哈氏合金管
而且(qie)國(guo)內也成長了一批加工廠，可加工配件等產品。
哈(ha)氏合金(jin)如Hastelloy C276、Hastelloy B-2等(deng)以(yi)及(ji)Monel 400、純鎳、Inconel600、NS337等(deng)耐蝕合金(jin)；
哈氏合金發展過程
1、哈(ha)氏(shi)(shi)合(he)金(jin)來自(zi)Hastelloy，始于(yu)哈(ha)氏(shi)(shi)B合(he)金(jin)，應(ying)用于(yu)航空器的(de)(de)火(huo)箭噴(pen)嘴(zui)；隨(sui)后的(de)(de)哈(ha)氏(shi)(shi)C合(he)金(jin)在化工工業(ye)，石油(you)化工，核能源工業(ye)及制藥行業(ye)得到應(ying)用與(yu)推廣；緊接著(zhu)的(de)(de)哈(ha)氏(shi)(shi)X合(he)金(jin)表現(xian)出了極好的(de)(de)耐高溫性能，伴(ban)隨(sui)著(zhu)噴(pen)氣(qi)式飛機工業(ye)的(de)(de)急速(su)增長(chang)。
2、由于早期的哈(ha)(ha)氏合金(jin)B,哈(ha)(ha)氏合金(jin)C,以(yi)及(ji)哈(ha)(ha)氏合金(jin)X合金(jin)需要焊接后固(gu)溶(rong)處(chu)理，否則(ze)，焊接熱(re)影響區的耐腐蝕性能(neng)會大大降低；所以(yi)上(shang)述(shu)合金(jin)已經逐漸被改進或不(bu)再(zai)使(shi)用；
3、影響(xiang)上述材料(liao)焊(han)接性(xing)能(neng)的(de)(de)關鍵原(yuan)因在(zai)于(yu)C,Si含(han)量，由(you)于(yu)精煉技術的(de)(de)出現與提高(gao)，哈(ha)(ha)氏(shi)合金焊(han)接方面的(de)(de)問題得以改善，于(yu)是出現很(hen)多正在(zai)推(tui)(tui)廣(guang)使用的(de)(de)改進型的(de)(de)哈(ha)(ha)氏(shi)B系列，哈(ha)(ha)氏(shi)C系列合金等(deng)，非常遺憾的(de)(de)是很(hen)多哈(ha)(ha)氏(shi)合金的(de)(de)生產與推(tui)(tui)廣(guang)單位反(fan)而(er)將前(qian)期的(de)(de)哈(ha)(ha)氏(shi)合金取(qu)代后(hou)來(lai)改進的(de)(de)哈(ha)(ha)氏(shi)合金，不(bu)僅(jin)不(bu)降低(di)C,Si含(han)量，反(fan)而(er)回到以前(qian)高(gao)Si,高(gao)C含(han)量上；特(te)殊鋼事業的(de)(de)推(tui)(tui)廣(guang)任重(zhong)道遠。
4、耐還(huan)原性介(jie)質的哈(ha)(ha)氏(shi)(shi)B系列合(he)金(jin)在哈(ha)(ha)氏(shi)(shi)B牌號的基礎(chu)上進(jin)(jin)行改(gai)進(jin)(jin)，改(gai)進(jin)(jin)的側重點包括極(ji)低的C,Si含量改(gai)善焊接(jie)區(qu)域的性能(neng)，進(jin)(jin)一步合(he)金(jin)化思(si)(si)路，純(chun)凈化鋼水(shui)思(si)(si)路的應用等，這樣哈(ha)(ha)氏(shi)(shi)合(he)金(jin)B系列出(chu)現哈(ha)(ha)氏(shi)(shi)B-2,哈(ha)(ha)氏(shi)(shi)B-3,哈(ha)(ha)氏(shi)(shi)B-4合(he)金(jin)；其中哈(ha)(ha)氏(shi)(shi)B-2合(he)金(jin)一定程(cheng)度上解決了(le)焊接(jie)區(qu)域性能(neng)問題；哈(ha)(ha)氏(shi)(shi)B-3解決了(le)哈(ha)(ha)氏(shi)(shi)B-2容易析出(chu)Ni-Mo沉淀硬化的缺點，極(ji)大的改(gai)善了(le)熱加(jia)工與(yu)冷(leng)加(jia)工性能(neng)。
