哈氏合金HASTELLOY

    哈氏合金

1、概 述

哈氏合金是由Ni、Cr、Mo、Fe、Si等元素组成的，是镍基合金中的Ni - Mo系、Ni - Cr - M。系及Ni - Si系耐蚀耐热合金。它 的密度 9.2 g/cm3,熔点 1330 - 1380 V,磁导率 W 1.001 （ Y , RT）。哈氏合金种类有 Hastelloy A, Hastelloy B, Hastelloy C、 Hastelloy D、Hastelloy F、Hastelloy G、Hastelloy N、Hastelloy X 及 Hastelloy W等牌号Hastelloy X主要成分是 C≤0. 115%、 Cr ≤22.0%、Mo≤9.0%、Fe≤20% 及 Ni 余⑵。

哈氏合金有着其他材料所无法比拟的综合耐腐蚀性能，哈氏合金所制造的设备却在使用十年之后腐蚀性小于1 mm。由于 哈氏合金的特殊性能是不锈钢不能比拟的，所以，哈氏合金在机械加工业越来越被广泛认识和应用。

2、常用哈氏合金类型及性能

目前工业中哈氏合金的应用主要分为B、C、G三个系列，它主要用于铁基Cr-Ni或Cr - Ni - Mo不锈钢、非金属材料等无 法使用的强腐蚀性介质场合。

2.1、哈氏B系列合金（Hastelloy B -series）性能及应用B系列合金为Ni - Mo合金，目前广泛应用的牌号为B - 2、B - 3 ,它 是针对完全还原的环境，提供最优越的抗腐蚀能力。对盐酸、氯化氢气体、硫酸、醋酸等有良好的耐腐蚀性能。但对溶液中氧化性离子（铁、铜离子）或是溶液中存在氯元素等氧化性因子,将会加速材料的腐蚀。B系列合金由于它性能的特殊性，应用相对比较集中,其中最主要的就是醋酸生产（球基合成法），还有一些硫酸回收系统中也用到该系列合金B-2在热加工过程中容易析出Ni4Mo相，该相会引起开裂。在焊接热影响区容易发生应力腐蚀开裂。B-3合金抗腐蚀性能与B -2合金相同,沉淀反应较慢,形成Ni3Mo,快速转化为Ni4Mo。该相的形成要经过几个中间相而比较缓慢，由一定量的Fe,Cr,Mn,Co元素残留引起， 相变发生在600 - 800 °C的温度范围。冷加工会加速该相的形成，要通过快速加热以避免该相的形成。

2.2、哈氏C系列合金（Hastelloy C-series）性能及应用C系列合金是低碳硅型Ni - Mo - Cr合金，铬能在合金表面形成致密的氧化膜（钝化），提供抗氧化环境能力，钼能提供抗还原环境能力。C系列合金可以在氧化和还原状态下，具有出色的耐点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂性能。C系列合金是应用最广泛的合金，尤其是超低碳型镍基哈氏合金Hastelloy C-276（国内牌号NS334）,是一种含钨的镍-铬-钼锻造的合金。它以极低的硅、碳含量，特殊的物理、力学和耐腐蚀性能，在200℃-1090℃能耐各种腐蚀介质的侵蚀，被认为是“万能的抗腐蚀合金”，在化学、石油工业等较为苛刻的工作环境中得到了广泛的 应用，解决了一般不锈钢和其他金属、非金属材料无法解决的介质腐蚀问题⑺。Hastelloy C -2000合金是目前市场上最万能的 Ni-Cr-Mo合金。它在氧化性酸和还原性酸中都有比其他C系列合金更好的抗均匀/局部腐蚀能力，对氢氟酸和含氟介质有 无与伦比的抵抗能力。类似于C-276合金极佳的成型、焊接性能。C-276虽然获得巨大的成功，但它焊接区域的性能仍然不理想。Hastelloy C-22的出现不仅解决这个问题而且在大多数情况下都达到了更好的耐腐蚀性能。目前最新的Ni-Cr-Mo合金Hastelloy C -22HS合金，具有优异的抗腐蚀性和加倍的强度。抗腐蚀性能和Hastelloy C-22合金类似，可以通过适当的热 处理来增加强度。由于Hastelloy C-22HS可以通过热处理来达到2倍的强度。它可以用来制作轴或者搅拌装置。由于材料的强度高，可以减少材料用量来减少总体成本。

