2016-03-03 10:22:27

　　哈氏合金国际公司

　　（Haynes International,Inc.）

　　公司前身的Haynes Stellite Work 哈氏合金(哈茨钴铬钨厂)成立于1921年美国印度安那州 Kokomo，它有91年的历史，在90多年的生产0多年的生产和研究，在高合金领域排名世界第一。

　　Haynes 注重产品生产开发的国际公司。

　　Haynes 国际公司注重产品的生产和开发。主要从事高质量耐腐蚀、耐高温镍钴合金的开发和生产。同时，公司的专家和技术人员在全球范围内提供进一步的客户服务和技术支持。Haynes公司的服务中心和分支机构可及时为客户提供板材、棒材、管材、管材、锻件、法兰及连接件等。

　　哈氏合金

　　(Hastelloy alloy) 目前哈氏合金主要分为镍基合金B、C、G铁基主要用于三个系列Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不锈钢、非金属材料等不能使用的强腐蚀介质已广泛应用于石油、 化工、环保等诸多领域。

　　哈氏合金(Hastelloy alloy)

　　一、目前主要分为B、C、G铁基主要用于三个系列Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不能使用的强腐蚀介质，如不锈钢和非金属材料。

　　哈氏合金牌号

　　为了提高哈氏合金的耐腐蚀性和冷热加工性能，哈氏合金先后进行了三次重大改进，其发展过程如下：

　　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)

　　目前第二代材料应用最广泛N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)、N06455(C-4)和N06985(G-3)。

　　二、典型的哈氏合金化学成分

　　材料的化学成分

　　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、力学性能

　　哈氏合金的力学性能非常突出，它具有强度高、韧性高、加工难度大、应变硬化倾向强的特点。变形率达到15%时，约为18-8不锈钢的两倍。变形率达到15%时，约为18-8不锈钢的两倍。随着变形率的增加，哈氏合金仍有中温敏化区。哈氏合金在高温下容易吸收有害元素，降低其机械性能和耐腐蚀性。

　　材料的力学性能

　　常用的哈氏合金

　　1：Hastelloy B-2 alloy(哈氏B-2合金)

　　耐蚀性能

　　哈氏B-碳含量和硅含量极低Ni-Mo合金减少了碳化物等相在焊缝和热影响区的沉淀，确保即使在焊接状态下也具有良好的耐腐蚀性。

　　哈氏B-2合金在各种还原介质中具有优异的耐腐蚀性，能承受任何温度和盐酸浓度的耐腐蚀性。

　　哈氏B-2合金在各种还原介质中具有优异的耐腐蚀性，能承受任何温度和盐酸浓度的耐腐蚀性。当非氧化硫酸、磷酸、高温醋酸、甲酸等有机酸、溴酸和氯化氢具有优异的耐腐蚀性时，也能抵抗卤素催化剂的腐蚀。因此，哈氏B-2合金通常用于盐酸蒸馏和浓缩等各种苛刻的石化工艺；乙苯烷基化和低压碱合成醋酸。

　　但在哈氏B-在合金多年的工业应用中发现:(1)哈氏B-对晶间腐蚀性能影响较大的两个敏化区：1200~1300℃550~900的高温区℃哈氏B-由于枝晶偏析，金属间相和碳化物沿晶界沉淀在合金焊缝金属和热影响区，使其对晶间腐蚀更加敏感；(3)哈氏B-2合金温度稳定性差。当哈氏B-当合金中的铁含量降至2%以下时，合金对β相（即Ni4Mo相，一种有序的金属间化合物)变化敏感。650~750合金℃在温度范围内停留时间稍长，β瞬间生成。β相的存在降低了哈氏B-2合金的韧性使其对应力腐蚀敏感，甚至导致哈氏B-在原材料生产(如热轧)和设备制造过程中(如哈氏)合金B-焊接合金设备焊接后的整体热处理B-2合金设备在服务环境中开裂。如今，中国和世界各国指定的哈氏B-常压沸腾盐酸法是合金抗晶间腐蚀性能的标准试验方法，评价方法为失重法。因为哈氏B-2合金是一种耐盐酸腐蚀的合金，因此常压沸腾盐酸法检测哈氏B-2合金晶间腐蚀倾向相当不敏感。国内科研机构采用高温盐酸法B-2合金研究发现：哈氏：B-合金的耐腐蚀性不仅取决于其化学成分，还取决于其热处理的控制过程。当热加工工艺控制不当时，哈氏B-2合金不仅晶粒生长，而且淀水也很高Mo的σ此时，哈氏B-粗晶粒板与正常板的晶界浸蚀深度相差约为2倍。

