有优异的抗热腐蚀性能,这可能是因为该合金含铬量较高,这是这类合金的一个特征。
固溶处理,温度通常为1150℃左右,使所有的一次碳化物,包括部分MC型碳化物溶入固溶体;然后再在870-980℃进行时效处理,使碳化物(最常见的为M23C6)重新析出。
Stellite合金的耐磨损性能:
合金工件的磨损在很大程度上受其表面的接触应力或冲击应力的影响,在应力作用下表面磨损随位错流动和接触表面的互相作用特征而定。对于Stellite合金来说,这种特征与基体具有较低的层错能及基体组织在应力作用或温度影响下由面心立方转变为六方密排晶体结构有关,具有六方密排晶体结构的金属材料,耐磨性是较优的。此外,合金的第二相如碳化物的含量、形态和分布对耐磨性也有影响。由于铬、钨和钼的合金碳化物分布于富钴的基体中以及部分铬、钨和钼原子固溶于基体,使合金得到强化,从而改善耐磨性。在铸造Stellite合金中,碳化物颗粒尺寸与冷却速度有关,冷却快则碳化物颗粒比较细。砂型铸造时合金的硬度较低,碳化物颗粒也较粗大,这种状态下,合金的磨料磨损耐磨性明显优于石墨型铸造(碳化物颗粒较细),而粘着磨损耐磨性两者没有明显差异,说明粗大的碳化物有利于改善抗磨料磨损能力。
备注:Stellite是美国Deloro Stellite公司的商标。
5. 哈氏合金
美国哈氏合金国际公司(HaynesInternational,Inc.)公司前身的Haynes Stellite Work(哈茨钴铬钨工厂)于1921年创立于美国印地安那州 Kokomo,距今已有91年历史,在九十余年经历的生产和研究中不断创新与发明,从而在高合金领域稳居世界首位。Haynes 国际公司注重产品的生产和开发。主要从事高质量的耐腐蚀和耐高温镍-钴合金的开发和生产。同时,公司的专家技术人员在全球范围内提供进一步的客户服务和技术支持。Haynes公司的服务中心及分支机构能为客户及时提供板材、棒材、管材、管材、锻件、法兰和连接件等。
哈氏合金(Hastelloy alloy) :
哈氏合金是镍基合金的一种,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,在国外已广泛应用于石油、化工、环保等诸多领域。
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
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-3
C系列:C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) →C-2000(00Cr20Mo16)
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
NiCr Mo Fe C Si CoMnP S W V Cu Nb+Ta
N10665 (B-2) 基 ≤1.0 26.0~30 ≤2.0≤0.02 ≤0.10 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03
N10276 (C-276) 基 14.5~16.5 15.0~ 17.04.0~7.0 ≤0.01 ≤0.08 ≤2.5 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03 3.0~ 4.5 ≤0.035
N06007 (G-3) 基 21.0~23.5 6.0~ 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。
四、材料的力学性能
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
元素 Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co P S
最小余量 0.4 1.6 26.0
最大 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0.02 0.010
四、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
试验环境(沸腾)腐蚀率(毫米/)
典型316 AL-6XN Inconel625 C-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 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45%蚁酸 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10%草酸 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20%磷酸 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10%氨基磺酸 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10%硫酸 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
