哈氏C-276合金硬度 哈氏合金C-276价格 耐蚀性能 哈氏C-276合金属于镍-钼-铬-铁-钨系镍基合金。它是现代金属材料中耐蚀的一种。主 三十年以来、在苛刻的腐蚀环境中,如化工、石油化工、烟气脱硫、纸浆和造纸、环保等工业领域有着相当广泛的应用。 哈氏C-276合金的各种腐蚀数据是有其典型性的,但是不能用作规范,尤其是在不明环境中,必须要经过试验才可以选材。哈氏C-276合金中没有足够的Cr来耐强氧化性环境的腐蚀,如热的1。这种合金的产生主要是针对化工过程环境,尤其是存在混酸的情况下,如烟气脱硫系统的出料管等。下表是四种合金在不同环境下的腐蚀对比试验情况。(所有焊接试样采用自熔钨氩弧焊) HastelloyC-276哈氏合金是一种镍基耐腐蚀合金,哈氏合金系列产品的成分主要是分为镍-铬合金与镍铬钼合金两类。 哈氏合金具备优良的抗腐蚀性和耐热性,多用以中国航天事业,化学行业等。 哈氏合金的归类 哈氏合金目前市场流行的材料主要还是要分成B、C、G三个系列产品,它关键用以铁基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo铬镍钼合金。 市场认可应用普遍的是*二代原材料HastelloyC-276。 HastelloyC-276及它的对应牌号介绍 N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)、N06455(C-4)和N06985(G-3)。 HastelloyC-276合金(哈氏C-276合金)简介 HastelloyC-276合金的各种各样腐蚀数据信息是有其典型性的,但是上海提醒您这个数据不可以作为标准,尤其是在未知自然环境中,请务必要历经实验才能够选料哦。 HastelloyC-276工作环境 HastelloyC-276,也称之为镍合金C-276,是一种镍钼铬锻造合金。HastelloyC-276十分适用遭侵蚀性腐蚀和部分腐蚀的工作部件。这类合金镍合金C-276和哈氏合金C-276的其他关键特点包含对氧化剂的抵抗能力,比如: HastelloyC-276成分 哈氏合金C-276和镍合金C-276的成分,包含: 镍57% 钼15-17% 铬14.5-16.5% 铁4-7% W3-4.5% Mn1%以下 Co2.5%以下 V高0.35% Si.08高值 HastelloyC-276特点 ①在空气氧化和还原两种环境状态中,对大部分腐蚀物质具备出色的耐腐蚀特性。 ②有优异的耐点蚀、间隙腐蚀和应力腐蚀特性。具有优异的抗应力腐蚀开裂能力和好的耐局部腐蚀能力,在很多化工工艺介质中有满意的耐蚀特性,包括浸蚀很强的无机酸溶液 腐蚀是材料在环境的作用下引起的破坏或变质。 金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起的破坏,有时还同时伴**械、物理或生 物作用。例如应力腐蚀破裂就是应力和化学物质共同作用的结果。单纯物理作用的破坏,如合金在 液态金属中的物理溶解,也属于腐蚀范畴,但这类破坏实例不多。单纯的机械破坏,如金属被切削、 研磨,不属于腐蚀范畴非金属的破坏一般是由于化学或物理作用引起,如氧化、溶解、溶胀等。 讲 金属腐蚀概述 节 金属腐蚀的分类 根据腐蚀的形态,可分为均匀(全面)腐蚀和局部腐蚀两类,局部腐蚀还可分为若干小类。 根据腐蚀的作用原理,可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。