哈氏合金HASTELLOY

    哈氏合金

1、概 述

哈氏合金是由Ni、Cr、Mo、Fe、Si等元素組成的，是鎳基合金中的Ni - Mo系、Ni - Cr - M。系及Ni - Si系耐蝕耐熱合金。它 的密度 9.2 g/cm3,熔點 1330 - 1380 V,磁導率 W 1.001 （ Y , RT）。哈氏合金種類有 Hastelloy A, Hastelloy B, Hastelloy C、 Hastelloy D、Hastelloy F、Hastelloy G、Hastelloy N、Hastelloy X 及 Hastelloy W等牌號Hastelloy X主要成分是 C≤0. 115%、 Cr ≤22.0%、Mo≤9.0%、Fe≤20% 及 Ni 余⑵。

哈氏合金有著其他材料所無法比擬的綜合耐腐蝕性能，哈氏合金所制造的設備卻在使用十年之后腐蝕性小于1 mm。由于 哈氏合金的特殊性能是不銹鋼不能比擬的，所以，哈氏合金在機械加工業越來越被廣泛認識和應用。

2、常用哈氏合金類型及性能

目前工業中哈氏合金的應用主要分為B、C、G三個系列，它主要用于鐵基Cr-Ni或Cr - Ni - Mo不銹鋼、非金屬材料等無 法使用的強腐蝕性介質場合。

2.1、哈氏B系列合金（Hastelloy B -series）性能及應用B系列合金為Ni - Mo合金，目前廣泛應用的牌號為B - 2、B - 3 ,它 是針對完全還原的環境，提供最優越的抗腐蝕能力。對鹽酸、氯化氫氣體、硫酸、醋酸等有良好的耐腐蝕性能。但對溶液中氧化性離子（鐵、銅離子）或是溶液中存在氯元素等氧化性因子,將會加速材料的腐蝕。B系列合金由于它性能的特殊性，應用相對比較集中,其中最主要的就是醋酸生產（球基合成法），還有一些硫酸回收系統中也用到該系列合金B-2在熱加工過程中容易析出Ni4Mo相，該相會引起開裂。在焊接熱影響區容易發生應力腐蝕開裂。B-3合金抗腐蝕性能與B -2合金相同,沉淀反應較慢,形成Ni3Mo,快速轉化為Ni4Mo。該相的形成要經過幾個中間相而比較緩慢，由一定量的Fe,Cr,Mn,Co元素殘留引起， 相變發生在600 - 800 °C的溫度范圍。冷加工會加速該相的形成，要通過快速加熱以避免該相的形成。

2.2、哈氏C系列合金（Hastelloy C-series）性能及應用C系列合金是低碳硅型Ni - Mo - Cr合金，鉻能在合金表面形成致密的氧化膜（鈍化），提供抗氧化環境能力，鉬能提供抗還原環境能力。C系列合金可以在氧化和還原狀態下，具有出色的耐點腐蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕開裂性能。C系列合金是應用最廣泛的合金，尤其是超低碳型鎳基哈氏合金Hastelloy C-276（國內牌號NS334）,是一種含鎢的鎳-鉻-鉬鍛造的合金。它以極低的硅、碳含量，特殊的物理、力學和耐腐蝕性能，在200℃-1090℃能耐各種腐蝕介質的侵蝕，被認為是“萬能的抗腐蝕合金”，在化學、石油工業等較為苛刻的工作環境中得到了廣泛的 應用，解決了一般不銹鋼和其他金屬、非金屬材料無法解決的介質腐蝕問題⑺。Hastelloy C -2000合金是目前市場上最萬能的 Ni-Cr-Mo合金。它在氧化性酸和還原性酸中都有比其他C系列合金更好的抗均勻/局部腐蝕能力，對氫氟酸和含氟介質有 無與倫比的抵抗能力。類似于C-276合金極佳的成型、焊接性能。C-276雖然獲得巨大的成功，但它焊接區域的性能仍然不理想。Hastelloy C-22的出現不僅解決這個問題而且在大多數情況下都達到了更好的耐腐蝕性能。目前最新的Ni-Cr-Mo合金Hastelloy C -22HS合金，具有優異的抗腐蝕性和加倍的強度?？垢g性能和Hastelloy C-22合金類似，可以通過適當的熱 處理來增加強度。由于Hastelloy C-22HS可以通過熱處理來達到2倍的強度。它可以用來制作軸或者攪拌裝置。由于材料的強度高，可以減少材料用量來減少總體成本。

