2016-03-03 10:22:27

　　哈氏合金國際公司

　?。℉aynes International,Inc.）

　　公司前身的Haynes Stellite Work 哈氏合金(哈茨鈷鉻鎢廠)成立于1921年美國印度安那州 Kokomo，它有91年的歷史，在90多年的生產0多年的生產和研究，在高合金領域排名世界第一。

　　Haynes 注重產品生產開發的國際公司。

　　Haynes 國際公司注重產品的生產和開發。主要從事高質量耐腐蝕、耐高溫鎳鈷合金的開發和生產。同時，公司的專家和技術人員在全球范圍內提供進一步的客戶服務和技術支持。Haynes公司的服務中心和分支機構可及時為客戶提供板材、棒材、管材、管材、鍛件、法蘭及連接件等。

　　哈氏合金

　　(Hastelloy alloy) 目前哈氏合金主要分為鎳基合金B、C、G鐵基主要用于三個系列Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不銹鋼、非金屬材料等不能使用的強腐蝕介質已廣泛應用于石油、 化工、環保等諸多領域。

　　哈氏合金(Hastelloy alloy)

　　一、目前主要分為B、C、G鐵基主要用于三個系列Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不能使用的強腐蝕介質，如不銹鋼和非金屬材料。

　　哈氏合金牌號

　　為了提高哈氏合金的耐腐蝕性和冷熱加工性能，哈氏合金先后進行了三次重大改進，其發展過程如下：

　　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)

　　目前第二代材料應用最廣泛N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)、N06455(C-4)和N06985(G-3)。

　　二、典型的哈氏合金化學成分

　　材料的化學成分

　　Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn P 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~ 17.0 4.0~7.0 ≤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~ 8.0 18.0~21 ≤0.015 ≤1.0 ≤5.0 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03 ≤1.5 1.5~2.5 ≤0.50

　　三、力學性能

　　哈氏合金的力學性能非常突出，它具有強度高、韌性高、加工難度大、應變硬化傾向強的特點。變形率達到15%時，約為18-8不銹鋼的兩倍。變形率達到15%時，約為18-8不銹鋼的兩倍。隨著變形率的增加，哈氏合金仍有中溫敏化區。哈氏合金在高溫下容易吸收有害元素，降低其機械性能和耐腐蝕性。

　　材料的力學性能

　　常用的哈氏合金

　　1：Hastelloy B-2 alloy(哈氏B-2合金)

　　耐蝕性能

　　哈氏B-碳含量和硅含量極低Ni-Mo合金減少了碳化物等相在焊縫和熱影響區的沉淀，確保即使在焊接狀態下也具有良好的耐腐蝕性。

　　哈氏B-2合金在各種還原介質中具有優異的耐腐蝕性，能承受任何溫度和鹽酸濃度的耐腐蝕性。

　　哈氏B-2合金在各種還原介質中具有優異的耐腐蝕性，能承受任何溫度和鹽酸濃度的耐腐蝕性。當非氧化硫酸、磷酸、高溫醋酸、甲酸等有機酸、溴酸和氯化氫具有優異的耐腐蝕性時，也能抵抗鹵素催化劑的腐蝕。因此，哈氏B-2合金通常用于鹽酸蒸餾和濃縮等各種苛刻的石化工藝；乙苯烷基化和低壓堿合成醋酸。

　　但在哈氏B-在合金多年的工業應用中發現:(1)哈氏B-對晶間腐蝕性能影響較大的兩個敏化區：1200~1300℃550~900的高溫區℃哈氏B-由于枝晶偏析，金屬間相和碳化物沿晶界沉淀在合金焊縫金屬和熱影響區，使其對晶間腐蝕更加敏感；(3)哈氏B-2合金溫度穩定性差。當哈氏B-當合金中的鐵含量降至2%以下時，合金對β相（即Ni4Mo相，一種有序的金屬間化合物)變化敏感。650~750合金℃在溫度范圍內停留時間稍長，β瞬間生成。β相的存在降低了哈氏B-2合金的韌性使其對應力腐蝕敏感，甚至導致哈氏B-在原材料生產(如熱軋)和設備制造過程中(如哈氏)合金B-焊接合金設備焊接后的整體熱處理B-2合金設備在服務環境中開裂。如今，中國和世界各國指定的哈氏B-常壓沸騰鹽酸法是合金抗晶間腐蝕性能的標準試驗方法，評價方法為失重法。因為哈氏B-2合金是一種耐鹽酸腐蝕的合金，因此常壓沸騰鹽酸法檢測哈氏B-2合金晶間腐蝕傾向相當不敏感。國內科研機構采用高溫鹽酸法B-2合金研究發現：哈氏：B-合金的耐腐蝕性不僅取決于其化學成分，還取決于其熱處理的控制過程。當熱加工工藝控制不當時，哈氏B-2合金不僅晶粒生長，而且淀水也很高Mo的σ此時，哈氏B-粗晶粒板與正常板的晶界浸蝕深度相差約為2倍。