5、還原(yuan)性(xing)(xing)環境應(ying)用材(cai)(cai)料哈(ha)(ha)氏B系列改(gai)(gai)進過程中(zhong)(zhong)；在(zai)(zai)氧化還原(yuan)復合(he)(he)(he)環境中(zhong)(zhong)的(de)(de)哈(ha)(ha)氏C系列合(he)(he)(he)金(jin)也(ye)在(zai)(zai)持續改(gai)(gai)進，其中(zhong)(zhong)哈(ha)(ha)氏C276合(he)(he)(he)金(jin)由于更(geng)低(di)的(de)(de)C,Si含量而一定程度上(shang)改(gai)(gai)進了焊接(jie)區域(yu)性(xing)(xing)能問題，但是仍舊不太滿意，加(jia)(jia)上(shang)加(jia)(jia)工(gong)性(xing)(xing)能沒能加(jia)(jia)大改(gai)(gai)善；而哈(ha)(ha)氏C22材(cai)(cai)料較徹底(di)解(jie)決(jue)了焊接(jie)區域(yu)的(de)(de)耐腐(fu)(fu)蝕問題，加(jia)(jia)工(gong)性(xing)(xing)能問題，更(geng)主要是在(zai)(zai)材(cai)(cai)料成本不提高(gao)的(de)(de)基礎(chu)上(shang)解(jie)決(jue)的(de)(de)，所(suo)以哈(ha)(ha)氏C22材(cai)(cai)料是哈(ha)(ha)氏C系列中(zhong)(zhong)性(xing)(xing)價比**的(de)(de)材(cai)(cai)料，以后必將更(geng)大批量的(de)(de)應(ying)用；而新(xin)近開發的(de)(de)哈(ha)(ha)氏C2000材(cai)(cai)料在(zai)(zai)合(he)(he)(he)金(jin)中(zhong)(zhong)加(jia)(jia)入了Cu,這拓展了哈(ha)(ha)氏C合(he)(he)(he)金(jin)在(zai)(zai)還原(yuan)性(xing)(xing)環境中(zhong)(zhong)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕能力(li)，為更(geng)安全的(de)(de)使用，為更(geng)高(gao)的(de)(de)設備(bei)壽命要求，新(xin)工(gong)藝試(shi)制場合(he)(he)(he)提供了可能。
哈氏(shi)合金是(shi)超低(di)碳(tan)型，Ni、Mo、Cr系(xi)列(lie)鎳基、耐(nai)(nai)蝕(shi)、耐(nai)(nai)高(gao)(gao)溫(wen)材(cai)料哈氏(shi)合金(Hastelloy),因(yin)(yin)它具有(you)(you)極(ji)好的(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能，抗(kang)氧化性(xing)(xing)(xing)，焊縫影響區耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)，具有(you)(you)很好的(de)長期熱穩定性(xing)(xing)(xing)及可(ke)加工(gong)性(xing)(xing)(xing)，在農(nong)業(ye)化工(gong)、核設施、生物制藥等苛刻工(gong)業(ye)環境中(zhong)被應用。它在濕氧、亞硫酸、醋酸、甲酸和(he)強氧化鹽的(de)介(jie)質(zhi)中(zhong)，也(ye)具有(you)(you)優異的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)(nai)均勻腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)及耐(nai)(nai)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)，因(yin)(yin)此在化學(xue)工(gong)業(ye)也(ye)被廣泛應用，合哈氏(shi)金的(de)導電(dian)率和(he)導熱系(xi)數要(yao)比(bi)(bi)低(di)碳(tan)鋼低(di)得多，而電(dian)阻率和(he)膨脹率都比(bi)(bi)低(di)碳(tan)鋼高(gao)(gao)得多，熔池流(liu)動性(xing)(xing)(xing)差(cha)，潤濕性(xing)(xing)(xing)差(cha)，穿透力小，熔深(shen)淺(qian)。