2.3、哈氏G系列合金（Hastelloy G-series）性能及應用G系列合金為Ni-Cr-Fe合金（G-35合金除外）。Hastelloy G系列合金對強氧化性的環境有著極佳的抵抗能力。高的鉻含量使該系列的合金在抗氧化性方面非常出眾，加上少量的銅含量，增強了抗硫酸及氫氟酸的能力。尤其是含有雜質的磷酸，被廣泛用于磷酸廠以及其他混合酸的環境。Hastelloy G-35合金對強堿溶液有很好的抵抗能力，包括50 %濃度的苛性鈉到140℃堿性環境中含高濃度的氯化物而純鎳無法適應的時候，它是最好的候選材料。Hastelloy G-35合金對強氧化性的混合酸有極好的抵抗能力，如硝酸加氫氟酸的混合酸。這是它成為制作鋼廠 酸洗罐和酸洗設備夾具的最佳材料。

2.4、哈氏合金化學物理性能能及腐蝕速度哈氏合金化學成分見表1所示;常用哈氏合金的腐蝕速度見表2所示。

表1常用哈氏合金的化學成分

表2 常用哈氏合金的腐蝕速度    注：*為最大量

3、使用哈氏合金的建議表3常用哈氏合金的機械性能

注：24小時腐蝕速度mm/a

哈氏合金的延展性和韌性好于不銹鋼,但其材料的強度比不銹鋼大1.5倍，且耐腐性好，故設計選用時可取較小的腐蝕裕度。常見哈氏合金的機械性能見表3。哈氏合金的車削加工有一定的難度，與不銹鋼相比其加工時間更長。哈氏合金的最大許用應力目前我國多應用美國的ASME、ASTM和日本JIS材料標準⑺。常見供貨商提供的哈氏合金材料有:板材或線材、帶材、 卷材、棒材、管材（焊管、無縫管）、鍛件、法蘭和連接件等。

國內在相當多的行業中已經應用了哈氏合金系列，如化工產品PTA,醋酸/酐,丙烯酸等生產裝置中；環境工程行業FGD 脫硫塔的煙氣入口的哈C -276襯板，污水處理、垃圾滲透液處理等生產裝置中;紙漿和造紙;板式換熱器行業等。還有很多行業目前國外已經應用了哈氏合金,而國內仍在試驗階段，如制藥行業等。

哈氏合金通常具有良好的可焊性，無特殊要求，可進行異種金屬的焊接。適合釆用任何傳統焊接工藝焊接，如鎢電極惰性氣體保護焊、等離子弧焊、手工亞弧焊、金屬極惰性氣體保護焊、熔化極惰性氣體保護焊。焊接操作應在規定的低熱量輸入下進行，層間溫度不超過120 Y，并釆用窄焊道技術，注意正確選擇電焊絲和電焊條的直徑。

若沒有特別要求或規定,酸洗通常是焊接中的最后一道工序，一般情況下酸洗由專業工廠完成。若工件質量要求極高，焊完后，當材料仍處于高溫時就應立即用不銹鋼刷刷去氧化物，這樣通常能得到理想的表面狀態，也能徹底地清除氧化物。焊接 部位的檢查可釆用非破壞性檢驗,可釆用射線檢測和滲透檢測，不能采用磁粉檢測和超聲波檢測

4、結 論

哈氏合金是強度高、腐蝕性優秀的金屬材料，合理地選用該材料，可以提高裝置的壽命，而且其一直在不斷發展,衍生出新的合金材料，推動工業的發展，我們可以針對各種行業的特殊環境進行選用。

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