两者的区别是当电化学腐蚀发生时,金 属表面存在隔离的阴与阳,有微小的电流存在于两之间,单纯的化学腐蚀则不形成微电池。 过去认为,高温气体腐蚀(如高温氧化)属于化学腐蚀,但近代概念指出在高温腐蚀中也存在隔离 的阳和阴区,也有电子和离子的流动。据此,出现了另一种分类:干腐蚀和湿腐蚀。湿腐蚀是 指金属在水溶液中的腐蚀,是典型的电化学腐蚀,干腐蚀则是指在干气体(通常是在高温)或非水 溶液中的腐蚀。单纯的物理腐蚀,对于金属很少见,对于非金属,则多半产生单纯的化学或物理腐 蚀,有时两种作用同时发生。 *二节 金属腐蚀的形态 金属腐蚀的形态可分为全面(均匀)腐蚀和局部腐蚀两大类。前者较均匀地发生在全部表面, 后者只发生在局部。例如孔蚀,缝隙腐蚀,晶间腐蚀,应力腐蚀破裂,腐蚀疲劳,氢腐蚀破裂,选 择腐蚀,磨损腐蚀,脱层腐蚀等。 常见金属材料基础知识( 简要读本― ― 仅供内部使用)( 2004 VER.) - 57 - 一般局部腐蚀比全面腐蚀的危害严重得多,有一些局部腐蚀往往是突发性和灾难性的。如设备 和管道穿孔破裂造成可燃可爆或有毒流体泄漏,而引起火灾、爆炸、污染环境等事故。根据一些统 计资料,化工设备的腐蚀,局部腐蚀约占70%。均匀腐蚀虽然危险性小,但大量金属都暴露在产生 均匀腐蚀的气体和水中,所以经济损失也非常惊人。 1.全面(均匀)腐蚀 金属表面的全部或大部都发生腐蚀,腐蚀程度大致是均允的。一般表面覆盖一层腐蚀产物膜, 能使腐蚀减缓,高温氧化就是一例。又如易钝化的金属如不锈钢、钛、铝等在氧化环境中产生薄 的钝化膜,具有优良的保护性,使腐蚀实质上停止。铁在大气和水中产生的氧化膜(锈)保护性很 低。一般均匀腐蚀很严重。 也有些均匀腐蚀不产生表面膜,如铁在稀硫酸或盐酸中全面溶化。无膜全面腐蚀很危险, 但在现实生活中很少发生,除非选材严重错误,例如选用铁或铝设备贮运盐酸等。 均匀腐蚀的程度可以用腐蚀率来表示。常用两种单位,一是单位时间内,单位表面积上损失的 重量,以g/(m2·h)计;另一是单位时间内腐蚀的平均厚度,以mm/年计。二者换算关系如下: 1mm/年=8.76g/(m2·h)x1/d 式中: d-材料的密度。 由厚度腐蚀率可以估算设备的预期寿命,一般应用得广泛。 2.孔蚀 孔蚀是一种高度局部的腐蚀形态。孔有大有小,多数情况下比较小,一般孔表面直径等于或小 于它的深度,也有些情况为碟形浅孔。 小而深的孔可能使金属板穿透,引起物料流失、火灾、爆炸等事故。它是破坏性和隐患大的 腐蚀形态之一。 孔蚀通常发生在表面有钝化膜或有保护膜的金属,如不锈钢、钛、铝合金等。由于金属表面存 在缺陷(露头的螺位错,非金属夹杂物等)和液体内存在能破坏钝化膜的活性离子(如CI-、Br-), - 58 - 钝化膜在局部被破坏,微小的膜破口处的金属成为阳,其电流高度集中,破口周围广大面积的膜 成为阴,因此腐蚀向内发展,形成蚀孔。 当孔蚀形成不久,孔内的氧很耗尽,因此只有阳反应在孔内进行,很就积累了带正电的 金属离子。为了保持电中性,带负电的CI-从外部溶液扩散到孔内,由于金属(Fe、Cr) M+CI-+H2O=MOH↓+H+CI- 孔内 pH 下降,变为酸性,盐酸使多的金属溶解,又有多的CI-迁入孔内,形成自催化加速 的腐蚀。邻接蚀孔的表面由于产生阴氧还原反应而不受腐蚀,亦即获得了阴保护。 蚀孔形成以后,是否继续深入发展直至穿孔,由于影响因素复杂,现在还不能预测,一般 地说,如孔少,腐蚀电流集中,深入发展的可能性大;如孔多,就较浅,危险性也较小。 