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常壓沸騰鹽酸法檢測哈氏B

  哈氏合金(Hastelloy alloy)

  一、引言

  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泛應用于石油、化工、環保等領域。其品牌號和典型使用場合如下表所示。

  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)。第三代材料N10675(B-3)、N10629(B-4)、N06059(C-59)正處于推廣階段。由于冶金技術的進步,近年來出現了多個品牌~6%Mo所謂超級不銹鋼

  二、典型的哈氏合金化學成分

  三、力學性能

  哈氏合金機械性能突出,強度高,韌性高,加工難度大,應變硬化傾向強。由于冶金技術的進步,近年來出現了多個品牌~6%Mo所謂超級不銹鋼

  二、典型的哈氏合金化學成分

  三、力學性能

  哈氏合金機械性能突出,強度高,韌性高,加工難度大,應變硬化傾向強。當變形率達到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。

  四、常用哈氏合金

  1:Hastelloy B-2 alloy(哈氏B-2合金)

  一、耐腐蝕性

  哈氏B-碳含量和硅含量極低Ni-Mo合金,它減少了碳化物等相的沉淀,從而保證了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。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℃的中溫區;

  (2)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。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。

  二、物理性能

  哈氏B-合金的物理性能如下表所示。密度:9.2g/cm3, 熔點:1330~1380℃,磁導率:(℃,RT)≤1.001

  三、化學成分

  四、機械性能

  哈氏B-合金的一般機械性能如下表所示 最小機械性能值(參考)室溫DIN/ASTM標準)

  高溫下最小機械性能值:圖

  五、造與熱處理

  1: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會變脆。如果哈氏B-2合金在含硫、磷、鉛或其他低熔點金屬污染物的環境中加熱會變脆。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的硫含量不超過0.1%,城市空氣的硫含量不超過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。

  2: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。

  3: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,則必須進行等級退火。 冷加工變形超過15%時,使用前應固溶。

  4: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。

  5: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。

  6: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。

  7: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°左右,熱輸入量低。 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)

  一、耐腐蝕性

  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,但不能作為標準,特別是在未知的環境中,必須經過測試才能選擇材料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對比 自熔鎢極氬弧焊用于試驗焊接樣品。

  四種金屬在不同環境下的腐蝕對比試驗

  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

  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。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在Cl3(按ASTM標準G-48執行)溶液中間隙腐蝕的比較。 間隙腐蝕

  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。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在Cl3(按ASTM標準G-48執行)溶液中間隙腐蝕的比較。

  間隙腐蝕

  間隙腐蝕產生溫度 合金 °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

  二、物理性能

  C-如下表所示: 密度:8.90g/cm3, 比熱:425J/kg/k, 彈性模量:205Gpa(21℃)

  熱傳導率

  線膨脹系數

  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℃以水急冷退火

  力學性能試驗值

  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。

  C-276合金與普通奧氏體不銹鋼具有相似的成形性能。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。但對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

  適合使用。 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合金材料包括兩個工藝;

  (1)在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。

  3:Hastelloy C-22 Alloy(哈氏C-22合金)

  一、耐腐蝕和產品形式

  哈氏C-22合金是一種Ni-Cr-Mo合金對點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和應力腐蝕斷裂有很強的抵抗力。Ni、Cr、Mo與W的共同作用使哈氏C-22合金在氧化還原環境范圍內具有優異的耐腐蝕性。 哈氏C-22合金在大多數惡劣環境下具有突出的耐腐蝕性,對焊接或鍛造過程中晶間碳化物的沉淀和多相產生具有抵抗力。

  哈氏C-22合金廣泛應用于漂白系統、垃圾焚燒爐、化工廠、制藥廠和煙氣脫硫系統、紙漿和造紙行業的放射性垃圾儲存。 哈氏C-合金強度高,延展性好,焊接性好,成型性好ASME和ASTM標準中有一致的詳細描述。板材、帶材、管材、棒材、鍛件等。

  二、化學成分

  三、物理性能

  典型的化學成分C-22合金退火狀態下的物理性能

  四、焊接性能

  哈氏C-22合金具有良好的焊接性能。通過鎢極氣體保護焊、金屬極氣體保護焊、埋弧焊等方法易于焊接。填料金屬需要匹配的化學成分。 五、機械性能 哈氏C-22合金具有良好的熱加工性能。如下表所示,試驗板的厚度范圍為4.76mm到50.8mm.

  圖*最小 **最大

  4:Hastelloy C-59 Alloy(哈氏C-59合金)

  一、引言

  C-59是一種超低碳Ni-Cr-Mo耐腐蝕性好,機械強度高。其性質如下:

  1.在氧化還原條件下具有廣泛的耐腐蝕性;

  2.對點蝕和縫隙腐蝕具有良好的抵抗力,對氯應力腐蝕斷裂具有免疫特性。

  3.對硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸、硫酸等無機酸具有良好的耐腐蝕性;

  4.對含雜質的無機酸也有良好的耐腐蝕性;

  5、對40℃以下任何濃度的鹽酸都具有良好的耐腐蝕性;

  6許可在-196-450℃兩者用于壓力容器;

  7、被NACE標準MR-01-75 Ⅶ等級許可證用于酸氣環境。 (NACE是美印國家電子顧問委員會)