2.3、哈氏G系列合金（Hastelloy G-series）性能及应用G系列合金为Ni-Cr-Fe合金（G-35合金除外）。Hastelloy G系列合金对强氧化性的环境有着极佳的抵抗能力。高的铬含量使该系列的合金在抗氧化性方面非常出众，加上少量的铜含量，增强了抗硫酸及氢氟酸的能力。尤其是含有杂质的磷酸，被广泛用于磷酸厂以及其他混合酸的环境。Hastelloy G-35合金对强碱溶液有很好的抵抗能力，包括50 %浓度的苛性钠到140℃碱性环境中含高浓度的氯化物而纯镍无法适应的时候，它是最好的候选材料。Hastelloy G-35合金对强氧化性的混合酸有极好的抵抗能力，如硝酸加氢氟酸的混合酸。这是它成为制作钢厂 酸洗罐和酸洗设备夹具的最佳材料。

2.4、哈氏合金化学物理性能能及腐蚀速度哈氏合金化学成分见表1所示;常用哈氏合金的腐蚀速度见表2所示。

表1常用哈氏合金的化学成分

表2 常用哈氏合金的腐蚀速度    注：*为最大量

3、使用哈氏合金的建议表3常用哈氏合金的机械性能

注：24小时腐蚀速度mm/a

哈氏合金的延展性和韧性好于不锈钢,但其材料的强度比不锈钢大1.5倍，且耐腐性好，故设计选用时可取较小的腐蚀裕度。常见哈氏合金的机械性能见表3。哈氏合金的车削加工有一定的难度，与不锈钢相比其加工时间更长。哈氏合金的最大许用应力目前我国多应用美国的ASME、ASTM和日本JIS材料标准⑺。常见供货商提供的哈氏合金材料有:板材或线材、带材、 卷材、棒材、管材（焊管、无缝管）、锻件、法兰和连接件等。

国内在相当多的行业中已经应用了哈氏合金系列，如化工产品PTA,醋酸/酐,丙烯酸等生产装置中；环境工程行业FGD 脱硫塔的烟气入口的哈C -276衬板，污水处理、垃圾渗透液处理等生产装置中;纸浆和造纸;板式换热器行业等。还有很多行业目前国外已经应用了哈氏合金,而国内仍在试验阶段，如制药行业等。

哈氏合金通常具有良好的可焊性，无特殊要求，可进行异种金属的焊接。适合釆用任何传统焊接工艺焊接，如钨电极惰性气体保护焊、等离子弧焊、手工亚弧焊、金属极惰性气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊。焊接操作应在规定的低热量输入下进行，层间温度不超过120 Y，并釆用窄焊道技术，注意正确选择电焊丝和电焊条的直径。

若没有特别要求或规定,酸洗通常是焊接中的最后一道工序，一般情况下酸洗由专业工厂完成。若工件质量要求极高，焊完后，当材料仍处于高温时就应立即用不锈钢刷刷去氧化物，这样通常能得到理想的表面状态，也能彻底地清除氧化物。焊接 部位的检查可釆用非破坏性检验,可釆用射线检测和渗透检测，不能采用磁粉检测和超声波检测

4、结 论

哈氏合金是强度高、腐蚀性优秀的金属材料，合理地选用该材料，可以提高装置的寿命，而且其一直在不断发展,衍生出新的合金材料，推动工业的发展，我们可以针对各种行业的特殊环境进行选用。

5、参考文献

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