哈氏合(he)金(jin)(jin)是一種鎳(nie)基(ji)耐腐蝕(shi)合(he)金(jin)(jin),主要分(fen)成鎳(nie)-鉻(ge)合(he)金(jin)(jin)與鎳(nie)鉻(ge)鉬合(he)金(jin)(jin)兩大類。哈氏合(he)金(jin)(jin)具有(you)良(liang)好的抗腐蝕(shi)性和熱穩定性,多用(yong)于航空事業,化學(xue)領域等。哈氏合(he)金(jin)(jin)(Hastelloy alloy)就是美國哈氏合(he)金(jin)(jin)國際公司所生產(chan)的鎳(nie)基(ji)耐蝕(shi)合(he)金(jin)(jin)的商業牌號的統稱。
為了提高 (0Cr22Ni47M06.5Cu2Nb2) 、Hastelloy G 合(he)金的耐晶間腐蝕性能,降低合金中的碳量到≤0.015%,為了降低合金成本將合金中鈮量降到了≤0.5%, 開發出了(00Cr22Ni48Mo7Cu2Nb)、 Hastelloy G3合金,其應用范圍與Hastelloy G合金基本相同。
一(yi)、化學成分和(he)組織(zhi)特點
(00Cr22Ni48Mo7Cu2Nb)、 Hastelloy G3的化學成分見表。
此(ci)合金的(de)組織特點與前(qian)述(shu)0Cr22Ni47Mo6.5Cu2Nb2合金基本相同(tong),只是在敏態合金中所析(xi)出的(de)碳化物有顯著(zhu)減少。
二、耐腐(fu)蝕性能(neng)
1. 全(quan)面腐蝕
00Cr22Ni48Mo7Cu2Nb合金在一些酸介質中的耐蝕性見表2-4-37~表2-4-39。從表2-4-37中結果可知,含HF的工業磷酸要比含2000ppm Cl-的工業磷酸具有更強的腐蝕性;常用于濕法磷酸的 Sanicro 28 (00Cr27Ni31Mo3Cu)合金,其耐蝕性要遠較00Cr22Ni48Mo7Cu2Nb合金為低,G3合金中高鉬量的有效作用是顯而易見的。
從表2-4-38所列出的在化學工業、動力工業和紙漿及造紙工業所遇到的介質環境中的腐蝕試驗結果中可以看出,在10%HCl;50%H2SO4;85%H3PO4;7%H2SO4+3%HCl+1%FeCl3+1%CuCl2 和 Streicher 試驗中,G3合金的耐蝕性要優于G合金,而在30%磷酸中,G3和G合金耐蝕性相近,但在10%硫酸中,G合金的耐蝕性優于G3合金。
從(cong)表2-4-39所(suo)進行(xing)的(de)大量(liang)試驗結果看,除硝(xiao)酸十鹽酸的(de)腐蝕(shi)介質外,Inconel 625的(de)耐蝕(shi)性(xing)優于G3合(he)金外,G3合(he)金的(de)耐蝕(shi)性(xing)多(duo)優于Inconel 625合(he)金。
2. 晶間腐蝕
中溫敏(min)化(時(shi)效(xiao)(xiao))對00Cr22Ni48Mo7Cu2Nb合(he)金(jin)晶(jing)間腐(fu)蝕敏(min)感性(xing)(xing)的(de)影(ying)響見表(biao)2-4-40和 圖2-4-22。可以看出,中溫敏(min)化(時(shi)效(xiao)(xiao))處理對00Cr22Ni48Mo7Cu2N6的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)的(de)不利影(ying)響要低于0Cr22Ni47Mo6.5Cu2Nb2(Hastelloy G)合(he)金(jin)。這(zhe)與0Cr22Ni48Mo7Cu2Nb(G3)不僅含(han)鈮,而且含(han)碳量低(≤0.015%)有(you)關。從表(biao)中還(huan)可知,871℃時(shi)效(xiao)(xiao)(敏(min)化)對晶(jing)間腐(fu)蝕敏(min)感性(xing)(xing)而言是最敏(min)感的(de)溫度(du)。根據(ju)這(zhe)一(yi)式驗結果說明(ming)焊后G3合(he)金(jin)較(jiao)G合(he)金(jin)的(de)熱影(ying)響區具有(you)更佳(jia)的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)。
3. 點(dian)蝕和縫隙(xi)腐蝕