10%碳酸氢钠 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 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。
“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/a)
典型316 C-276
7%硫酸破坏 0.67
3%盐酸
1%CuCl2
1%FeCl3
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
试验溶液弯曲U形试样试验时间(Hours)和试验结果
典型316 AL-6XN Inconel 625 C-276
42%MgCl2(沸腾) 失败(24小时) 兼有(1000小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时)
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℃)
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 (℃) 屈服强度σ0.2 (Mpa) 抗拉强度σb (Mpa) 延伸率δ5 (%)
-196 565 965 45
-101 480 895 50
21 415 790 50
93 380 725 50
204 345 710 50
316 315 675 55
427 290 655 60
538 270 640 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(℃) V形槽试样冲击功(J)
-196 245
21 325
200 325
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。
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。
哈氏合金发展过程
1、哈氏合金来自Hastelloy,始于哈氏B合金,应用于航空器的火箭喷嘴;随后的哈氏C合金在化工工业,石油化工,核能源工业及制药行业得到应用与推广;紧接着的哈氏X合金表现出了极好的耐高温性能,伴随着喷气式飞机工业的急速增长。
2、由于早期的哈氏合金B,哈氏合金C,以及哈氏合金X合金需要焊接后固溶处理,否则,焊接热影响区的耐腐蚀性能会大大降低;所以上述合金已经逐渐被改进或不再使用;
3、影响上述材料焊接性能的关键原因在于C,Si含量,由于精炼技术的出现与提高,哈氏合金焊接方面的问题得以改善,于是出现很多现在正在推广使用的改进型的哈氏B系列,哈氏C系列合金等,非常遗憾的是很多哈氏合金的生产与推广单位反而将前期的哈氏合金取代后来改进的哈氏合金,不仅不降低C,Si含量,反而回到以前高Si,高C含量上;特殊钢事业的推广任重道远。
4、耐还原性介质的哈氏B系列合金在哈氏B牌号的基础上进行改进,改进的侧重点包括极低的C,Si含量改善焊接区域的性能,进一步合金化思路,纯净化钢水思路的应用等,这样哈氏合金B系列出现哈氏B-2,哈氏B-3,哈氏B-4合金;其中哈氏B-2合金一定程度上解决了焊接区域性能问题;哈氏B-3解决了哈氏B-2容易析出Ni-Mo沉淀硬化的缺点,极大的改善了热加工与冷加工性能。
5、还原性环境应用材料哈氏B系列改进过程中;在氧化还原复合环境中的哈氏C系列合金也在持续改进,其中哈氏C276合金由于更低的C,Si含量而一定程度上改进了焊接区域性能问题,但是仍旧不太满意,加上加工性能没能加大改善;而哈氏C22材料较彻底解决了焊接区域的耐腐蚀问题,加工性能问题,更主要是在材料成本不提高的基础上解决的,所以哈氏C22材料是哈氏C系列中性价比最高的材料,以后必将更大批量的应用;而新近开发的哈氏C2000材料在合金中加入了Cu,这拓展了哈氏C合金在还原性环境中的腐蚀能力,为更安全的使用,为更高的设备寿命要求,新工艺试制场合提供了可能。
C-22哈氏合金激光焊焊缝成形影响因素分析:
Hastelloy~C-22哈氏合金。该合金是一种超低碳型Ni-Cr-Mo-W合金,具有良好的热稳定性,其焊接区域抗腐蚀性与母材相近。C-22哈氏合金比其他Ni-Cr-Mo合金具有更好的总体抗腐蚀性能,良好的抗点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂能力,可适用于各种强氧化性环境,如湿氯、硝酸等。
