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镍基合金 Hastelloy B-2 圆钢百科解析

发布:sonhooalloy 浏览:748553次

镍基合金 Hastelloy B-2 圆钢百科解析

导言:
Hastelloy B-2 是一种为解决Hastelloy B 合金热稳定性不足而开发的高性能
镍-钼合金。它凭借在强还原性介质(尤其是盐酸)中卓越的耐蚀性、出色的抗应力腐蚀开裂能力以及良好的热加工性,成为化工、石化等苛刻环境中的关键材料。其圆钢形态广泛用于制造轴类、阀杆、泵部件及后续加工管材的坯料。

一、核心化学成分 (重量百分比 - 典型范围)

  • 镍 (Ni): ~65-70% (基体元素,提供基本耐蚀性和合金稳定性)

  • 钼 (Mo): ~26-30% (核心合金元素,赋予极强的耐还原性介质腐蚀能力,特别是盐酸、硫酸)

  • 铁 (Fe): ≤ 2.0% (控制杂质含量,过高可能影响耐蚀性)

  • 铬 (Cr): ≤ 1.0% (主要视为杂质严格控制,高铬含量会降低在强还原性酸中的耐蚀性)

  • 碳 (C): ≤ 0.02% (极低控制,防止有害碳化物析出导致晶间腐蚀敏感性)

  • 锰 (Mn): ≤ 1.0% (脱氧剂,残余)

  • 硅 (Si): ≤ 0.10% (脱氧剂,残余,过高可能影响热塑性)

  • 钴 (Co): ≤ 1.0% (通常视为杂质)

  • 钒 (V): ≤ 0.40% (微量添加,可能有益于某些性能)

  • 钨 (W): ≤ 0.50% (微量)

  • 磷 (P): ≤ 0.040% (严格控制杂质)

  • 硫 (S): ≤ 0.030% (严格控制杂质)

关键点: Hastelloy B-2 的核心在于高钼、高镍、极低碳,并严格限制铬、铁等元素含量,使其在还原性环境中达到最佳耐蚀性。

二、核心物理与机械性能 (固溶处理态圆钢典型值)

  • 密度: 约 9.24 g/cm³

  • 熔点范围: 约 1330-1380 °C

  • 室温机械性能:

    • 抗拉强度 (Rm): ≥ 690 MPa (最小值)

    • 屈服强度 (Rp0.2): ≥ 310 MPa (最小值)

    • 延伸率 (A5): ≥ 40% (最小值)

    • 硬度 (HB): 约 180-220 HB

  • 高温性能: 在中等温度下保持较好强度,但需注意长期高温服役可能导致脆性相析出。

  • 热膨胀系数: (20-100°C) 约 10.5 × 10⁻⁶ /K

  • 热导率: (100°C) 约 10 W/(m·K) (相对较低)

  • 电阻率: 约 1.35 μΩ·m

三、卓越的耐腐蚀性能

  • 还原性介质之王:沸腾的任何浓度盐酸中表现极其优异,是少数几种能在此极端条件下长期使用的工程合金之一。

  • 耐硫酸: 在中等浓度、中等温度的硫酸中耐蚀性优异,优于大多数不锈钢和镍基合金。对含杂质(如氯离子)的工业硫酸也有较好抵抗力。

  • 耐磷酸: 在多种浓度和温度的磷酸中表现良好。

  • 耐其他酸: 对醋酸、甲酸等有机酸有良好耐蚀性。

  • 耐应力腐蚀开裂 (SCC): 在氯化物环境、苛性碱环境中具有优异的抗 SCC 能力。

  • 局限性:

    • 氧化性介质(如硝酸、含 Fe³⁺/Cu²⁺的盐酸、湿氯气、含氧酸)中耐蚀性显著下降。

    • 对点蚀和缝隙腐蚀的抵抗力不如含铬量高的合金(如 Hastelloy C 系列)。

四、关键生产与加工要点 (圆钢)

  1. 熔炼:

  2. 采用真空感应熔炼 (VIM)VIM + 电渣重熔 (ESR) 工艺。

  3. 核心目标是严格控制杂质元素(尤其是 C, Si, Cr, Fe),确保成分高度均匀纯净。

  4. 铸造: 将熔融合金浇注成电极或直接铸锭。

  5. 热加工:

  6. 锻造/轧制: 铸锭/电极经高温锻造或轧制成所需直径的圆钢。

  7. 温度控制至关重要: 开坯通常在 1100-1200°C 进行,终锻/终轧温度一般不低于 900°C。必须避免在 550-850°C 的敏感温度区间长时间停留,以防有害金属间相(如 μ 相)析出导致脆化。

  8. 冷却: 热加工后需快速冷却(如水冷或强风冷),以抑制脆性相析出,保持过饱和固溶状态。

  9. 热处理:

  10. 固溶处理: 是获得最佳性能(尤其是耐蚀性和塑性)的必需工序

  11. 典型工艺:加热至 1065-1120°C,保温足够时间使可能析出的相溶解,然后快速水淬

  12. 严禁时效处理或缓慢冷却,否则会严重损害耐蚀性和韧性。

  13. 冷加工: 固溶态 B-2 合金具有良好冷加工性(优于 C 系列),可进行冷拉、冷轧等,但加工硬化率高,需中间退火。

五、采购核心考量点

  1. 材质标准认证: 必须要求供应商提供符合国际/国家通用标准的材质证明 (MTC),如 ASTM B335 (棒材标准),明确标示为 UNS N10665 / Hastelloy B-2。