a-钝化膜局部破裂b-膜破口腐蚀闭塞区内金属离子增浓 c-阴离子进入闭塞区,金属离子水解,pH 下降 d-裂缝内产生自催化加速腐蚀过程,H在析出,渗入 裂缝前缘,使金属脆化 孔蚀、缝隙腐蚀和应力发展阶段示意图 3.缝隙腐蚀 是孔蚀的一种特殊形态,发生在缝隙内(如焊、铆缝、垫片或沉积物下面的缝隙),破坏形态为 沟缝状,严重的可穿透。缝隙内是缺氧区,也处于闭塞状态,缝内pH 值下降,浓度增大。常有一 段较长的孕育期,当缝内pH 值下降到临界值后,与孔相似,也产生加速腐蚀。一般在含Cl-溶液中 - 59 - 易发生。有效的防止方法是缝隙。 4.脱层腐蚀 在金属层状结构层与层之间产生腐蚀,先垂直向内发展,然后改变方向,有选择地腐蚀与表面 平行的物质。腐蚀产物的膨胀力使未腐蚀的表层成层状脱离(上图)。 5.晶间腐蚀 腐蚀从表面沿晶粒边界向内发展,外表没有腐蚀迹象,但晶界沉积疏松的腐蚀产物。由金相显 微镜可看到晶界呈现网状腐蚀(下图)。严重的晶间腐蚀可使金属失去强度和延展性,在正常载荷下 碎裂。 (Cr18Ni8Ti 不锈钢在HCl-空气-H2O-丁烷混合气中,700℃) 晶间腐蚀 晶间腐蚀是晶界在一定条件下产生了化学和组成上的变化,耐蚀性降低所致,这种变化通常是 由于热处理或冷加工引起的。以奥氏体不锈钢为例,含铬量须大于11%才有良好耐蚀性。当焊接时, 焊缝两侧2~3mm 处可被加热到400~910℃,在这个温度(敏化温度)下晶界的铬和碳易化合形成 Cr3C6,Cr 从固溶体中沉淀出来,晶粒内部的Cr 扩散到晶界很慢,晶界就成了贫铬区,铬量可降到 远11%的下限,在适合的腐蚀溶液中就形成“碳化铬晶粒(阴)-喷铬区(阳)”电池,使 晶界贫铬区腐蚀。 奥氏体不锈钢晶间腐蚀在工业中较常见,危害也大。防止方法有: ①“固溶淬火”处理:将已产生贫铬区的钢加热到1100℃左右,使碳化铬溶解,水淬,通 过敏化温度区,使合金保持含Cr 的均一态。 ②钢中加入少量易生成碳化物的元素钛或铌。 ③碳含量降低到0.03%以下,从晶界沉淀的铬量就很少。 - 60 - 6.选择性腐蚀 工业合金含有不同成分和杂质,具有不同的结构,耐蚀性也有差别。在一定溶液中,有些活性 组分溶出,剩下疏松的不活泼组分,强度和延性丧失。这类选择性腐蚀的常见例子是黄铜脱锌。 锌溶人溶液,黄铜表面覆盖一层疏松的红色薄膜。实际上铜也溶解,但其后又沉积在合金表面上。 除均匀的层状脱锌外,还有局部的塞状脱锌。提高铜含量(红黄铜:Cu85%)可防止脱锌,加入1% 锡, 灰铸铁的石墨化也是选择性腐蚀,铁腐蚀浸出,剩下石墨网状体,严重失去强度。球墨或延展 性铸铁因为不存在残余物联系在一起的网状结构,所以不产主石墨化。 7.磨损腐蚀 1)冲击腐蚀 金属表面受高流速和湍流状的流体冲击,同时遭到磨损和腐蚀的破坏,称为磨损腐蚀。冲击腐 蚀是磨损腐蚀的主要形态。金属在高速流体冲击下,保护膜破坏,破口处裸金属加速腐蚀。如果流 体中含有固体颗粒,磨损腐蚀就严重。它的外表特征是:局部性沟槽、波纹、圆孔和山谷形,通 常显示方向性。暴露在运动流体中的设备如:管、三通、阀、鼓风机、离心机、叶轮、换热器、排 风筒等都能产生冲击腐蚀。软金属如铜和铅为严重。 冲击腐蚀多发生在流体改变方向的部位。如弯头、三通、旋风分离器,容器内和入口管相对的 部位。冷凝器和换热器管束入口处,流体由大截面进入小口,产生湍流,在管入口数十毫米处常发 生严重腐蚀。 