哈氏合金管 一、耐蝕性能
哈氏C-27金屬于鎳-鉬-鉻-鐵-鎢系鎳基合金。它是現(xiàn)代金屬材料中最耐蝕的一種。主要耐濕氯、各種氧化性物、鹽溶液、與氧化性鹽,在低溫與中溫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(huán)境中,如化工、石油化工、煙氣脫硫、紙漿和造紙、環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域有著相當廣泛的應用。
哈氏C-27金的各種腐蝕數(shù)據(jù)是有其典型性的,但是不能用作規(guī)范,尤其是在不明環(huán)境中,必須要經(jīng)過試驗才可以選材。哈氏C-27金中沒有足夠的Cr來耐強氧化性環(huán)境的腐蝕,如熱的濃。這種合金的產(chǎn)生主要是針對化工過程環(huán)境,尤其是存在混酸的情況下,如煙氣脫硫系統(tǒng)的出料管等。下表是四種合金在不同環(huán)境下的腐蝕對比試驗情況。(所有焊接試樣采用自熔鎢極氬弧焊)
四種金屬在不同環(huán)境下的腐蝕對比試驗
試驗環(huán)境 (沸騰) 腐蝕率 (毫米/)
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% 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10% 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10% 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10% 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
10%碳酸氫鈉 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
7% 破壞 0.67
3%
1%CuCl2
1%FeCl3
由上表可見,C-27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-27金中Cr、Mo、W的加入將C-27金的耐點蝕和縫隙腐蝕的能力大大提高。C-27金在海水環(huán)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(huán)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(zhí)行)溶液中發(fā)生縫隙腐蝕的對比情況。
縫隙腐蝕發(fā)生情況
合金 縫隙腐蝕發(fā)生溫度
°F °C 27 2.5
AL-6XN 113 45
Inconel625 113 45
C-276 140 60
C-27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(jié)果
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, 彈性模量:205Gpa(21℃)
三、機械性能
典型的C-27金的拉力試驗結(jié)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 (%)
-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-27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(jīng)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(jié)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-27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-27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(qū)的抗腐蝕性能下降最小,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(qū)抗腐蝕性能下降最小的焊接方法。但對于諸如氧炔焊等有可能增加材料焊縫及熱影響區(qū)含碳量或含硅量的焊接方法是不適合采用的。
關(guān)于焊接接頭形式的選擇,可以參照ASME鍋爐與壓力容器規(guī)范對C-276焊接接頭的成功經(jīng)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(chǎn)生。
在絕大多數(shù)腐蝕環(huán)境下,C-276都能以焊接件的形式應用。但在十分苛刻的環(huán)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-27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(huán)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?shù)男阅堋?br /> 哈氏C-27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(nèi)快速冷卻至黑色狀態(tài)(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-27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(chǎn)生碳元素的一切污垢。
C-27金表面在焊接或熱處理時會產(chǎn)生氧化物,使合金中的Cr含量降低,影響耐蝕性能,所以要對其進行表面清理??梢允褂貌讳P鋼絲刷或砂輪,接下來浸入適當比例和的混合液中酸洗,最后用清水沖洗干凈。項目 典型棒材 ASTM B574
屈服強度(0.2%變形) 345MPa 310*MPa
抗拉強度 724MPa 690*MPa
延伸率%(51mm) 67% 45%
硬度 87HRB 100HRB
*最小 **
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天津市哈氏合金達昌鋼鐵
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