  2. 化学成分报告: MTC 中必须包含详细的熔炼分析化学成分,确保关键元素(高 Ni, Mo,低 C, Cr, Fe)和杂质含量符合标准要求。

  3. 机械性能报告: 确认固溶处理状态下的室温拉伸性能(抗拉、屈服、延伸率)和硬度值达标。

  4. 热处理状态: 明确要求并验证材料处于固溶处理+快冷(水淬)状态。这是保证材料无有害相析出、具备最佳耐蚀性和塑性的关键。

  5. 无损检测 (NDT): 根据最终用途要求,可能需规定超声波探伤 (UT) 等级(如 ASTM A388)或表面检测(如液体渗透 PT)标准,确保内部和表面质量。

  6. 表面质量: 检查圆钢表面是否存在深划痕、折叠、裂纹等缺陷。

  7. 供应商资质: 选择具有良好信誉、稳定生产高镍基合金经验、完善质控体系的合格供应商。

六、典型应用领域 (圆钢加工件)

  • 化工和石化工业:盐酸回收系统、反应器、换热器、管道、泵、阀杆、搅拌器轴。

  • 制药工业:涉及高纯盐酸、有机酸的反应和处理设备部件。

  • 酸洗设备:处理热浓硫酸的设备部件。

  • 纸浆和造纸工业:某些溶解工艺和漂白工段设备。

  • 核燃料后处理。

总结:
Hastelloy B-2 圆钢以其镍钼合金的本质、卓越的耐强还原性介质(尤其盐酸)腐蚀能力和良好的可加工性,成为苛刻腐蚀环境中的战略材料。采购的核心在于
严格把控化学成分、确保固溶热处理状态、验证关键机械性能,并选择可靠供应商。理解其不耐氧化性介质的局限性,对于正确选材至关重要。作为采购员,明确技术要求并坚持严格的质保证书审核,是保障设备长期安全稳定运行的基础。

上海商虎有色金属有限公司 主要分类及代表性牌号

一、 镍基高温合金(应用最广泛)

常见国际牌号:

Inconel 系列: Inconel 600, Inconel 625, Inconel 718 (应用最广的航空发动机材料之一), Inconel X-750, Inconel 617, Inconel 738, Inconel 939, Inconel 740H

Hastelloy 系列: Hastelloy X, Hastelloy C-276, Hastelloy B-3 (更侧重耐腐蚀,但也具高温性能)

Waspaloy (典型涡轮盘/叶片材料)

Rene 系列: Rene 41, Rene 80, Rene 88DT, Rene N5 (先进单晶/粉末合金)

Udimet 系列: Udimet 500, Udimet 520, Udimet 720

Nimonic 系列: Nimonic 75, Nimonic 80A, Nimonic 90, Nimonic 105, Nimonic 115, Nimonic 263

Alloy 系列: Alloy 800H/HT, Alloy 825, Alloy 230

Haynes 系列: Haynes 230, Haynes 282, Haynes 214

Mar-M 系列: Mar-M 247 (铸造叶片), Mar-M 200, Mar-M 002

CMSX 系列: CMSX-4, CMSX-10 (单晶合金)

其他: IN-100, IN-713C, IN-738LC, IN-939, Nimonic PE16, RR1000, ME3, TMS 系列 (日本)

中国牌号 (GH系列):

变形合金: GH4169 (对应Inconel 718), GH3030, GH3039, GH3044, GH3128, GH3625 (对应Inconel 625), GH4099, GH4133, GH4141, GH4163, GH4738 (对应Waspaloy), GH5188 (对应Haynes 188,实为钴基), GH5605 (对应L605,实为钴基)

铸造合金: K403, K405, K406, K417, K417G, K418, K419, K423, K424, K438, K640 (司太立合金,钴基)

粉末合金: FGH4095, FGH4096, FGH4097, FGH4098, FGH4102

单晶合金: DD3, DD4, DD6, DD8, DD9, DD10, DD32, DD33, DD407

铁镍基高温合金(以铁、镍为主要基体)

常见国际牌号:

Incoloy 系列: Incoloy 800, Incoloy 800H/HT, Incoloy 825, Incoloy 901, Incoloy 903, Incoloy 907, Incoloy 909, Incoloy 925, Incoloy MA956 (ODS合金)

Pyromet 系列: Pyromet CTX-1 (如A-286)

A-286 (Fe-25Ni-15Cr,应用广泛)

N155 (Multimet)

19-9 DL

中国牌号 (GH系列):

变形合金: GH2018, GH2036, GH2038, GH2130, GH2132 (对应A-286), GH2135, GH2136, GH2302, GH2747, GH2901 (对应Incoloy 901), GH2903, GH2907, GH2909, GH2984, GH3128 (实为镍基,常被归类讨论)

铸造合金: K213, K214

钴基高温合金

常见国际牌号:

Haynes 系列: Haynes 25 (L-605), Haynes 188, Haynes R-41 (实为镍基)

Stellite (司太立) 系列: Stellite 6B, Stellite 21, Stellite 31

Ultimet

FSX-414

MAR-M 509, MAR-M 302

E1, X-40, X-45, WI-52

中国牌号:

变形合金: GH5188 (对应Haynes 188), GH5605 (对应Haynes 25/L-605)

铸造合金: K640 (系列牌号,如K640M),DZ40M

司太立合金: STL6, STL12, STL21等。



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