　　物理性能

　　密度：9.2g/cm3, 熔點：1330~1380℃，磁導率：(℃，RT)≤1.001

　　化學成分

　　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

　　制造和熱處理

　　加熱

　　對于哈氏B-2合金來說，在加熱前和加熱過程中保持表面清潔并遠離污染物是非常重要的。如果哈氏B-在含硫、磷、鉛或其它低熔點金屬污染物的環境中加熱合金，

　　哈氏合金鑄件

　　這些污染物的來源主要包括標記筆痕跡、溫度指示漆、油脂、液體和煙氣。這種煙氣必須含硫量低；比如天然氣和液化石油氣含硫量不超過0.1%，城市空氣含硫量不超過0.25g/m三、燃料油硫含量不超過0.5%合格。這種煙氣必須含硫量低；比如天然氣和液化石油氣含硫量不超過0.1%，城市空氣含硫量不超過0.25g/m三、燃料油硫含量不超過0.5%合格。

　　加熱爐的氣體環境要求為中性環境或輕還原環境，不能在氧化還原之間波動。爐內火焰不能直接影響哈氏族B-2合金。同時，材料應以最快的加熱速度加熱到所需的溫度，即加熱爐的溫度應上升到所需的溫度，然后放入爐中加熱。

　　熱加工

　　哈氏B-900~1160合金℃熱加工應在范圍內進行，加工后應用水淬火。熱加工后應退火，以保證最佳耐腐蝕性。

　　冷加工

　　冷加工加工B-合金必須固溶。成型設備應仔細考慮，因為其加工硬化率遠高于奧氏體不銹鋼。若實施冷成型工藝，則需進行等級退火。冷加工變形超過15%時，使用前應固溶。

　　熱處理

　　固溶熱處理溫度應控制在1060~1080℃水冷淬火或材料厚度為1.5mm為了獲得最佳的耐腐蝕性，可以快速冷卻。在任何加熱操作過程中，操作過程中提前清潔。哈氏合金材料或設備部件在熱處理中應注意以下問題：不銹鋼加固環應用于防止設備部件熱處理變形；嚴格控制裝載溫度、加熱和冷卻時間；裝載前，預處理熱處理件，防止熱裂紋；熱處理后，熱處理件應為100%PT；熱處理過程中發生熱裂紋，經打磨消除后需要補焊的，應采用專用補焊工藝。

　　除垢

　　哈氏B-磨削合金表面的氧化物和焊縫附近的污漬。

　　由于哈氏B-2合金對氧化介質敏感，因此在酸洗過程中會產生更多的氮氣。

　　機加工

　　哈氏B-2合金應在退火狀態下進行機械加工，并對其加工硬化有清晰的認識。例如，與標準奧氏體不銹鋼相比，表面切割速度慢，表面硬化層進料量大，刀具應連續工作。

　　焊接

　　哈氏B-合金焊縫金屬和熱影響區容易沉淀β相而導致貧Mo，因此，哈氏容易產生晶間腐蝕B-2合金焊接工藝應謹慎制定，嚴格控制。

　　一般焊接工藝如下：焊料的選擇ERNi-Mo7；焊接方法GTAW；控制層間溫度不大于1200℃；焊絲直徑φ2.4、φ3.2.焊接電流90~150A。同時，焊絲、焊接件坡口及相鄰部位應進行去污脫脂。

　　哈氏B-2合金的熱傳導系數遠小于鋼。如果選擇單V坡口，坡口角度應為70°熱輸入量較低。焊后熱處理可消除殘余應力，提高抗應力腐蝕斷裂性能。

　　2： Hastelloy C-276合金(哈氏C-276合金)