表2-4-41 系 00Cr22Ni48Mo7Cu2Nb合(he)(he)金(jin)在(zai)含氯(lv)化(hua)物的(de)(de)氧化(hua)性介質中(zhong)的(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)蝕性能,可以(yi)(yi)看出,00C+22Ni48Mo7Cu2Nb合(he)(he)金(jin)的(de)(de)臨界點(dian)蝕溫度與G 30(00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb)合(he)(he)金(jin)相同,但遠遠高(gao)于所試(shi)驗(yan)的(de)(de)其(qi)他通用不銹鋼(gang)和高(gao)鉬不銹鋼(gang)以(yi)(yi)及(ji)鐵鎳基(ji)耐(nai)(nai)蝕合(he)(he)金(jin)。
表 2-4-42 系(xi) 00Cr22Ni48Mo7Cu2Nb 和 0Cr22Ni47M06.5Cu2Nb2 兩(liang)種合金(jin)的縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)性能試驗結果。兩(liang)種合金(jin)間沒有明顯差別,但 Hastelloy G3的縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)面積要稍高于 Hastelloy G 合金(jin)。
三、力學(xue)性能
00Cr22Ni48Mo7Cu2Nb合(he)金(jin)具(ju)有良(liang)好(hao)的力學性(xing)能,其最(zui)低值見表2-4-43。冷(leng)拔管材的典(dian)型力學性(xing)能見表2-4-44。
四(si)、冷熱加工和成型性能
00Cr22Ni48Mo7Cu2Nb 合金的冷熱(re)加工(gong)和成(cheng)型性(xing)與G合金類似(si),但熱(re)成(cheng)型后不需再進行熱(re)處(chu)理(li)(li)。00Cr22Ni48Mo7Cu2Nb 合金冷加工(gong)(或(huo)冷成(cheng)型前)需先進行固溶處(chu)理(li)(li),以(yi)獲(huo)得足夠塑性(xing),冷加工(gong)過程(cheng)中(zhong)要及時進行中(zhong)間退火處(chu)理(li)(li)。
五(wu)、焊接性(xing)能
Hastelloy G3合金可焊(han)(han)性良好,可采(cai)用焊(han)(han)接高鎳耐蝕合金通(tong)用的各種方法(fa)進(jin)行焊(han)(han)接。焊(han)(han)后(hou)一般不(bu)需再進(jin)行固溶處理。采(cai)用SMAW焊(han)(han)接時(shi),可采(cai)用G3焊(han)(han)條,采(cai)用GSAW焊(han)(han)接時(shi),采(cai)用G3焊(han)(han)絲,焊(han)(han)后(hou)焊(han)(han)接金屬的耐蝕性與(yu)母材基本相當(dang)。
六、熱處理(li)工藝
00Cr22Ni48Mo7Cu2Nb 可于1100~1150℃加熱,保溫(wen)后快冷(leng)處理。
七、物理性能
表2-4-45 列出了00Cr22Ni48Mo7Cu2Nb合金的物理性能。
八、應用(yong)
00Cr22N48Mo7Cu2Nb合(he)金(jin)(jin)的(de)應用(yong)基本與(yu)G合(he)金(jin)(jin)相(xiang)同。由(you)于(yu)此合(he)金(jin)(jin)碳最(zui)很低,因此焊后不(bu)需再進行固(gu)溶處(chu)理。此合(he)金(jin)(jin)特別適用(yong)于(yu)磷酸和硫(liu)酸等還原性(xing)腐蝕環境中使用(yong)的(de)設備(bei)和各(ge)種(zhong)構件,同時也適用(yong)于(yu)FGD系統中的(de)零部件。目前,深(shen)井油氣(qi)田開發所遇到的(de)苛刻腐蝕條件,由(you)于(yu)此合(he)金(jin)(jin)高(gao)強度和高(gao)耐蝕性(xing)的(de)良好匹配(pei),國內外此合(he)金(jin)(jin)已廣泛(fan)用(yong)于(yu)熱(re)酸性(xing)油氣(qi)井鉆(zhan)探中所使用(yong)的(de)各(ge)種(zhong)管件。