防止冲击腐蚀可以选用损较好的材料,如20 号合金优于18/8 不锈钢,90Cu/10Ni 优于 70Cu/30Ni(海水中),也可改进设计、改变环境、或用涂层和阴保护等。 2)空泡腐蚀 空泡腐蚀简称空蚀或气蚀,是磨损腐蚀的一种特殊形态。在高速液体中含有空泡,使磨损腐蚀 十分严重。空泡的形成是由于液体的湍流或温度变化引起局部压力下降,空泡内只含少量水汽,存 在时间非常短暂,气泡破裂时产生冲击波压力可高达4000atm,使金属保护膜破坏,并可引起塑性 形变,甚至撕裂金属粒子。膜破口处裸金属受腐蚀,随即重新生膜。在同一点上又形成新空泡,又 迅即破裂,这个过程反复进行,结果金属表面生成致密而深的孔,外表很粗糙。泵叶轮和水力透平 机等常产生空蚀。 - 61 - 空泡腐蚀的发生过程示意图 防止空蚀可改进设计,以减小流程中流体动压差,也可选用较耐空蚀的材料或精磨表面,因为 光洁表面不提供形成空泡的核点。用弹性保护层(塑料或橡胶)或阴保护也有效。 3)摩振腐蚀 它也是磨损腐蚀的一种特殊形态,是指承受载荷、互相接触的两表面由于振动和滑动(反复的 相对运动)引起的破坏,也称微振腐蚀。摩振腐蚀的危害非常大,既破坏了精密的金属部件,产生 的氧化锈泥常将部件锈死,还会使接触面过容许公差,产生的蚀孔还会引起疲劳破裂。 摩振腐蚀常见的例子是滚珠轴承套与轴之间,也发生在引擎、机车部件、螺栓连接的部件等 处。它的必要条件是反复的相对运动,位移小至10-8cm 即可引起破坏。例如在远距离铁路和轮船运 输中的汽车轴,表面承受载荷,又发生连续轻微振动,将产生摩振腐蚀。它不发生在连续运动的表 面上。正常行驶的汽车因为轴承表面间的相对运动非常大(旋转),就不发生这种腐蚀。 摩振腐蚀的原因是摩振作用破坏了金属保护膜,裸金属氧化,磨损和氧化反复进行,使破 坏加剧。另外,金属表面因受压产生冷焊或熔化,其后由于相对运动使金属碎粒脱落,并氧化。 二者都产生氧化锈粒,破坏金属界面。氧在摩振腐蚀中很重要,但也有些摩振腐蚀不需要氧。 防护方法可在接触表面涂润滑油脂,可减小摩擦,并排除氧,如果表面同时磷化有效。还可 选用硬质合金,喷丸处理或冷加工以提高表面硬度等。 8.应力腐蚀破裂 合金在腐蚀和一定方向的拉应力同时作用下产生破裂,称为应力腐蚀破裂。裂缝形态有两种: 沿晶界发展,称晶间破裂;缝穿过晶粒,称穿晶破裂,也有混合型,如主缝为晶间型,支缝或 为穿晶型,它是危险的腐蚀形态之一,可引起突发性事故。 应力腐蚀破裂有一些特征:①必须存在拉应力(如焊接、冷加工产生的残余应力),如果存在压 应力则可抑制这种腐蚀, - 62 - (Cr18Ni9 敏化不锈钢在3%NaCl 溶液中, 90℃ ) (Cr18Ni9Ti 不锈钢在C1- 溶液中) (Cr18Ni9 不锈钢) a.晶间腐蚀 b.穿晶腐蚀 c.混合型破裂 应力腐蚀破裂 ②只发生在一定的体系,如奥氏体不锈钢/C1-体系,碳钢/NO- 3 体系,铜合金/NH+ 4 体系等。 应力腐蚀的机理很复杂,按照左景伊提出的理论,破裂的发生和发展可区分为三个阶段: ①金属表面生成钝化膜或保护膜; ②膜局部破裂,产生蚀孔或裂缝源; ③裂缝内发生加速腐蚀,在拉应力作用下,以垂直方向深入金属内部。 产生应力腐蚀必须满足上述三个阶段的生成环境。以奥氏体不锈钢/C1-体系为例,环境中必须 含有C1-和氧,因为奥氏体不锈钢在含氧环境内很容易钝化,满足了条件1;C1-是破钝剂,在应力 作用下,膜的局部缺陷处很容易破裂,满足了条件2;裂缝内形成闭塞区,pH 值下降,Cl-从外部迁 入增浓、pH 值下降到1.3 以下,腐蚀加速,这和孔蚀相同。