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HastelloyG-30材料成分性能參數(shù)

2023-06-09 17:17 作者:bili_44862803453 0人讀過(guò) | 我要投稿

HastelloyG-30簡(jiǎn)介：
Hastelloy G-30是一種高含鉻量的鎳基合金，它對(duì)于商用磷酸以及許多高氧化性酸介質(zhì)的混合性環(huán)境如硝酸/鹽酸、硝酸/氫氟酸和硫酸有較其他多數(shù)鎳基和鐵基合金更卓越的抗腐蝕性。G-30合金能夠阻止焊接熱影響區(qū)內(nèi)晶界沉淀的形成，因此它的焊態(tài)的產(chǎn)品適用于各種化學(xué)處理工程的用途。
1哈氏合金G-30的耐蝕性能

哈氏合金G-30的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分為(w%):Ni基體(43)-Cr30-Mo 5.5-W 2.5-Fe15-Cu1.5-C0.03'-Co2'-Cb0.8'(#為最大值),合金采用固溶處理(1177℃加熱，水冷)狀態(tài)。

為了獲得哈氏合金G-30在不同介質(zhì)中的耐蝕性能數(shù)據(jù)，制造商Haynes公司進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，與一些不銹鋼及其它一些鎳基超合金的耐蝕性能進(jìn)行了比較，主要結(jié)果如表1～表4及圖1～圖5所示。圖表中主要數(shù)據(jù)來(lái)自于High Performance Alloys, HAYNES DI-GEST,Vol.39,No.1～6,1988。

從表1可知，哈氏合金G-30在磷酸中有很好的耐蝕性能，通常腐蝕速率為0.025～2.50mm/a,其耐蝕性要比哈氏合金G-3或Inconel 625要高2～4倍(最高可達(dá)10倍)。美國(guó)化肥發(fā)展中心(NFDC)1987年對(duì)316L、No8020型不銹鋼和哈氏合金G-30焊接試件，在53.3%P?Os磷酸中腐蝕28天，溫度選擇65℃、93℃和132℃進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果是唯有哈氏合金G-30在132℃磷酸中有足夠的耐蝕性能并推薦使用。哈氏合金G-30不僅在磷酸中有很好的耐蝕性，在許多其它酸性介質(zhì)(如硫酸、硝酸、甲酸)中，也較哈氏合金G-3或Inconel 625合金具有更好的耐蝕性(見(jiàn)表2)。由表3可知，與許多不銹鋼相比，哈氏合金G-30在不同環(huán)境的混合酸性介質(zhì)中也具有很高的耐蝕性能。在硫酸與硝酸、硫酸與硫酸鐵混合液中，含鉻較高的哈氏合金G-30和SAN28合金的腐蝕速率很低。

當(dāng)介質(zhì)中含有鹵族元素(如Cl-或F-)時(shí)，與316L、No8904(904L)、SAN28、No8020(20CB-3)、Inconel625合金相比，哈氏合金G-30表現(xiàn)出最好的耐蝕性能，特別是在硝酸與氫氟酸混合介質(zhì)中，其耐蝕性能優(yōu)于所有不銹鋼及Inconel 625合金。從腐蝕速率曲線圖1及圖2可以看出，哈氏合金G-30在室溫下任何濃度的鹽酸和硫酸中都有較低的腐蝕速率。但隨著溫度升高，其腐蝕速率增大，這在選用哈氏合金G-30時(shí)應(yīng)慎重考慮，應(yīng)根據(jù)實(shí)際條件確定合金是否適用。由圖3及圖4可知，濃度低于60%的工業(yè)磷酸及硝酸介質(zhì)中，從室溫到沸點(diǎn)的任何溫度下，哈氏合金G-30都具有較低的腐蝕速率(<0.125mm/a),用于磷酸和硝酸工業(yè)很有希望。圖5給出了哈氏合金G-30與哈氏合金G在硝酸與氫氟酸混合介質(zhì)中的焊縫區(qū)耐蝕性能比較的照片，可見(jiàn)哈氏合金G-30的耐蝕性能明顯優(yōu)于哈氏合金G。