Hastelloy B系列镍一钼合金:
主要是针对盐酸开发的,在还原性介质中具有很好的抗腐蚀性,可以耐任何浓度和常温至沸点的全温度范围内的盐酸腐蚀。在中等浓度以下的硫酸溶液中有很好的耐蚀性。对氯化氢气体、磷酸、醋酸等也有良好的耐蚀性。Hastelloy B系列合金不含铬,只能在还原性介质中使用。
哈氏合金在焊接时,特别要注意控制层间温度和热输入量.不容许摆动,对焊接保护用惰性气体的要求比不锈钢高.允许使用气体透镜和较大直径的焊枪喷嘴哈氏合金B2不允许采用埋弧焊,焊接电流为直流电,母材应接在阳极,金属表面没有水份时不需焊前预热.层间温度不超过100 C,焊后不需作热处理,应避免在预应力作用下进行焊接和热处理。
醋酸装置使用了两种锆材,锆702和锆705 锆材强度低、疲劳强度差、延展性差。在环境温度下硬度较低,通常显示各向异性和缺口脆性。当被分成小块如加工切削和呈粉末时.易燃。要求对这些粉末和切削进行适当处理、保存.焊接时可能发生氢脆。锆材在变形5 时需进行热处理。应限制锆材的弯曲半径.当板材加工成封头或片材加工成塔盘时,表面瞎损易产生破裂锆材切割时可能会由于发生氧化而产生污染.需用机加工(或锯)方法加以避免。焊接时与空气接触,锆材易发生脆化。在焊接和热处理期间必须特别注意防止锆污染.焊接熔池和母材必须用惰性气体(氩气和氦气)保护,直到各焊接组件冷却至暴露在空气中不发生变色为止
锆材牌号
按照ASTM标准,普通工业用锆材有主要4种牌号,分别为:Zr R60702,Zr R60704,Zr R60705,Zr R60706。通常用于制造仪表的锆材牌号为ZrR60702(锆702)和ZrR60705(锆705)。目前锆702,锆705均依靠进口,主要供应商为美国wah Chang(华昌)公司,该公司为全世界最大的锆及锆合金生产商,锆702,锆705为其专利产品。锆702是未合金化的锆合金,锆704是铮锡合金,锆705是铮铌合金,是在锆702的基础上添加2.O ~3.O%的铌,因此,锆705比锆702在防腐能力不降低的条件下,具有更好的机械强度和性能。锆706为最新的锆合金,其各种性能更为优越,需求量在不断增加。醋酸装置中用到的锆材牌号主要为Zr R60702和Zr R60705,一般情况下采用锆702,在需要高强度的场合(例如动设备和阀门)可以采用锆705。锆材的化学成分及拉伸性能如表2,表3所列。
当前中国锆材标准有YS/T397—1994《海绵锆》、GB/T8767—1988《核工业用锆及锆合金铸锭》、GB/T8768—1988{核工业用锆及锆合金无缝管》、GB/T8769—1988~核工业用锆及锆合金棒材和线材》。
HC.2000合金材料板材切割采用氩气保护等离子切割。HC-2000合金含钼量很高,它的变形抗力和回弹较大,一旦冷作硬化,就不能卷下去,如继续,冷作硬化加重,有裂纹产生,必须进行固溶处理
(1 149℃进行完全的固溶退火然后水淬。)和酸洗后再继续成形,成形时必须防铁离子和油污染。
主要采用手工填丝钨极氩弧焊,手工电弧焊仅用于异种钢(HC-2000与16MnR)。HC.2000之间的焊接,焊接方法GTAW,层次1~2,填充材料HC2000 62.4 mm,焊接电流的极性直流正接,电流100~140 A,电弧电压12~14 V,焊接速度80~100 mm/min,其余层次,填充材料HC2000西3.2 mm,电流150~180 A,电弧电压14~16 V,焊接速度120~140 mm/min。保护气体流量为12~17L/min。使用太大的流量可能导致紊流及产生不希望的焊缝冷却。
焊接时应注意的事项:(1)连接区域的清洁、准备工作对焊接抗腐蚀镍基合金来说是非常重要的。坡口要用粗沙打出25 mm区域的光亮金属。焊件和焊丝在焊接之前必须彻底清洁。以避免热裂纹和气孔的产生。(2)在施焊中,应严格控制焊接线能量,采用小电流,高的焊接速度,防止熔池过热,造成晶粒粗大。对于HC-2000合金,线能量不应超过15 kJ/C1TI,层间温度不超过93℃。(3)在焊接中,适当调整焊接参数,焊枪做小摆动,使焊缝中问始终成高点,让焊剂不向两边流动,形成凸起端面焊道减少拘束度,避免产生中间裂纹。这一点与焊接不锈钢、低合金钢经常出现的凹断面
焊道不同。
HC.2000哈氏合金容器的设计制造尚属首次,通过这次设计制造,总结摸索出以下一些特点:(1)合理的选择焊接坡口,焊接材料;增加必要的检验要求。(2)制定严格的工艺,减少冷作硬化和消除冷作硬化的不良影响。(3)制造中各个工序严格控制防止铁离子、硫、硫化物、磷等污染。(4)焊接时,层间温度要控制在93℃以下,不能过热。形成凸起端面焊道减少拘束度。在进行根部焊道焊接时要用100%氩气背面保护。
哈氏合金C276 管道的焊接工艺:
1 坡口制备及清理 管子切割用机械方法, 坡口加工采用坡口机或砂轮打磨, 焊前必须清理彻底油、漆等所有杂质, 清理范围为坡口两侧及背面50~ 100 mm , 包括钝边、坡口内侧, 清理方法可用丙酮或酒精等有机溶剂擦洗, 擦洗完毕, 用不锈钢丝刷刷净清理。
