Hastelloy C和316L合金在不同溫度循環廢酸中的耐蝕

發布時間：2022-05-10 作者：焱狄金屬次數：1173次

Hastelloy C和316L合金在不同溫度循環廢酸中的耐蝕功用

Hastelloy C（N10002/W.Nr.2.4819）

Hastelloy C合金含有大量的Cr、Mo等元素，并具有單相奧氏體組織。
具有很多優異性能的耐蝕合金，對氧化性和中等還原性腐蝕有很好的抵抗能力。
具有優異的抗應力腐蝕開裂能力和好的耐局部服飾能力，在恒多化工工藝介質中有滿意的耐蝕特性，包括浸實行恒強的無機酸溶液、氯氣和含氯化物的各種介質、干燥氯氣、甲酸和醋酸、海水和鹽水等。

Hastelloy C國內外對應牌號：

品名	中國 GB	英國 BS	德國 SEW VDIUV
Hastelloy C	NS3303	NA45	W.Nr.2.4819

Hastelloy C供貨規格：圓鋼、棒材、帶材、管材、法蘭和鍛件協商供應

Hastelloy C化學成分：

品名	C	Mn	Si	P	S	Cr	Ni	Mo	Fe
Hastelloy C	≤0.08	≤1.00	≤1.00	≤0.040	≤0.030	14.5 ～16.5	50.0 ～58.0	15.0 ～17.0	4.0 ～7.0

Hastelloy C物理性能：

密度	8.9g/cm3
熔點	1325-1370℃

Hastelloy C在常溫下合金的機械性能：

品名	抗拉強度 Rm N/mm2	屈服強度 RP0.2N/mm2	延伸率 A5 %
Hastelloy C	690	283	40

Hastelloy C具有以下特性：
Hastelloy C合金是全能的鎳鉻鉬鎢合金，比其他的現有的鎳鉻鉬合金擁有更好的總體抗腐蝕性能，包括Hastelloy C276、C4合金以及625合金。Hastelloy C合金有很好的抗點蝕，縫隙腐蝕和應力腐蝕開裂能力。它具有優異的抗氧化水介質能力，包括濕氯，硝酸或者含有氯化物離子的氧化性酸的混合酸。同時，Hastelloy C合金也有理想的的抵抗過程中遭遇的還原性和氧化性環境的能力。依靠這種萬能的性能，它能在一些令人頭疼的環境中使用，或者在多種生產目的工廠中應用。Hastelloy C合金對各種化工環境有著異常的抵御能力，包括強氧化性物質，比如氯化鐵、氯化銅、氯、熱污染溶液（有機的無機的），甲酸、乙酸、醋酸酐、海水和鹽溶液等。Hastelloy C合金在焊接熱影響區有抵抗晶界沉淀形成的能力，這樣使它在焊接狀態下也能適應很多種化工過程的應用。

Hastelloy C的金相結構：
Hastelloy C為面心立方晶格結構。

Hastelloy C的耐腐蝕性：
Hastelloy C合金適用于各種含有氧化和還原性介質的化學流程工業。較高的鉬、鉻含量使合金能夠耐氯離子的侵蝕，鎢元素也進一步提高了其耐腐蝕性。Hastelloy C是僅有的幾種能夠耐潮濕氯氣、次氯酸鹽以及二氧化氯溶液腐蝕的材料之一，該合金對高濃度的氯化鹽溶液具有顯著的耐腐蝕性（如氯化鐵和氯化銅）。
1.在70℃以下任何濃度的硫酸溶液中都耐腐蝕，腐蝕率約為0.1mm/a；
2.在室溫下各種濃度鹽酸中腐蝕率不高于0.1mm/a；在65℃下的各種濃度鹽酸中也小于0.5 mm/a，鹽酸中是否充氧，對耐蝕性物顯著影響；
3.在氫氟酸中腐蝕率不超過0.25 mm/a，在沸騰溫度下的55%H3PO4+0.8%HF的條件下，腐蝕率府大于0.75 mm/a；
4.在室溫下所有濃度或較高溫度的稀硝酸中均是耐蝕的，腐蝕率為0.1mm/a左右，在60-70℃下任何濃度的鉻酸以及有機酸和其他混合液中均有良好的耐蝕性，腐蝕率分別小于0.125 mm/a和0.175 mm/a；
5.是少數能耐干、濕氯氣腐蝕的材料之一，可在干、濕氯氣交換腐蝕條件下使用；
6.能耐高溫HF氣體腐蝕，在550℃以下的HF氣體腐蝕率為0.04 mm/a，在750℃時腐蝕率為0.16 mm/a。