由于哈氏合金G-30的含鉻量較高，又含有5.5%的鉬，在具有耐均勻腐蝕的同時(shí)，也具有較高的耐局部腐蝕能力，其耐點(diǎn)蝕當(dāng)量PRE=48(計(jì)算公式為：PRE=Cr(%)+3.3Mo(%)+30N=30+3.3×5.5=48.15),具有和哈氏合金G或哈氏合金G-3相當(dāng)?shù)目裹c(diǎn)蝕能力。實(shí)際上它比所有不銹鋼的抗點(diǎn)蝕能力都好得多(如表4所示)。

上述耐蝕性能數(shù)據(jù)雖然都是從實(shí)驗(yàn)室得出的，但說(shuō)明哈氏合金G-30在工業(yè)磷酸、硫酸、硝酸和鹽酸混合酸、硝酸和氫氟酸混合酸以及其它復(fù)雜環(huán)境下的強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中，顯示出比其它鎳基合金和鐵基合金具有更優(yōu)良的耐蝕性。

在濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程中，推廣應(yīng)用了哈氏合金G-30。在磷酸及過(guò)硝酸的生產(chǎn)設(shè)備中，可用哈氏合金G-30制造支架、螺栓、螺母、反應(yīng)罐、噴射器、攪拌器、蒸發(fā)管、預(yù)熱器管、泵零件、冷卻器管以及各種棒材、管接等，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明哈氏合金G-30具有優(yōu)良的耐蝕性。哈氏合金G-30最初是為了滿足磷酸和磷肥工業(yè)生產(chǎn)中材料的耐蝕性能要求而研制的，但該合金也能用在現(xiàn)有不銹鋼及傳統(tǒng)的合金不能完全滿足要求的場(chǎng)合。如在硫酸(含亞硫酸鹽)、硝酸與氫氟酸混合酸中，可以取代價(jià)格十分昂貴的Hastelloy C-276合金，如：制造蒸煮室襯里和管板式換熱器等。在硫酸(含干燥氣)、3%～5%氫氟酸中可代替不銹鋼，制造預(yù)冷卻罐和加熱器，也可制造氨基氟硅酸鹽介質(zhì)的管子。此外，也用作酸洗吊籃、臺(tái)架、塔器以及各種工業(yè)腐蝕環(huán)境下的管材、線材和襯里。

在石油化工設(shè)備制造方面，選材的經(jīng)濟(jì)性與許多因素有關(guān)，其中最主要的是耐蝕性和成本價(jià)格兩個(gè)方面。材料的耐蝕性能與材料的使用壽命直接相關(guān)，但并非壽命最長(zhǎng)的或者價(jià)格最低的材料使用最經(jīng)濟(jì)。選材上應(yīng)從工況環(huán)境、材料性能、材料及設(shè)備制造價(jià)格、設(shè)備操作工藝、維修、安全生產(chǎn)諸方面綜合考慮，正確選擇材料，以求獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效果。

選擇哈氏合金G-30就是從合金的較高耐蝕性能為出發(fā)點(diǎn)，使不可預(yù)見(jiàn)的失效危險(xiǎn)性減至最小，與其他更為昂貴的耐蝕超合金及價(jià)格較低而耐蝕性能很差的合金相比較，可以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。表5給出了哈氏合金G-30與其它一些合金的價(jià)格比較，1/4 in(lin=2.54cm)厚的哈氏合金G-30板材價(jià)格低于在濕法制酸中有較低耐蝕性能的某些合金(如Inconel 625)。表6給出了不同材料制造的換熱器價(jià)格比較?？梢钥闯觯捎霉虾辖餑-30制造價(jià)格為316L的2.4倍，和Incoloy 825、No8020(20CB-3)相當(dāng)，比No8904(904L)、SAN 28高一些，但與Inconel625相比時(shí)，哈氏合金G-30具有更低的成本和更好的耐蝕性能。因此，哈氏合金G-30作為一種較便宜的材料受到越來(lái)越多用戶的關(guān)注。