裂缝产生了氢,引起局部脆化,在 拉应力作用下发生脆性破裂,然后裂尖又进入酸性溶液;裂缝在腐蚀和脆裂的反复作用下发展。 防止应力腐蚀的方法有以下一些:进行热处理以部件的应力;改进设计结构,避免应力集 中于局部,设计中选用的载荷应产生应力腐蚀的临界值;表面用喷丸处理产生压应力,采用电 化学保护、涂料、或缓蚀剂等。 9.氢腐蚀 1)氢鼓泡 对低强度钢,特别是含大量非金属夹杂时,溶液中产生的氢原子很容易扩散到金属内部,大部 分H 通过器壁在另一侧结合为H2 逸出,但有少量H积滞在钢内空穴,结合为H2,因氢分子不能扩 散,将积累形成巨大内压,使钢表面鼓泡,甚至破裂。 泡。石油工业物料常含有上述毒素,氢鼓泡是常见的危害。防止方法:除去这类毒素为有效;也 可选用无空穴的镇静钢以代替有众多空穴的沸腾钢。此外,可采用氢不易渗透的奥氏体不锈钢或镍 的衬里,或橡胶,塑料、瓷砖村里、加入缓蚀剂等。 2)氢脆 在高强钢中晶格高度变形,当H进入后,晶格应变大,使韧性及延展性降低,导致脆化,在 外力下可引起破裂。不过在未破裂前氢脆是可逆的,如进行适当的热处理,使氢逸出,金属可恢复 原性能。一般钢强度越高,氢脆破裂的敏感性越大。它的机理还不十分清楚,有各种理论,如:氢 分子聚积造成巨大内压;吸附氢后使表面能降低,或影响了原子键结合力,促进了位错运动等。一 些迹象表明,铁素体和马氏体铁合金在裂缝尖处与氢产生了反应,钛、钽等易生成氢化物的金属, 在高温下容易与溶解的氢反应,生成脆性氢化物。高温下氢还能造成脱碳。 进入金属的氢常产生于电镀、焊接、酸洗、阴保护等操作中。应力腐蚀的裂尖酸化后,也将产生 氢脆,但阳腐蚀,已造成性损害,与单纯氢脆有别。氢脆与钢内空穴无关,所以防止方法与 防氢鼓泡稍有不同:在容易发生氢脆的环境中,避免使用高强钢,可用Ni、Cr 合金钢;焊接时采用 低氢焊条,保持环境干燥(水是氢的主要来源);电镀液要选择,控制电流;酸洗液中加入缓蚀剂。 氢已进入金属后,可进行低温烘烤驱氢,如钢一般在90~150℃脱氢。 10.腐蚀疲劳 腐蚀和交变应力(应力方向周期性变化,亦称周期 应力)共同作用引起的破裂,称为腐蚀疲劳。在无腐蚀 时,金属受交变应力作用将产生疲劳破裂。对于铁合金, 承受的应力有一临界值,如此值,即使经无限周期 也不会疲劳破裂。此值称为疲劳。 ,但抗疲劳性能也随应力减小而增大。 通常规定在106 周期不产生疲劳破裂的临界应力值为疲 劳。在腐蚀环境中疲劳大大下降,因而在较低 的应力和较短的周期内就发生疲劳破裂。 钢在周期应力下的 S-N 曲线 腐蚀疲劳的外形特征是:产生众多深孔,裂缝可以有多条,由蚀孔起源以和应力垂直的方向纵 深发展,是典型的穿晶型,设有支缝,缝边呈现锯齿形。振动部件如泵轴和杆、螺旋桨轴、油气井 管、吊素以及由温度变化产生周期热应力的换热管和锅炉管等,都容易发生腐蚀疲劳。腐蚀疲劳 易发生在能产生孔蚀的环境中,无疑,蚀孔起了提高应力的作用。周期应力使保护膜反复局部破裂, 裂口处裸金属遭受不断腐蚀。与应力腐蚀不同,腐蚀疲劳对环境没有选择性。氧含量、温度、pH 值 - 64 - 和溶液成分都影响腐蚀疲劳。阳化将促进腐蚀疲劳。 防止方法:改进设计或进行热处理以和减小拉应力,表面喷丸处理产生压应力,电镀锌、 铬、镍等,但电镀时注意镀层中不可产生拉应力,也不可有氢渗入。也可用缓蚀剂和阴保护