　　耐蝕性能

　　哈氏C-276合金屬于鎳鉬鉻鐵鎢鎳基合金。它是現代金屬材料中最耐腐蝕的。耐濕氯、各種氧化氯、氯化鹽溶液、硫酸和氧化鹽在低溫和中溫鹽酸中具有良好的耐腐蝕性。因此，近30年來，廣泛應用于化工、石化、煙氣脫硫、紙漿、造紙、環保等惡劣腐蝕環境。

　　哈氏C-276合金的各種腐蝕數據都是典型的，但不能作為規范，特別是在不明環境中，必須經過試驗才能選材。哈氏C-276合金不夠Cr熱濃硝酸等耐強氧化環境的腐蝕。該合金的產生主要針對化工環境，特別是在混合酸的情況下，如煙氣脫硫系統的出口管。下表是四種合金在不同環境下的腐蝕比較試驗。(所有焊接樣品均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

　　哈氏合金鑄件

　　基本 金屬試樣 焊接 試 樣 基本 金屬 試樣 焊接 試 樣 基本 金屬 試樣 基本 金屬 試樣 焊接 試 樣

　　20%醋酸 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006

　　45%蟻酸 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 0.50

　　3

　　10%碳酸氫鈉 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055

　　哈氏C-在這種環境下，276合金可用作燃煤系統的煙氣脫硫部件C-276是最耐腐蝕的材料。下表是C-276合金和典型的316腐蝕對比試驗在煙氣模擬系統綠色死亡溶液中。

　　綠色死亡溶液在腐蝕對比試驗中

　　綠色死亡溶液 （沸騰） 腐蝕率 (mm/a)

　　典型316 C-276

　　7%硫酸 破壞 0.67

　　3%鹽酸

　　1%CuCl2

　　1?Cl3

　　從上表可以看出，C-合金對氯離子酸鹽溶液具有良好的耐腐蝕性。

　　哈氏C-276合金中Cr、Mo、W的加入將C-276合金的耐點蝕性和間隙腐蝕性大大提高。

　　哈氏C-276合金中Cr、Mo、W的加入將C-276合金的耐點蝕性和間隙腐蝕性大大提高。C-因此，276合金在海水環境中被認為是惰性的C-276廣泛應用于海洋、鹽水和高氯環境，甚至強酸和低氯環境PH值情況下。下表Cl3(按ASTM標準G-48執行)溶液中間隙腐蝕的比較。

　　間隙腐蝕

　　合金 間隙腐蝕產生溫度

　　°F °C

　　典型316 27 2.5

　　AL-6XN 113 45

　　Inconel625 113 45

　　C-276 140 60

　　C-276合金含量高Ni和Mo對氯離子應力腐蝕斷裂也有很強的抵抗力，下表是四種金屬在不同含氯離子溶液中的應力腐蝕斷裂試驗。

　　氯離子應力腐蝕斷裂試驗

　　試驗溶液 彎曲U型樣品試驗時間（Hours）和試驗結果

　　典型316 AL-6XN Inconel 625 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) 失敗(100小時) 抵抗(1000小時) 抵抗(1000小時)

　　哈氏合金管

　　抵抗(1000小時)

　　26%NaCl(沸騰) 失敗(300小時) 抵抗(1000小時) 抵抗(1000小時) 抵抗(1000小時)

　　二、物理性能

　　密度：8.90g/cm3, 比熱：425J/kg/k, 彈性模量：205Gpa(21℃)

　　三、機械性能

　　典型的C-如下表所示，276合金的拉伸試驗結果為1150℃水急冷退火。

　　力學性能試驗值

　　溫 度 (℃) 屈服強度σ0.2 (Mpa) 抗拉強度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

　　對C-冷變形加工276合金會增加其強度。沖擊試驗時，V10采用形槽沖擊樣品mm厚板(板應退火)，如果樣品是焊接樣品，則在相同的溫度范圍內，由于焊縫，會表現出一定的靈活性。沖擊試驗時，V10采用形槽沖擊樣品mm厚板（板應退火），如果樣品是焊接樣品，則在相同的溫度范圍內，由于焊縫，會表現出一定的靈活性。板沖擊試驗結果如下表所示。

　　試驗溫度（℃） V形槽試樣沖擊功（J）

　　-196 245

　　21 325

　　200 325

　　C-276合金與普通奧氏體不銹鋼具有相似的成型性能。但由于其強度大于普通奧氏體不銹鋼，在冷成型過程中應力較大。此外，該材料的加工硬化速度遠快于普通不銹鋼，因此在廣泛的冷成型過程中，應采用中途退火處理。