以及氣體中均有優良的耐蝕性能，同時，它也耐鹵族催化劑的腐蝕。因此，哈氏B-2合金通常應用于多種苛刻的石油、化工過程，如鹽酸的蒸餾，濃縮；乙苯的烷基化和低壓羰基合成醋酸等生產工藝過程中。
但在哈氏B-2合金多年的工業應用中發現：（1）哈氏B-2合金存在對抗晶間腐蝕性能有相當大影響的兩個敏化區：1200~1300℃的高溫區和550~900℃的中溫區；（2）哈氏B-2合金的焊縫金屬及熱影響區由于枝晶偏析，金屬間相和碳化物沿晶界析出，使其對晶間腐蝕敏感性較大；（3）哈氏B-2合金的中溫熱穩定性較差。當哈氏B-2合金中的鐵元素含量降至2%以下時，該合金對β相（即Ni4Mo相，一種有序的金屬間化合物）的轉變敏感。當合金在650~750℃溫度范圍內停留時間稍長，β相瞬間生成。β相的存在降低了哈氏B-2合金的韌性，使其對應力腐蝕變得敏感，甚至會造成哈氏B-2合金在原材料生產(如熱軋過程中)、設備制造過程中（如哈氏B-2合金設備焊后整體熱處理）及哈氏B-2合金設備在服役環境中開裂。現今，我國和世界各國指定的有關哈氏B-2合金抗晶間腐蝕性能的標準試驗方法均為常壓沸騰鹽酸法，評定方法為失重法。由于哈氏B-2合金是抗鹽酸腐蝕的合金，因此，常壓沸騰鹽酸法檢驗哈氏B-2合金的晶間腐蝕傾向相當不敏感。國內科研機構用高溫鹽酸法對哈氏B-2合金進行研究發現：哈氏B-2合金的耐蝕性能不僅取決于其化學成分，還取決于其熱加工的控制過程。當熱加工工藝控制不當時，哈氏B-2合金不僅晶粒長大，而且晶間會析出現高Mo的σ相，此時，哈氏B-2合金的抗晶間腐蝕的性能明顯下降，在高溫鹽酸試驗中，粗晶粒板與正常板的晶界浸蝕深度相差約一倍左右。
二、物理性能
密度：8.9g/cm3,熔點：1330~1380℃，磁導率：(℃，RT)≤1.001
三、化學成分
化學成分
元素NiCrFeCMnSiCuMoCoPS
＊小余量0.41.626.0
**1.02.00.011.00.080.530.01.00.020.010
四、制造與熱處理
1：加熱
對于哈氏B-2合金來說，在加熱前和加熱過程中表面保持清潔并遠離污染物是十分重要的。如果哈氏B-2合金在含有硫、磷、鉛或其他低熔點金屬污染物的環境下加熱，則會變脆，這些污染物的來源主要包括標記筆痕跡、溫度指示漆、油脂和液體、煙氣。此煙氣必須含硫低；例如：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/m3,燃料油的含硫量不超過0.5%即為合格。
對加熱爐的氣體環境要求是中性環境或輕還原性環境，并且不可以在氧化性和還原性之間波動。爐中的火焰不可以直接沖擊哈氏B-2合金。同時要以＊快的加熱速度把材料加熱到要求達到的溫度，即要求首先要把加熱爐的溫度上升到要求溫度，再把材料放入爐中加熱。
2：熱加工
哈氏B-2合金可以在900~1160℃范圍內進行熱加工，加工過后應該以水淬火。為了確保有**的耐蝕性能，熱加工過后應該退火。
3：冷加工
冷加工的哈氏B-2合金必須經過固溶處理，由于其具有比奧氏體不銹鋼高得多的加工硬化率，所以成形設備要細心考慮。如果執行了冷成形工藝，那么有必要進行級間退火。冷加工變形量超過15%時，使用前要固溶處理。
4：熱處理
固溶熱處理溫度要控制在1060~1080℃之間，之后進行水冷淬火或材料厚度在1.5mm以上時可以快速空冷以獲得**的耐蝕性能。在任何加熱操作過程中，材料的表面清潔均要有預先的防范。哈氏合金材料或設備部件在進行熱處理時要注意以下一些問題：為了防止設備部件熱處理變形，應采用不銹鋼加強環；對裝爐溫度、加熱和冷卻時間應嚴格控制；裝爐前，對熱處理件進行預處理，防止產生熱裂紋；熱處理后，對熱處理件100%PT；在熱處理過程中如產生熱裂紋，經過打磨消除后需補焊者，要采用專門的補焊工藝。
5：除垢
哈氏B-2合金表面的氧化物和焊縫附近的污點都要以精細的砂輪等打磨干凈。
由于哈氏B-2合金對氧化性介質比較敏感，因此酸洗過程中會產生較多的含氮元素的氣體。
6：機加工