  二、化學成分

  C-59合金化學成分表如下所示。

  化學成分

  三、耐腐蝕性和應用

  C-59合金含碳量和硅含量極低Ni-Cr-Mo合金加工和焊接過程中,合金不傾向于產生中間相,因此合金可以在化學過程中氧化和還原介質。

  化學成分

  三、耐腐蝕性和應用

  C-59合金含碳量和硅含量極低Ni-Cr-Mo合金加工和焊接過程中,合金不傾向于產生中間相,因此合金可以在化學過程中氧化和還原介質。 因為含量高Ni、Cr、Mo的含量,C-59對氯離子具有良好的耐腐蝕性。氧化環境標準腐蝕試驗證實:C-59合金比其他合金多Ni-Cr-Mo合金性能更先進。C-59合金在還原環境中具有良好的耐腐蝕性,如沸騰硫酸溶液中的腐蝕率為10%Ni-Cr-Mo鹽酸環境中約1/3的合金也具有良好的耐腐蝕性。 下表為不同的腐蝕試驗。

  C-276和C-59試驗對比

  不同溶液中腐蝕試驗的三種不同合金

  下表是三種合金CPT和CCCT試驗情況

  試驗溶液:7Vol.%H2SO4 3Vol.%HCl 1%CuCl2 1?Cl3-6H2O(綠色死亡溶液), 時效24小時后,時效5℃遞增。

  應用:C-化工、石化、能源、環保等合金。

  含氯有機工藝設備,特別是鹵酸催化劑的存在;

  2.造紙行業溶解漂白系統設備;

  焚燒爐、煙氣脫硫系統、預熱器、閥門、葉輪等部件;

  4.酸氣處理系統設備及部件;

  5.醋酸和醋酐反應器;

  六、硫酸冷凝器。

  四、物理性能

  密度:8.6g/cm3 熔點范圍:1310-1360℃ 磁導率:20℃,(RT)≤1.001 高溫下物理性能

  五、力學性能 下表是C-59合金固溶處理狀態的力學性能表。 室溫下最小機械性能

  *根據德國國家標準,機械值VdTüV數據505 下表基于德國國家標準VdTüV數據505,高溫下的機械性能值。

  ①板厚30-50mm之間的材料,屈服強度值減去20MPa ②只針對棒材

  最大許用應力(圖)

  焊接管件的焊接系數為0.85

  六、V形槽沖擊功

  室溫下的平均值:≥225J/cm2 -196℃下:≥200 J/cm2

  七、晶體結構

  C-59合金為面心立方晶體結構。

  八、制造和熱處理

  C-59合金可以通過普通生產工藝輕松加工。

  八、制造和熱處理

  C-59合金可以通過普通生產工藝輕松加工。

  1、加熱 C-59合金在熱處理前和熱處理過程中不得與任何污染物接觸。 在含有S、P、Pb在其他低熔點金屬環境中加熱會發生C-59合金性能下降。污染物的來源主要包括標記筆痕跡、溫度指示漆、粉筆、潤滑脂、燃料等。 加熱爐燃料硫含量必須低,天然氣硫含量必須低于0.1%(質量),燃料油硫含量不得超過0.5%。 爐氣環境應輕微氧化,不能在氧化還原之間波動。不允許火焰直接影響合金材料。

  2、熱加工 C-合金可在950-1180之間℃兩者之間進行熱處理。用水冷卻。 熱加工后退火可保證材料具有良好的耐腐蝕性。

  3、冷加工 退火的C-59合金可用于冷加工,C-59合金加工硬化率高,成型設備要求高。 在進行冷變形加工時,工序間必須退火。

  4、熱處理 固溶熱處理溫度應為1100-118℃,最好在1120℃處理。 水冷是保證材料最佳耐腐蝕性的基本要點。在任何熱操作過程中都必須清潔材料表面。

  5、除垢 C-59合金焊縫附近的氧化物比其他不銹鋼緊得多,可以用細砂輪打磨。 酸洗前,用細砂輪或不銹鋼絲刷打磨材料表面的氧化物和污漬。

  6、機加工 機加工C-59合金應處于固溶狀態。與低合金奧氏體不銹鋼相比,表面切割速度低,刀量大,忽略了高硬度表面。同時,刀具應連續運行。

  九、焊接鎳基合金時,應遵守以下操作規程:

  1、工作場地 C-59合金焊接場應獨立,最好與碳鋼加工場分開,無氣流干擾。

  2、著裝 焊接著裝采用皮革手套和工作服。

  3.加工工具和機械 鎳基合金專用工具制造加工機械,如剪板機、卷板機、壓制機械等。工作臺應覆蓋毛氈、紙板和塑料,以防止C-59合金表面在加工過程中被壓入污染物,導致最終腐蝕。

  4、清理 丙酮用于基材金屬的焊縫區域和填料金屬。

  5、坡口準備 C-59合金焊接坡口的成型可采用車削、磨削或刨削等機械方法;等離子體也可以切割,但切割后的坡口應打磨干凈,坡口附近不得過熱。

  6.坡角焊接后,應立即用不銹鋼絲刷去除氧化部分。 鎳基合金與特種不銹鋼的一般區別在于其導熱系數低,熱膨脹率高。焊腳大(1-3 mm),坡口角度為60-70°主要是因為C-59合金熔化金屬粘度高,焊后收縮傾向大。

  7、引弧 引弧只能在即將焊接的焊縫區域進行,不能在已完成的焊接件上進行,以免降低耐腐蝕性。

  8、焊接工藝 C-59合金可采用多種常規焊接工藝焊接,如:TIG/GTAW,MIG/MAG,手工金屬焊接、等離子弧焊等。但焊接前需要清洗。

  9.焊接參數及相關影響因素 焊接時應仔細選擇熱輸入量,一般采用較低的熱輸入量,層間溫度不超過150℃。同時采用較薄的焊道焊接工藝。

  焊接后,應立即用不銹鋼絲刷去除氧化部分。

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