　　四、焊接及熱處理

　　C-276合金的焊接性能與普通奧氏體不銹鋼相似C-焊接前必須采取措施，盡量減少焊縫和熱影響區的耐腐蝕性，如鎢極氣體保護焊接（GTAW）、金屬極氣體保護焊（GMAW）、埋弧焊或其他焊接方法可以最大限度地降低焊縫和熱影響區的耐腐蝕性。但不適用于氧炔焊等可能增加材料焊縫和熱影響區碳含量或硅含量的焊接方法。

　　可參考焊接接頭形式的選擇ASME與壓力容器標準相比C-276焊接接頭的成功經驗。

　　焊接坡口最好采用機械加工方法，但機械加工會帶來加工硬化，所以焊接前需要對加工坡口進行拋光。

　　焊接時應采用適當的熱輸入速度，以防止熱裂紋。

　　在絕大多數腐蝕環境下，C-可采用焊接件的形式。但在非常惡劣的環境中，C-為了獲得最佳的耐腐蝕性，熱處理，以獲得最佳的耐腐蝕性。

　　C-焊接276合金可選用自己的焊接材料或填料金屬。如要求在C-在276焊縫中添加一些成分，如其他鎳基合金或不銹鋼。當這些焊縫暴露在腐蝕環境中時，焊條或焊絲需要與母金屬具有相同的耐腐蝕性。

　　哈氏C-固溶熱處理276合金材料包括兩個過程:(1)1040℃~1150℃加熱；(2)兩分鐘內迅速冷卻至黑色(400)℃處理后的材料具有良好的耐腐蝕性。所以只對哈氏C-276合金消應力熱處理無效。在熱處理過程中，應清理合金表面的油污等可能產生碳的污垢。

　　C-焊接或熱處理時，276合金表面會產生氧化物，使合金中的氧化物Cr降低含量，影響耐腐蝕性，應清潔表面。可用不銹鋼絲刷或砂輪浸泡在適當比例的硝酸和氫氟酸混合物中酸洗，最后用清水沖洗。

　　哈氏合金開發過程

　　哈氏合金來自Hastelloy，從哈氏B合金開始，應用于飛機火箭噴嘴；隨后，哈氏C合金在化工、石化、核能工業和制藥行業得到應用和推廣；隨后，隨著噴氣飛機行業的快速增長，哈氏X合金具有優異的耐高溫性。

　　由于早期的哈氏合金B,哈氏合金C,焊接后需要固溶，否則焊接熱影響區的耐腐蝕性會大大降低；因此，上述合金已逐步改進或不再使用；

　　影響上述材料焊接性能的關鍵原因是C,Si由于精煉技術的出現和改進，哈氏合金焊接問題得到了改善，因此，哈氏B系列和哈氏C系列合金正在推廣和使用。不幸的是，許多哈氏合金的生產和推廣單位取代了后來改進的哈氏合金，這并沒有減少C,Si相反，含量回到了以前的高度Si,高C含量；推廣特殊鋼材還有很長的路要走。

　　4.哈氏B系列耐還原介質合金在哈氏B品牌的基礎上進行改進，改進重點極低C,Si內容提高了焊接區域的性能，進一步提高了合金思維，采用了純鋼水思維，使哈氏合金B系列出現B-2,哈氏B-3,哈氏B-哈氏B-2合金在一定程度上解決了焊接區域性能問題；B-3解決了哈氏B-2容易析出Ni-Mo沉淀硬化的缺點大大提高了熱加工和冷加工的性能。

　　5.恢復環境應用材料哈氏B系列改進工藝；哈氏C系列合金在氧化還原復合環境中也在不斷改善，包括哈氏C系列合金C276合金較低C,Si焊接區域的性能有一定程度的提高，但仍不滿意，加工性能沒有提高；哈氏C22材料完全解決了焊接區域的耐腐蝕性和加工性能問題，主要是基于材料成本不增加，所以哈氏C22材料是哈氏C系列中性價比最高的材料，未來會有更多的應用；新開發的哈氏C合金中加入了2000種材料Cu,這擴大了哈氏C合金在還原環境中的腐蝕能力，為新工藝試生產提供了更安全的使用和更高的設備壽命要求。

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