哈氏合金

哈(ha)氏合金的發展：哈氏(shi)合金的(de)名稱源于Hastelloy®，是(shi)美國Haynes International公司(前(qian)身為Haynes Stellite Works)的商標。這個是由(you)HAYNES中的HA，STELLITE的STELL及ALLOYS中的OY組(zu)成的。Haynes公司發明的第一(yi)個哈(ha)氏合(he)金是Hastelloy® B，用于航空器的(de)火箭噴嘴。緊(jin)跟B合(he)金之后(hou)的(de)Hastelloy® C合金(jin)在化工(gong)工(gong)業(ye)(ye)得到(dao)迅(xun)速而廣泛(fan)的應(ying)用(yong)。除(chu)了在各種化工(gong)及(ji)石油化工(gong)行業(ye)(ye)扮(ban)演主要(yao)角(jiao)色外，此合金(jin)還曾經應(ying)用(yong)于核能源工(gong)業(ye)(ye)及(ji)制藥工(gong)業(ye)(ye)。接(jie)著，Haynes公司繼(ji)續開發(fa)出了有極(ji)好耐高(gao)溫性能(neng)的Hastelloy® X合(he)金，并取得極大(da)成功。隨著當時噴氣式飛機(ji)工業急速的增長，這個合(he)金成為(wei)發動機(ji)生產商的******。一(yi)些(xie)石化工業中的火炬也(ye)是用它制(zhi)作而成的。

到了二十世紀六十年代，哈氏耐腐蝕(shi)合金(jin)得(de)到了突破性的(de)發展。以(yi)前阻礙Hastelloy合金(jin)發展的(de)(de)******障礙是該合金(jin)需要焊后固溶處理(li)，不然(ran)焊接熱影(ying)響(xiang)區的(de)(de)抗(kang)腐蝕性能(neng)會大(da)(da)大(da)(da)下降，而焊接是絕(jue)大(da)(da)多(duo)數設備生產中(zhong)所(suo)必須的(de)(de)加工過程。Hastelloy® C-276為此(ci)難題提供(gong)了(le)解決方案。由于氬氧脫碳重(zhong)熔精煉工藝的出(chu)現，使(shi)得合(he)金能(neng)(neng)夠達到極(ji)低的碳硅(gui)(gui)含(han)量，保證了(le)在焊接(jie)區域仍能(neng)(neng)具(ju)有和基材一樣的抗腐(fu)蝕(shi)性能(neng)(neng)。近代的抗腐(fu)蝕(shi)合(he)金基本上都(dou)是通(tong)過(guo)這種技術(shu)保證極(ji)低的碳硅(gui)(gui)含(han)量。

二(er)十世紀七八十年代，耐腐蝕合(he)金性(xing)能再次(ci)得到提升(sheng)，并且(qie)開始針對不同的環境(jing)進行專門(men)的優化。Hastelloy® B-2合金是在B合金(jin)的基礎上改進得到的，但它卻是一個針對還原性環境(jing)的耐(nai)腐(fu)蝕合金(jin)。它有著優異的抗腐(fu)蝕性能，但加工性較(jiao)差。C-276雖然獲(huo)得巨大(da)的成(cheng)功，但(dan)它焊接(jie)區域(yu)的性(xing)能(neng)仍(reng)然不理(li)想，Hastelloy C-22的出現不(bu)僅解決這(zhe)個問(wen)題而且在(zai)大(da)多數情(qing)況下都達到了更好的耐腐蝕性(xing)能。在(zai)抗氧化性(xing)環境(jing)方面Hastelloy® G-3, G-30®合(he)金相繼問世(shi)，它們在強(qiang)氧(yang)化性或混合(he)酸的環(huan)境下表現優異。高(gao)溫合(he)金方面，Haynes® 230合金的發明不(bu)僅使得(de)航空航天工業得(de)到進步(bu)，它(ta)優異(yi)的高溫(wen)強度和抗氧化(hua)性能力(li)也推動了化(hua)學工業的進步(bu)獲得(de)“Chemical Processing”獎。二十(shi)世紀九(jiu)十(shi)年代(dai)，Hastelloy® B-3®的發明(ming)徹(che)底改變了B-2在通(tong)過中間溫度時容易析出Ni-Mo沉淀相(xiang)導致沉淀的缺點，加工性能得(de)到很大改(gai)善。為了進(jin)一步拓(tuo)展C系列(lie)合金(jin)的適用范圍，在(zai)Hastelloy® C-2000®加入銅，在很大(da)程度上拓(tuo)展了C-2000®在(zai)還原性環境中的抗腐蝕能力，尤其是(shi)硫(liu)酸(suan)和氫氟(fu)酸(suan)。新(xin)型的Hastelloy® G-35®合金雖然歸入G系列，但它(ta)本(ben)質上是一種鎳-鉻-鉬合金，成(cheng)份上(shang)更接近C系列(lie)合金(jin)。只是因為它的發明仍然是針對強氧化性以及混合酸(suan)環(huan)境設計的，所以商業牌號仍然歸入G系列。