　　物理性能

　　密度：9.2g/cm3, 熔点：1330~1380℃，磁导率：(℃，RT)≤1.001

　　化学成分

　　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

　　制造和热处理

　　加热

　　对于哈氏B-2合金来说，在加热前和加热过程中保持表面清洁并远离污染物是非常重要的。如果哈氏B-在含硫、磷、铅或其它低熔点金属污染物的环境中加热合金，

　　哈氏合金铸件

　　这些污染物的来源主要包括标记笔痕迹、温度指示漆、油脂、液体和烟气。这种烟气必须含硫量低；比如天然气和液化石油气含硫量不超过0.1%，城市空气含硫量不超过0.25g/m三、燃料油硫含量不超过0.5%合格。这种烟气必须含硫量低；比如天然气和液化石油气含硫量不超过0.1%，城市空气含硫量不超过0.25g/m三、燃料油硫含量不超过0.5%合格。

　　加热炉的气体环境要求为中性环境或轻还原环境，不能在氧化还原之间波动。炉内火焰不能直接影响哈氏族B-2合金。同时，材料应以最快的加热速度加热到所需的温度，即加热炉的温度应上升到所需的温度，然后放入炉中加热。

　　热加工

　　哈氏B-900~1160合金℃热加工应在范围内进行，加工后应用水淬火。热加工后应退火，以保证最佳耐腐蚀性。

　　冷加工

　　冷加工加工B-合金必须固溶。成型设备应仔细考虑，因为其加工硬化率远高于奥氏体不锈钢。若实施冷成型工艺，则需进行等级退火。冷加工变形超过15%时，使用前应固溶。

　　热处理

　　固溶热处理温度应控制在1060~1080℃水冷淬火或材料厚度为1.5mm为了获得最佳的耐腐蚀性，可以快速冷却。在任何加热操作过程中，操作过程中提前清洁。哈氏合金材料或设备部件在热处理中应注意以下问题：不锈钢加固环应用于防止设备部件热处理变形；严格控制装载温度、加热和冷却时间；装载前，预处理热处理件，防止热裂纹；热处理后，热处理件应为100%PT；热处理过程中发生热裂纹，经打磨消除后需要补焊的，应采用专用补焊工艺。

　　除垢

　　哈氏B-磨削合金表面的氧化物和焊缝附近的污渍。

　　由于哈氏B-2合金对氧化介质敏感，因此在酸洗过程中会产生更多的氮气。

　　机加工

　　哈氏B-2合金应在退火状态下进行机械加工，并对其加工硬化有清晰的认识。例如，与标准奥氏体不锈钢相比，表面切割速度慢，表面硬化层进料量大，刀具应连续工作。

　　焊接

　　哈氏B-合金焊缝金属和热影响区容易沉淀β相而导致贫Mo，因此，哈氏容易产生晶间腐蚀B-2合金焊接工艺应谨慎制定，严格控制。

　　一般焊接工艺如下：焊料的选择ERNi-Mo7；焊接方法GTAW；控制层间温度不大于1200℃；焊丝直径φ2.4、φ3.2.焊接电流90~150A。同时，焊丝、焊接件坡口及相邻部位应进行去污脱脂。

　　哈氏B-2合金的热传导系数远小于钢。如果选择单V坡口，坡口角度应为70°热输入量较低。焊后热处理可消除残余应力，提高抗应力腐蚀断裂性能。

　　2： Hastelloy C-276合金(哈氏C-276合金)