Hastelloy C的加工性能：
熱加工
1. Nicrofer 5716 hMoW 的熱加工溫度范圍1200℃～950℃，冷卻方式為水冷或快速空冷。
2. 為保證較佳的防腐性能，熱加工后應進行熱處理，工件應直接加入已升溫的熱處理爐。
冷加工
1.加工硬化率大于奧氏體不銹鋼，因此需要對加工設備進行挑選。工件應為固溶熱處理態，并且在冷軋過程中應有中間退火。
2. 若冷軋變形量大于15%，則需要對工件進行二次固溶處理。

Hastelloy C應用范圍應用領域有：
Hastelloy C合金在化工和石化領域得到了廣泛的應用，如應用在接觸含氯化物有機物的元件和催化系統中。這種材料尤其適合在高溫、混有雜質的無機酸和有機酸（如甲酸和乙酸）、海水腐蝕環境中使用。

為了解316L和Hastelloy C合金在不同溫度的循環廢酸中的耐蝕功用，運用靜態掛片試驗、電化學試驗和掃描電鏡研討了2種合金在不同溫度循環廢酸中的腐蝕速率及描畫。結果表明：在50℃的循環廢酸中， 316L和Hastelloy C合金均具有優異的耐蝕性，且耐蝕性適當； 316L和Hastelloy C合金的腐蝕速率均隨循環廢酸溫度的升高而增加， 316L合金的增加緩慢， Hastelloy C合金的增加急??；當溫度由50℃升高到80℃時，循環廢酸的氧化性增加， Mo含量較高的Hastelloy C合金在循環廢酸中不能構成無缺、細密的鈍化膜，然后使其耐蝕性急劇下降。
Hastelloy C合金既可用于氧化介質，又可用于還原介質。苯胺設備循環廢酸泵輸送的80℃循環廢酸中含72%H， SO，和0.5%H NO，，具有很強的腐蝕性，以Hastelloy C合金為泵材運轉不到3個月就發生了嚴峻腐蝕，這是溫度的影響所造成的。為此：本課題組進行了循環廢酸泵的選材研討，結果表明，Ni-Cr-Mo高耐蝕合金Hastelloy C合金在80℃循環廢酸中的耐蝕性遠不如鐵基奧氏體不銹鋼316L，針對上述試驗結果，本作業進一步研討了溫度對316L和Has tel-loy C合金在循環廢酸中耐蝕功用的影響。腐蝕介質為從苯胺設備收集的循環廢酸·其間含有72%H， S 0，， 0.5%H NO，和極少量的有機物，試材為316L和Hastelloy C合金·其成分見表1.HastelloyC合金試樣為帶有小孔的d 24.5mmx 4.0mm的圓柱形試樣，小孔直徑為3.0mm，316L合金試樣為帶有小孔的50mmx25mmx2mm標準I型試樣：小孔直徑為4.0mm。用丙酮清洗、單調后選用精度為0.0001g的METTLER AE 200電子天平稱重，丈量表面積后將2種試樣掛在50-80℃循環廢酸中，時間為168h，掛3個平行試樣。試驗完畢后，用軟毛刷除去試樣表面腐蝕產物，蒸餾水沖刷、單調后稱重，按式1)核算腐蝕速率4)腐蝕描畫選用LEO 1450掃描電鏡6EM查詢腐蝕描畫電化學功用選用Potent iostat/Galva no statModel 273A電化學作業站在K 0047標準電解池中進行電化學檢驗：檢驗溶液為50℃和80℃循環廢酸選用三電極系統：2種合金試樣為作業電極·作業面積為1cmx1cm，豐滿甘汞電極為參比電極·石墨電極為輔佐電極；極化曲線掃描規模為從自腐蝕電位-250mV至1400mV，掃描速率為2mV/s，用配套的M352剖析數據。
結果與討論
2.1 靜態腐蝕功用