哈氏B-2合金要以退火狀態進行機加工，對它的加工硬化要有清醒的認識，例如：相對于標準奧氏體不銹鋼要采用較慢的表面切削速度，對于表面的硬化層要采用較大的進刀量，并使刀具處于連續的工作狀態。
7：焊接
哈氏B-2合金焊縫金屬及熱影響區由于易析出β相而導致貧Mo，從而易于產生晶間腐蝕，因此，哈氏B-2合金的焊接工藝應謹慎制定，嚴格控制。一般焊接工藝如下：焊材選用ERNi-Mo7；焊接方法GTAW；控制層間溫度不大于120℃；焊絲直徑φ2.4、φ3.2；焊接電流90~150A。同時，施焊前，焊絲、被焊接件坡口及相鄰部位應進行去污脫脂處理。
哈氏B-2合金熱傳導系數比鋼小得多，如選用單V型坡口，則坡口角度要在70°左右，采用較低的熱輸入量。通過焊后熱處理可以消除殘余應力并改善抗應力腐蝕斷裂性能。
2：HastelloyC-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-鎢系鎳基合金。它是現代金屬材料中＊耐蝕的一種。主要耐濕氯、各種氧化性氯化物、氯化鹽溶液、硫酸與氧化性鹽，在低溫與中溫鹽酸中均有很好的耐蝕性能。因此，近三十年以來、在苛刻的腐蝕環境中，如化工、石油化工、煙氣脫硫、紙漿和造紙、環保等工業領域有著相當廣泛的應用。
哈氏C-276合(he)(he)金(jin)的(de)各種(zhong)腐蝕(shi)(shi)(shi)數據是(shi)有其典型(xing)性的(de)，但是(shi)不(bu)能用(yong)(yong)作規范，尤其是(shi)在不(bu)明環(huan)境(jing)中(zhong)，必須要經過(guo)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)才可以選材。哈氏C-276合(he)(he)金(jin)中(zhong)沒有足夠(gou)的(de)Cr來耐強氧化性環(huan)境(jing)的(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)，如(ru)熱的(de)濃(nong)硝酸。這種(zhong)合(he)(he)金(jin)的(de)產生主要是(shi)針對(dui)化工過(guo)程(cheng)環(huan)境(jing)，尤其是(shi)存在混酸的(de)情(qing)況(kuang)下，如(ru)煙(yan)氣脫硫系統的(de)出料管等。下表(biao)是(shi)四種(zhong)合(he)(he)金(jin)在不(bu)同(tong)環(huan)境(jing)下的(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)對(dui)比試(shi)(shi)驗(yan)(yan)情(qing)況(kuang)。(所有焊接試(shi)(shi)樣采用(yong)(yong)自熔鎢極(ji)氬(ya)弧焊)
哈氏合金
試驗環境（沸騰）腐蝕率（毫米/）
典型316AL-6XNInconel625C-276
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0.0030.0030.00360.00180.00760.0130.006
45%蟻酸0.2770.2620.1160.1420.130.070.049
10%草酸1.020.9910.2770.2740.150.290.259
20%磷酸0.1770.1550.0070.0060.0010.0010.0006
10%氨基磺酸1.621.580.7510.3810.120.070.061
10%硫酸9.449.442.142.340.640.350.503
10%碳酸氫鈉1.061.060.6090.3440.100.070.055
哈氏C-276合金可以用作燃煤系統的煙氣脫硫部件，在這種環境下C-276是＊耐蝕的材料。下表是C-276合金和典型316在煙氣模擬系統“綠色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗情況。
“綠色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗
“綠色死亡”溶液（沸騰）腐蝕率(mm/a)
典型316C-276
7%硫酸破壞0.67
3%鹽酸
1%CuCl2
1%FeCl3