　　耐蚀性能

　　哈氏C-276合金属于镍钼铬铁钨镍基合金。它是现代金属材料中最耐腐蚀的。耐湿氯、各种氧化氯、氯化盐溶液、硫酸和氧化盐在低温和中温盐酸中具有良好的耐腐蚀性。因此，近30年来，广泛应用于化工、石化、烟气脱硫、纸浆、造纸、环保等恶劣腐蚀环境。

　　哈氏C-276合金的各种腐蚀数据都是典型的，但不能作为规范，特别是在不明环境中，必须经过试验才能选材。哈氏C-276合金不够Cr热浓硝酸等耐强氧化环境的腐蚀。该合金的产生主要针对化工环境，特别是在混合酸的情况下，如烟气脱硫系统的出口管。下表是四种合金在不同环境下的腐蚀比较试验。(所有焊接样品均采用自熔钨极氩弧焊)

　　四种金属在不同环境下的腐蚀对比试验

　　试验环境 （沸腾） 腐蚀率 （毫米/）

　　典型316 AL-6XN Inconel625 C-276

　　哈氏合金铸件

　　基本 金属试样 焊接 试 样 基本 金属 试样 焊接 试 样 基本 金属 试样 基本 金属 试样 焊接 试 样

　　20%醋酸 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006

　　45%蚁酸 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%碳酸氢钠 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055

　　哈氏C-在这种环境下，276合金可用作燃煤系统的烟气脱硫部件C-276是最耐腐蚀的材料。下表是C-276合金和典型的316腐蚀对比试验在烟气模拟系统绿色死亡溶液中。

　　绿色死亡溶液在腐蚀对比试验中

　　绿色死亡溶液 （沸腾） 腐蚀率 (mm/a)

　　典型316 C-276

　　7%硫酸 破坏 0.67

　　3%盐酸

　　1%CuCl2

　　1?Cl3

　　从上表可以看出，C-合金对氯离子酸盐溶液具有良好的耐腐蚀性。

　　哈氏C-276合金中Cr、Mo、W的加入将C-276合金的耐点蚀性和间隙腐蚀性大大提高。

　　哈氏C-276合金中Cr、Mo、W的加入将C-276合金的耐点蚀性和间隙腐蚀性大大提高。C-因此，276合金在海水环境中被认为是惰性的C-276广泛应用于海洋、盐水和高氯环境，甚至强酸和低氯环境PH值情况下。下表Cl3(按ASTM标准G-48执行)溶液中间隙腐蚀的比较。

　　间隙腐蚀

　　合金 间隙腐蚀产生温度

　　°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对氯离子应力腐蚀断裂也有很强的抵抗力，下表是四种金属在不同含氯离子溶液中的应力腐蚀断裂试验。

　　氯离子应力腐蚀断裂试验

　　试验溶液 弯曲U型样品试验时间（Hours）和试验结果

　　典型316 AL-6XN Inconel 625 C-276

　　42%MgCl2(沸腾) 失败(24小时) 兼有(1000小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时)

　　33%LiCl(沸腾) 失败(100小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时)

　　哈氏合金管

　　抵抗(1000小时)

　　26%NaCl(沸腾) 失败(300小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时)

　　二、物理性能

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

　　三、机械性能

　　典型的C-如下表所示，276合金的拉伸试验结果为1150℃水急冷退火。

　　力学性能试验值

　　温 度 (℃) 屈服强度σ0.2 (Mpa) 抗拉强度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

　　对C-冷变形加工276合金会增加其强度。冲击试验时，V10采用形槽冲击样品mm厚板(板应退火)，如果样品是焊接样品，则在相同的温度范围内，由于焊缝，会表现出一定的灵活性。冲击试验时，V10采用形槽冲击样品mm厚板（板应退火），如果样品是焊接样品，则在相同的温度范围内，由于焊缝，会表现出一定的灵活性。板冲击试验结果如下表所示。

　　试验温度（℃） V形槽试样冲击功（J）

　　-196 245

　　21 325

　　200 325

　　C-276合金与普通奥氏体不锈钢具有相似的成型性能。但由于其强度大于普通奥氏体不锈钢，在冷成型过程中应力较大。此外，该材料的加工硬化速度远快于普通不锈钢，因此在广泛的冷成型过程中，应采用中途退火处理。

