何為哈氏合金hastelloy

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(diǎn) 1330 - 1380℃,磁導(dǎo)率 ≤ 1.001 （℃, 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(hào)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(shè)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(jī)械加工業(yè)越來越被廣泛認(rèn)識(shí)和應(yīng)用。

2、常用哈氏合金類型及性能

目前工業(yè)中哈氏合金的應(yīng)用主要分為B、C、G三個(gè)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(qiáng)腐蝕性介質(zhì)場(chǎng)合。

2.1、哈氏B系列合金（Hastelloy B -series）性能及應(yīng)用B系列合金為Ni - Mo合金，目前廣泛應(yīng)用的牌號(hào)為B - 2、B - 3 ,它 是針對(duì)完全還原的環(huán)境，提供最優(yōu)越的抗腐蝕能力。對(duì)鹽酸、氯化氫氣體、硫酸、醋酸等有良好的耐腐蝕性能。但對(duì)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(huì)加速材料的腐蝕。B系列合金由于它性能的特殊性，應(yīng)用相對(duì)比較集中,其中最主要的就是醋酸生產(chǎn)（球基合成法），還有一些硫酸回收系統(tǒng)中也用到該系列合金B(yǎng)-2在熱加工過程中容易析出Ni4Mo相，該相會(huì)引起開裂。在焊接熱影響區(qū)容易發(fā)生應(yīng)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(yīng)較慢,形成Ni3Mo,快速轉(zhuǎn)化為Ni4Mo。該相的形成要經(jīng)過幾個(gè)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(fā)生在600 - 800 °C的溫度范圍。冷加工會(huì)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(yīng)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(huán)境能力，鉬能提供抗還原環(huán)境能力。C系列合金可以在氧化和還原狀態(tài)下，具有出色的耐點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂性能。C系列合金是應(yīng)用最廣泛的合金，尤其是超低碳型鎳基哈氏合金Hastelloy C-276（國(guó)內(nèi)牌號(hào)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(xué)和耐腐蝕性能，在200℃-1090℃能耐各種腐蝕介質(zhì)的侵蝕，被認(rèn)為是“萬能的抗腐蝕合金”，在化學(xué)、石油工業(yè)等較為苛刻的工作環(huán)境中得到了廣泛的 應(yīng)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(zhì)腐蝕問題⑺。Hastelloy C -2000合金是目前市場(chǎng)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(duì)氫氟酸和含氟介質(zhì)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(qū)域的性能仍然不理想。Hastelloy C-22的出現(xiàn)不僅解決這個(gè)問題而且在大多數(shù)情況下都達(dá)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(yōu)異的抗腐蝕性和加倍的強(qiáng)度。抗腐蝕性能和Hastelloy C-22合金類似，可以通過適當(dāng)?shù)臒?處理來增加強(qiáng)度。由于Hastelloy C-22HS可以通過熱處理來達(dá)到2倍的強(qiáng)度。它可以用來制作軸或者攪拌裝置。由于材料的強(qiáng)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(yīng)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(duì)強(qiáng)氧化性的環(huán)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(qiáng)了抗硫酸及氫氟酸的能力。尤其是含有雜質(zhì)的磷酸，被廣泛用于磷酸廠以及其他混合酸的環(huán)境。Hastelloy G-35合金對(duì)強(qiáng)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(huán)境中含高濃度的氯化物而純鎳無法適應(yīng)的時(shí)候，它是最好的候選材料。Hastelloy G-35合金對(duì)強(qiáng)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(shè)備夾具的最佳材料。

2.4、哈氏合金化學(xué)物理性能能及腐蝕速度哈氏合金化學(xué)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(xué)成分

注：*為最大量

表2 常用哈氏合金的腐蝕速度    

表3常用哈氏合金的機(jī)械性能

注：24小時(shí)腐蝕速度mm/a

3、使用哈氏合金的建議

哈氏合金的延展性和韌性好于不銹鋼,但其材料的強(qiáng)度比不銹鋼大1.5倍，且耐腐性好，故設(shè)計(jì)選用時(shí)可取較小的腐蝕裕度。常見哈氏合金的機(jī)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(shí)間更長(zhǎng)。哈氏合金的最大許用應(yīng)力目前我國(guó)多應(yīng)用美國(guó)的ASME、ASTM和日本JIS材料標(biāo)準(zhǔn)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(guó)內(nèi)在相當(dāng)多的行業(yè)中已經(jīng)應(yīng)用了哈氏合金系列，如化工產(chǎn)品PTA,醋酸/酐,丙烯酸等生產(chǎn)裝置中；環(huán)境工程行業(yè)FGD 脫硫塔的煙氣入口的hastelloy C-276襯板，污水處理、垃圾滲透液處理等生產(chǎn)裝置中;紙漿和造紙;板式換熱器行業(yè)等。還有很多行業(yè)目前國(guó)外已經(jīng)應(yīng)用了哈氏合金,而國(guó)內(nèi)仍在試驗(yàn)階段，如制藥行業(yè)等。

哈氏合金通常具有良好的可焊性，無特殊要求，可進(jìn)行異種金屬的焊接。適合釆用任何傳統(tǒng)焊接工藝焊接，如鎢電極惰性氣體保護(hù)焊、等離子弧焊、手工亞弧焊、金屬極惰性氣體保護(hù)焊、熔化極惰性氣體保護(hù)焊。焊接操作應(yīng)在規(guī)定的低熱量輸入下進(jìn)行，層間溫度不超過120 Y，并釆用窄焊道技術(shù)，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(guī)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(yè)工廠完成。若工件質(zhì)量要求極高，焊完后，當(dāng)材料仍處于高溫時(shí)就應(yīng)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(tài)，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(yàn),可釆用射線檢測(cè)和滲透檢測(cè)，不能采用磁粉檢測(cè)和超聲波檢測(cè)

4、結(jié) 論

哈氏合金是強(qiáng)度高、腐蝕性優(yōu)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(fā)展,衍生出新的合金材料，推動(dòng)工業(yè)的發(fā)展，我們可以針對(duì)各種行業(yè)的特殊環(huán)境進(jìn)行選用。