由上表可見，C-276合金對混合的具有氯離子的酸、鹽溶液有很好的耐蝕性能。
哈氏C-276合金中Cr、Mo、W的加入將C-276合金的耐點蝕和縫隙腐蝕的能力大大提高。C-276合金在海水環境中被認為是惰性的，所以C-276被廣泛地應用在海洋、鹽水和高氯環境中，甚至在強酸低PH值情況下。下表是四種金屬在6%FeCl3(按ASTM標準G-48執行)溶液中發生縫隙腐蝕的對比情況。
縫隙腐蝕發生情況
合金縫隙腐蝕發生溫度
°F°C
典型316272.5
AL-6XN11345
Inconel62511345
C-27614060
C-276合金中高含量的Ni和Mo使其對氯離子應力腐蝕斷裂也有很強的抵抗能力，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情況。
氯離子應力腐蝕斷裂試驗情況
試驗溶液彎曲U形試樣試驗時間（Hours）和試驗結果
典型316AL-6XNInconel625C-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)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(dan)性模量：205Gpa(21℃)
哈氏合金
三、機械性能
典型的C-276合金的拉力試驗結果如下表所示，其材料是在1150℃退火，并以水急冷。
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（%）
-19656596545
-10148089550
2141579050
9338072550
20434571050
31631567555
42729065560
53827064060
對C-276合金進行冷變形加工會使其強度增加。在對其進行沖擊試驗時，V形槽沖擊試樣采用10mm厚的板材（板材要經過退火處理），如果試樣是采用焊接的試樣，則在同樣的溫度范圍，它會顯示出一定的柔韌性，這是因為焊縫的原因。板材沖擊試驗結果如下表所示。
試驗溫度（℃）V形槽試樣沖擊功（J）
-196245
21325
200325
C-276合金和普通奧氏體不銹鋼有相似的成形性能。但由于其比普通奧氏體不銹鋼的強度要大，所以，在冷成形加工過程中會有更大應力。此外，這種材料的加工硬化速度比普通不銹鋼快得多，因此在有廣泛冷成形加工過程中，要采取中途退火處理。
四、焊接及熱處理
C-276合金的焊接性能和普通奧氏體不銹鋼相似，在使用一種焊接方法對C-276焊接之前，必須要采取措施以使焊縫及熱影響區的抗腐蝕性能下降＊小，如鎢極氣體保護焊（GTAW）、金屬極氣體保護焊（GMAW）、埋弧焊或其他一些可以使焊縫及熱影響區抗腐蝕性能下降＊小的焊接方法。但對于諸如氧炔焊等有可能增加材料焊縫及熱影響區含碳量或含硅量的焊接方法是不適合采用的。
關于焊接接頭形式的選擇，可以參照ASME鍋爐與壓力容器規范對C-276焊接接頭的成功經驗。
焊接坡口**采用機械加工的方法，但是機械加工會帶來加工硬化，所以對機械加工的坡口處進行焊接前打磨是必要的。
焊接時要采用適宜的熱輸入速度，以防止熱裂紋的產生。
在絕大多數腐蝕環境下，C-276都能以焊接件的形式應用。但在十分苛刻的環境中，C-276材料及焊接件要進行固溶熱處理以獲得**的抗腐蝕性能。
C-276合金的焊接可以選擇自身作焊接材料或填料金屬。如要求在C-276的焊縫中添加某些成分，象其它鎳基合金或不銹鋼，并且這些焊縫將暴露在腐蝕環境中時，那么，焊接所用的焊條或焊絲則要求有和母材金屬耐腐蝕相當的性能。
哈氏C-276合金材料固溶熱處理包括兩個過程：（1）在1040℃~1150℃加熱；（2）在兩分鐘之內快速冷卻至黑色狀態（400℃左右），這樣處理后的材料有很好的耐蝕性能。因此僅對哈氏C-276合金進行消應力熱處理是無效的。在熱處理之前要清理合金表面的油污等可能在熱處理過程中產生碳元素的一切污垢。
C-276合(he)金表面在(zai)焊(han)接或熱(re)處理(li)時會(hui)產生(sheng)氧化物，使合(he)金中的Cr含量(liang)降(jiang)低，影響耐蝕性能，所以要對(dui)其(qi)進行表面清(qing)理(li)。可(ke)以使用不銹鋼絲刷(shua)或砂(sha)輪，接下來浸入適當(dang)比(bi)例硝酸和氫氟酸的混合(he)液中酸洗，**用清(qing)水沖洗干凈。