　　四、焊接及热处理

　　C-276合金的焊接性能与普通奥氏体不锈钢相似C-焊接前必须采取措施，尽量减少焊缝和热影响区的耐腐蚀性，如钨极气体保护焊接（GTAW）、金属极气体保护焊（GMAW）、埋弧焊或其他焊接方法可以最大限度地降低焊缝和热影响区的耐腐蚀性。但不适用于氧炔焊等可能增加材料焊缝和热影响区碳含量或硅含量的焊接方法。

　　可参考焊接接头形式的选择ASME与压力容器标准相比C-276焊接接头的成功经验。

　　焊接坡口最好采用机械加工方法，但机械加工会带来加工硬化，所以焊接前需要对加工坡口进行抛光。

　　焊接时应采用适当的热输入速度，以防止热裂纹。

　　在绝大多数腐蚀环境下，C-可采用焊接件的形式。但在非常恶劣的环境中，C-为了获得最佳的耐腐蚀性，热处理，以获得最佳的耐腐蚀性。

　　C-焊接276合金可选用自己的焊接材料或填料金属。如要求在C-在276焊缝中添加一些成分，如其他镍基合金或不锈钢。当这些焊缝暴露在腐蚀环境中时，焊条或焊丝需要与母金属具有相同的耐腐蚀性。

　　哈氏C-固溶热处理276合金材料包括两个过程:(1)1040℃~1150℃加热；(2)两分钟内迅速冷却至黑色(400)℃处理后的材料具有良好的耐腐蚀性。所以只对哈氏C-276合金消应力热处理无效。在热处理过程中，应清理合金表面的油污等可能产生碳的污垢。

　　C-焊接或热处理时，276合金表面会产生氧化物，使合金中的氧化物Cr降低含量，影响耐腐蚀性，应清洁表面。可用不锈钢丝刷或砂轮浸泡在适当比例的硝酸和氢氟酸混合物中酸洗，最后用清水冲洗。

　　哈氏合金开发过程

　　哈氏合金来自Hastelloy，从哈氏B合金开始，应用于飞机火箭喷嘴；随后，哈氏C合金在化工、石化、核能工业和制药行业得到应用和推广；随后，随着喷气飞机行业的快速增长，哈氏X合金具有优异的耐高温性。

　　由于早期的哈氏合金B,哈氏合金C,焊接后需要固溶，否则焊接热影响区的耐腐蚀性会大大降低；因此，上述合金已逐步改进或不再使用；

　　影响上述材料焊接性能的关键原因是C,Si由于精炼技术的出现和改进，哈氏合金焊接问题得到了改善，因此，哈氏B系列和哈氏C系列合金正在推广和使用。不幸的是，许多哈氏合金的生产和推广单位取代了后来改进的哈氏合金，这并没有减少C,Si相反，含量回到了以前的高度Si,高C含量；推广特殊钢材还有很长的路要走。

　　4.哈氏B系列耐还原介质合金在哈氏B品牌的基础上进行改进，改进重点极低C,Si内容提高了焊接区域的性能，进一步提高了合金思维，采用了纯钢水思维，使哈氏合金B系列出现B-2,哈氏B-3,哈氏B-哈氏B-2合金在一定程度上解决了焊接区域性能问题；B-3解决了哈氏B-2容易析出Ni-Mo沉淀硬化的缺点大大提高了热加工和冷加工的性能。

　　5.恢复环境应用材料哈氏B系列改进工艺；哈氏C系列合金在氧化还原复合环境中也在不断改善，包括哈氏C系列合金C276合金较低C,Si焊接区域的性能有一定程度的提高，但仍不满意，加工性能没有提高；哈氏C22材料完全解决了焊接区域的耐腐蚀性和加工性能问题，主要是基于材料成本不增加，所以哈氏C22材料是哈氏C系列中性价比最高的材料，未来会有更多的应用；新开发的哈氏C合金中加入了2000种材料Cu,这扩大了哈氏C合金在还原环境中的腐蚀能力，为新工艺试生产提供了更安全的使用和更高的设备寿命要求。

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