圖1為316L和Hastelloy C合金在循環廢酸中腐蝕速率隨溫度的改動曲線。由圖1能夠看出：2種合金在50℃循環廢酸中的耐蝕功用適當·腐蝕速率約為0.03mm/a；2種合金的腐蝕速率均隨溫度的升高而增大：316L合金的緩慢增大， Hastelloy C合金的急劇增大：80℃時，316L合金的腐蝕速率為0.10mm/a，約為50℃時的3倍：而Hastelloy C合金的腐蝕速率達2.90mm/a，約為50℃時的96倍。可見，溫度對Hastelloy C合金在循環廢酸中腐蝕速率的影響遠大于對316L合金的.依據An heni us公式Ink=-RT+B，其間上為腐蝕反應速率常數，其值與腐蝕速率成正比，以In[腐蝕)]對1/T作圖應為直線，由直線斜率K可求得活化能E=-RK。依據圖1的數據別離求得316L和Has-tell gC合金在循環廢酸中的反應活化能E， B16L) =4.21×10*J/mol·E， Hastelloy C) =1.45×10J/mol?？梢?，在循環廢酸中， Hastelloy C合金的反應活化能遠大于316L合金的·因而，溫度對Hastelloy C合金腐蝕速率的影響要遠大于對316L合金的。
2.2 腐蝕描畫
316L合金在50℃和80℃的循環廢酸中靜態掛片腐蝕168h后表面仍亮光如初，說明其在循環廢酸中能構成無缺、細密的鈍化膜。而Hastelloy C合金在50℃循環廢酸中靜態掛片腐蝕168h后表面仍亮光如初，而在80℃循環廢酸中靜態掛片腐蝕168h后表面發灰，失掉原有的金屬光澤。圖2為Hastelloy C合金在50℃和80℃循環廢酸中腐蝕后的表面SEM形貌：50℃時表面均勻、平坦，說明其上能夠構成較為細密、無缺的鈍化膜；80℃時表面凹凸不平，說明其上不能構成無缺、細密的鈍化膜。
72%硫酸既有恢復性又有氧化性低溫呈恢復性，高溫呈氧化性)，各種濃度的硝酸都具有氧化性B-9；循環廢酸中含有72%H， SO，和0.5%H NO，，具有較強的氧化性·能使鐵基奧氏體不銹鋼316L合金表面構成無缺、細密的鈍化膜。Hastelloy C合金屬Ni-Cr-Mo合金，Mo含量較高，而Mo元素在強氧化性介質中簡單過鈍化，所以在強氧化性介質如硝酸)中不引薦運用Mo含量較高的原料內。50℃時，循環廢酸的氧化性相對較弱， Mo含量較高的Hastelloy C合金的鈍化能力較強·能在循環廢酸中構成較為細密、無缺的鈍化膜；80℃時：72%H，SO，的氧化性增強循環廢酸氧化性較強：使Mo含量較高的Hastelloy C合金向過鈍化方向改動，鈍化膜變得不穩定，其溶解速率大于批改速率，不能在Hastelloy C合金表面構成無缺、細密的鈍化膜，因而其表面凹凸不平。
2.3極化曲線
圖3為316L和Hastelloy C合金在50℃和80℃循環廢酸中的極化曲線.由圖3能夠看出：80℃時，2種合金在循環廢酸中的腐蝕電位均高于50℃時；2種合金于50℃和80℃都處于自鈍化狀態·極化電流密度均隨極化電位升高而增大，且80℃時的維鈍電流密度均大于50℃時

結論
1在50℃的循環廢酸中， 316L和Hastelloy C合金均具有優異的耐蝕性·且耐蝕性適當
2 316L和Hastelloy C合金的腐蝕速率均隨溫度的升高而增大，前者增大緩慢，后者急劇增大
3 在80℃的循環廢酸中，316L合金仍具有優金屬元素的檢測要求

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