哈(ha)氏合金的特點：抗(kang)腐蝕(shi)材料按照其性質可分為(wei)非金(jin)屬材料和金(jin)屬材料。常(chang)見的(de)非金屬材(cai)料(liao)有(you)陶瓷，玻璃鋼，搪瓷，石墨，塑料(liao)等(deng)等(deng)，它們(men)的(de)優(you)點是(shi)幾乎不(bu)會發生腐蝕(shi)，但是(shi)它們(men)多數只能應用到(dao)200℃，而且(qie)不(bu)能(neng)承受高(gao)的(de)壓力。由于不(bu)能(neng)焊接，它們(men)制造(zao)的(de)設備相對較小(xiao)，也不(bu)易修補。金(jin)(jin)(jin)屬抗腐(fu)蝕(shi)材料按照其本質來(lai)說主要有(you)(you)鐵(tie)基(ji)合(he)金(jin)(jin)(jin)（不(bu)銹鋼(gang)），鎳基(ji)合(he)金(jin)(jin)(jin)以及活性金(jin)(jin)(jin)屬。哈氏合(he)金(jin)(jin)(jin)就屬于高等的鎳基(ji)合(he)金(jin)(jin)(jin)。由于鎳本身為(wei)面(mian)心立方結(jie)構，晶體學上的穩定性使得它(ta)能(neng)(neng)夠比(bi)鐵(tie)基(ji)合(he)金(jin)(jin)(jin)容納更(geng)多的合(he)金(jin)(jin)(jin)元素（鉻(ge)，鉬等）以達到抵(di)抗各(ge)種環境(jing)的能(neng)(neng)力。加上鎳本身的就具有(you)(you)一定的抗腐(fu)蝕(shi)能(neng)(neng)力，尤其是(shi)抵(di)抗氯(lv)離子(zi)引(yin)起(qi)的應力腐(fu)蝕(shi)能(neng)(neng)力是(shi)所(suo)有(you)(you)的不(bu)銹鋼(gang)所(suo)不(bu)能(neng)(neng)比(bi)擬(ni)的。無論是(shi)普通的300系列不銹鋼（304,316L等），還是抗(kang)腐蝕能力(li)較強的奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼（904L，254SMO等），雙(shuang)相鋼（2205，2507等）及含(han)銅的20合(he)(he)金系列(lie)的(de)總體抗(kang)腐蝕能力都不(bu)及(ji)鎳(nie)基合(he)(he)金（哈氏合(he)(he)金），這種(zhong)抗(kang)腐蝕性(xing)的(de)差(cha)距在(zai)還原性(xing)的(de)環(huan)境，復雜(za)的(de)混合(he)(he)酸環(huan)境以(yi)及(ji)含(han)有鹵素離子的(de)溶液中(zhong)尤其明顯(xian)。圖1為Hastelloy® C-2000®和幾種鐵基(ji)材(cai)料在鹽酸中0.1mm/y等腐蝕線的(de)比(bi)較活性(xing)金屬(shu)（鈦，鋯，鉭）有著非常好(hao)的(de)(de)抗腐蝕能(neng)力，尤其是(shi)鈦材在國內(nei)有著廣泛(fan)的(de)(de)應用，主要(yao)用于替代一(yi)些不銹鋼無法適應的(de)(de)腐蝕環境(jing)。但是(shi)，鈦主要(yao)通過形成致密的(de)(de)氧化(hua)膜來提供保護(hu)，在還原(yuan)性(xing)較強(qiang)或者密閉性(xing)高（缺乏氧氣）的(de)(de)環境(jing)（法蘭，墊片(pian)密封(feng)面）就容(rong)易(yi)遭到(dao)(dao)腐蝕。而且鈦的(de)(de)應用溫度(du)也只能(neng)到(dao)(dao)300℃。鋯(gao)、鉭雖然有著極(ji)佳的抗腐(fu)蝕(shi)能(neng)(neng)力，但由(you)于價格昂(ang)貴，應用受到局限。所有的活性金(jin)屬都不(bu)能(neng)(neng)用于含氟環(huan)境(jing)。而多數哈氏合金(jin)則能(neng)(neng)應用于更廣泛的環(huan)境(jing)以(yi)及溫度區間，也是為數不(bu)多能(neng)(neng)夠抵抗氟離子(zi)的金(jin)屬材料之一。哈氏合金本身屬于鎳(nie)(nie)基合金，但不(bu)同于一(yi)般的(de)純鎳(nie)(nie)（Ni200）和Monel，它以(yi)(yi)(yi)鉻鉬作(zuo)為主要的合(he)金元素，旨在提高對(dui)各種(zhong)介(jie)質和溫(wen)度(du)(du)的適應(ying)能力，并針對(dui)不同行(xing)業應(ying)用(yong)進(jin)行(xing)了專門的優化(hua)。目前化(hua)工行(xing)業普遍追(zhui)求高產能，不斷改進(jin)工藝(yi)，以(yi)(yi)(yi)提高溫(wen)度(du)(du)壓力來加快反應(ying)速度(du)(du)，這樣(yang)生產就(jiu)容易出(chu)現(xian)(xian)難以(yi)(yi)(yi)預計(ji)的情況，造成非計(ji)劃檢修。哈(ha)氏(shi)合(he)金正是(shi)針對(dui)這樣(yang)的一種(zhong)需求，適應(ying)各種(zhong)無法預料(liao)的惡(e)劣環(huan)境，將非計(ji)劃檢修降到最低。同時，它還具(ju)有很好(hao)的加工焊接性能，便于現(xian)(xian)場維修。