2 接头形式 对焊接头采用V 形坡口(坡口角度80°±5°, 钝边0.5 ±0.5, 组对间隙1±0.5 )。
3 焊接材料 焊丝采用ERNiCrMo 24Υ2.0 mm , 其化学成份和机械性能见表2、表3, 保护气体纯度不低于99.99% 。
5 焊接要点 (1) 底层焊接时, 坡口两侧粘贴的白胶布应反贴, 否则焊前必须用丙酮清洗干净。(2) 焊接时选用较少的线能量, 焊丝前端(受热端) 必须处于气体保护中, 以连续送丝为宜, 杜绝断续送丝, 同时应避免用焊丝搅拌熔池。焊接全过程均宜采用短弧焊接, 控制好层间温度。收弧时将弧坑填满, 且滞后30 s 停气, 防止热裂纹产生。(3) 所有钨极应避免与熔池和焊丝接触, 尽可能缩短电弧长度, 防止焊缝夹钨。(4) 保证合适的焊接速度。速度慢, 焊缝金属线能量较大, 使焊缝金属合金元素烧损较多, 焊接热影响区产生过热组织, 故晶粒粗大, 焊接接头物理性能下降。速度快, 熔池保护不好, 熔池金属冶金反应差,焊缝温度偏低, 焊缝边缘融合不好, 易产生弧坑裂纹。
设备制造场地应与其它材料分开,哈氏合金材料零部件应单独存放,不得与碳素钢材料及零部件混放。哈氏合金C一276设备产生锈点,一般都是由于嵌入的铁所致,所以为防止腐蚀,设备
制造场地应与其它材料分开。
哈氏合金C一22的焊接
焊材选用美国技术合金公司的Techall0v 622(ASME SFA 5.14 ERNiCrMo一10)焊丝,其化学成分。这种焊材还适合作为一种超合金焊材用于连接不锈钢和镍基合金或在钢铁材料上进行堆焊,堆焊层作为耐蚀层或镍基合金复合钢板焊接的过渡层。用含铌的焊材焊接含氮的双相不锈钢或奥氏体不锈钢时,有可能导致氮铌化合物的析出而影响焊后材料的性能,为了避免出现这种现象,也可选用不含铌的C一22合金作为焊材。
为了利于根部焊透和防止坡口边缘产生未熔合,坡口角度要大一些(60。~70。),钝边要小一些
(0.5~1.5 mm),根部间隙稍宽(不小于2.4 mm)。母材表面和焊丝表面必须清洁。防止污染物质熔
入焊缝。
焊后热处理 C一22合金焊后不推荐做650 oC的焊后消除应力热处理,只能进行1 120 oC的固溶处理。
焊接特点:(1)镍基合金焊接熔池十分黏稠,增大焊接电流不能明显改善金属的流动性。 (2)镍基合金焊接只能形成浅熔深,在焊接过程中不要采取校正方法来改变这种浅熔深。(3)与焊接碳钢、不锈钢通常形成的凹形焊道不同。镍基合金的焊道表面要求呈凸形,以防止出现结晶热裂纹。第1层根部焊道可能会出现结晶开裂,可采取小电流多填丝的方法消除。(4)手工钨极氩弧焊操作时,填充焊丝的送入不应直接浸入熔池.应使填充焊丝位于钨极的前方边熔化边送进。焊丝端头要始终处于氩气保护之中。熄弧时要多填加些焊丝,使焊道厚度增大。(5)由于镍基合金的特性及焊接电流的限制,焊
焊接工艺参数 镍基合金焊接熔池的特点是液态金属流动性差。熔深浅。即使增大焊接电流也不能改善熔池液态金属流动性和增加熔深。由于镍基合金导热性差,大电流焊接熔池高温停留时间长,因而焊缝和热影响区容易过热致使晶粒粗大,增大热裂纹敏感性。对于含Cr。Mo的镍基合金可能会产生中温敏化。使耐蚀性能和力学性能下降。基于镍基合金的上述特点。应严格限制焊接热输入。采用小直径焊材小电流多层多道不摆动焊接。钨极氩弧焊的热输入不应超过8 kJ/cm~ ,道间温度不应
超过93 cI=。不用焊前预热。
四、镍-铬合金(Inconel600、ALLOY600、UNS N06600)
此合金兼有耐蚀、耐热、抗氧化且易加工、焊接等性能特点
耐蚀性能
UNS N06600合金在大气、水和蒸汽介质中耐蚀性极佳,在一些弱酸、稀的氧化和还原性酸中,耐蚀性也很好。在各种弱有机酸中,腐蚀率也很低。例如:在室温醋酸中,腐蚀率在0.0025---0.1mm/a.此合金特别耐碱的腐蚀,如在NaOH中,NaOH浓度可达80%,当NaOH中有硫化物
时,其耐蚀性优于纯镍,在150℃硫化钠中试验,年腐蚀率为0.1mm,,它还耐各种中性、苛性盐的腐蚀,在一些强酸中,UNS N06600合金的耐蚀性不良,如在H3PO4、、H2SO4中,仅能用于室温条件下;在盐酸、氢氟酸中仅能用于浓度非常稀的条件下;室温下的干氯气和干氯化氢气并不腐蚀UNS N06600,但在高温下仅能用于≤550℃HF气中。
产品应用
此合金具有强韧、耐蚀的综合性能,广泛用于化学等工业中。例如用于制造加热器、换热器、蒸发器、蒸馏釜、蒸馏塔、脂肪酸处理用冷凝器、处理松香亭酸用设备等。由于合金在高温下还具有高强度和良好的抗氧化性,因而还可用于热处理工业,制造各种结构件。在核动力工业中,该合金具有良好的耐高温高压水的腐蚀性能,因此也是用于轻水堆核电厂的重要结构材料,产品有板、棒、丝、带、管材
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