 C系列合金就是鎳(nie)-鉻-鉬合金。由(you)于鉻能在合金表面形成致密的氧(yang)化膜(mo)（鈍(dun)化），提(ti)(ti)供抗(kang)氧(yang)化環(huan)境能力，而鉬主要(yao)提(ti)(ti)供抗(kang)還(huan)原環(huan)境能力。因此(ci)C系列合金可以應用(yong)于(yu)既有氧化介質又有還原(yuan)介質的環境當中。C系列合金是(shi)應用最廣泛的合金，尤其是(shi)C-276合金，自60年代發明后，經(jing)過40余年的考驗后依然顯示出強大(da)的生命力。C-4開(kai)發后主要滿(man)足少部(bu)分歐洲(zhou)用戶的需求，目前只(zhi)有(you)在較老(lao)的設備中才看(kan)得(de)到(dao)。C-22合金在不提高成本(ben)的情況下增強了抗(kang)腐(fu)蝕能力，性價(jia)比(bi)尤其出色(se)。C-2000®作為新一代(dai)產品提供(gong)了(le)更大的安全使用范(fan)圍，非(fei)常適合要改善設備(bei)壽命(ming)，試(shi)驗新工藝的用戶(hu)。目前國內在(zai)相當多的行業中(zhong)已(yi)經應用了(le)C系列合金。如精細化工行業(ye)（TDI，PTA，醋酸/酐，丙(bing)烯酸(suan)等）；環境工程行業（FGD，污水處理）；板式換熱(re)器行(xing)業(ye)(ye)等(deng)(deng)。還(huan)有很多(duo)行(xing)業(ye)(ye)目前國外已經應(ying)用(yong)了哈氏合金，而國內仍在(zai)試驗(yan)階(jie)段，如制(zhi)藥行(xing)業(ye)(ye)等(deng)(deng)。

B系列合金為鎳-鉬合金，針(zhen)對(dui)完(wan)全還原(yuan)的環境(jing)，提供最優越的抗腐蝕能力(li)。B系(xi)列合金雖然在還原(yuan)性(xing)環(huan)境(jing)中表現優(you)異，但對(dui)氧化(hua)性(xing)介(jie)質（鐵，銅離(li)子）卻非(fei)常(chang)敏感。50ppm的(de)鐵離子已經足(zu)已讓B系(xi)列合金抗腐蝕能力有明顯下(xia)降。B系列(lie)合(he)金由于(yu)它性(xing)能(neng)的特殊性(xing)，應(ying)用相對(dui)比較集(ji)中(zhong)(zhong)，其中(zhong)(zhong)最(zui)主(zhu)要的就(jiu)是醋酸生產(chan)（羰基合(he)成法），還有一些硫酸回收(shou)系統中(zhong)(zhong)也用到該系列(lie)合(he)金。目(mu)前廣泛(fan)應(ying)用的牌號為B-3，B-2由于(yu)加工(gong)性(xing)能方面(mian)的不足，已(yi)經漸(jian)漸(jian)退出市場。

G系列(lie)合金為鎳-鉻-鐵合金（G-35®合(he)金除外(wai)）。高的(de)鉻含量使(shi)該(gai)系列(lie)的(de)合(he)金在抗氧化性方面(mian)非(fei)常出眾。同時，新型的(de)G系列合金（G-30® G-35®）也有很好的(de)抗(kang)點蝕能力，加上少量(liang)的(de)銅含量(liang)，增強了抗(kang)硫酸(suan)及氫氟(fu)酸(suan)的(de)能力。因此，G系列合金主要應用于(yu)強氧化性的(de)環(huan)境及混合酸(suan)的(de)復(fu)雜環(huan)境中(zhong)，如濕(shi)法磷(lin)酸(suan)，鋼(gang)廠酸(suan)洗線。

D系列合金為鎳-鉻-硅合金(jin)。由于該系(xi)列合金(jin)含有一定量(liang)的(de)硅，能夠在表面產(chan)(chan)生(sheng)相(xiang)當穩定的(de)氧(yang)化膜(mo)，針(zhen)對極端的(de)強(qiang)氧(yang)化性環境(jing)，但因此該合金(jin)極難焊接。目前批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)(chan)的(de)D系列合金為D-205，應用于高溫濃(nong)硫(liu)酸環境的板(ban)式換熱器。該合(he)金目(mu)前通過阿法(fa)(fa)拉法(fa)(fa)公(gong)司獨家代理，只提(ti)供(gong)成(cheng)品板(ban)。

 哈(ha)氏合金分類：目前，抗腐蝕(shi)哈氏合金主要分為C系列，B系列，G系列及(ji)D系(xi)列合金(jin)。