1、上海华石钢铁有限公司Shanghai Huashi Iron and Steel CO.,Ltd地址：上海市闵行区漕宝路 2999 弄 14 号 201 室 邮编：201101 电话：021-54796595 传真：021-54796595Hastelloy C-59 Alloy(哈氏 C-59 合金)一、引言C-59 是一种超低碳 Ni-Cr-Mo 合金，具有优异的耐蚀性能和高机械强度。其性质有如下几条：1、在氧化性和还原性条件下有广泛的耐蚀性能；2、对点蚀和缝隙腐蚀有良好的抵抗力，同时对氯致应力腐蚀断裂有免疫特性。3、对无机酸如硝酸、磷酸、硫酸、盐酸和硫酸盐酸混合酸有良好的耐蚀性能；4、对
2、含有杂质的无机酸同样有良好的耐蚀性能；5、对 40以下任何浓度的盐酸有良好的耐蚀性能；6、被许可在-196-450 之间使用于压力容器上；7、被 NACE 标准 MR-01-75 级许可使用在酸气环境下。(NACE 是美国和印度的国家电子顾问委员会)二、化学成分C-59 合金的化学成分表如下所示。化学成分Ni Cr Fe C Mn Si Mo Co Al P SMin 22.0 15.0 0.1Max余量24.0 1.5 0.010 0.5 0.01 16.5 0.3 0.4 0.015 0.005三、耐蚀性能和应用C-59 合金是一种有极低含碳量和含硅量的 Ni-Cr-Mo 合金，在热加工和
3、焊接过程中不倾向于产生中间相，所以此合金可以应用于化工过程中的氧化性和还原性介质。由于有较高的含 Ni、Cr、Mo 的含量，C-59 对氯离子有良好的耐蚀性能。在涉及氧化性环境的标准腐蚀试验中已经证实：C-59 合金有比其它 Ni-Cr-Mo 合金更高级的性能。C-59 合金在还原性环境中有良好的耐蚀性能，例如：10%沸腾硫酸溶液中的腐蚀率是其它 Ni-Cr-Mo 合金的 1/3 左右，在盐酸环境下同样有很好的耐蚀性能。下面两表是不同腐蚀试验情况。C-276 和 C-59 试验对比腐蚀率 (mm/a)试验介质C-276 C-59ASTM G28A 沸腾 24 小时 5.0-6.0 0.625上
4、海华石钢铁有限公司Shanghai Huashi Iron and Steel CO.,Ltd地址：上海市闵行区漕宝路 2999 弄 14 号 201 室 邮编：201101 电话：021-54796595 传真：021-54796595ASTM G28B 沸腾 24 小时 1.5 0.1三种不同合金在不同溶液中腐蚀试验腐蚀率(mm/a)试验介质Inconel625 C-276 C-5910%H2SO4 沸腾 37 天 1.0-1.2 0.575 0.1520%H2SO4+15000ppm Cl-(NaCl) 37 天 800.03 0.08 0.0350%H2SO4+15000ppm Cl-
5、(NaCl) 37 天 500.65 0.42 0.3898.5%H2SO4 37 天 150/200- - 0.28/0.15下表是三种合金的 CPT 和 CCCT 试验情况合金 CPT CCCTInconel625 100 85-95C-276 115-120 105C-59 130 110试验溶液：7Vol.%H 2SO4+3Vol.%HCl+1%CuCl2+1%FeCl3-6H2O(绿色死亡溶液)，时效 24 小时后，以 5递增。应用：C-59 合金在化工、石油化工、能源和环保工程等。1、含氯有机过程设备，尤其是在有卤族酸性催化剂存在的情况下；2、纸浆和造纸工业中的溶解和漂白系统设备；
6、3、焚化炉和烟气脱硫系统的预热器、阀门、叶轮等元件；4、酸气处理系统设备和元件；5、醋酸和醋酐反应器；6、硫酸冷凝器。四、物理性能密度：8.6g/cm 3上海华石钢铁有限公司Shanghai Huashi Iron and Steel CO.,Ltd地址：上海市闵行区漕宝路 2999 弄 14 号 201 室 邮编：201101 电话：021-54796595 传真：021-54796595熔点范围：1310-1360磁导率：20，(RT)1.001高温下的物理性能温度 比热 J/kg-k热传导系数W/m-k电阻率 cm弹性模量 GPa室温到 T 的热膨胀系数10-6/k20 414 10.4
7、 126 210100 425 12.1 127 207 11.9200 434 13.7 129 200 12.2300 443 15.4 131 196 12.5400 451 17.0 133 190 12.7500 459 18.6 134 185 12.9600 464 20.4 133 178 13.1五、力学性能下表是 C-59 合金固溶处理状态的力学性能表。室温下的最小力学性能产品形式尺寸 mm0.2%屈服强度(Mpa)1.0%屈服强度(Mpa)抗拉强度 (Mpa)延伸率 5 (%)薄板和带材* 0.5-6.4板* 5.0-30棒 100340 380 690 40*力学值依据
8、德国国家标准 VdTV 数据 505下表是依据德国国家标准 VdTV 数据 505，在高温下的力学性能值。0.2%屈服强度 1.0%屈服强度 抗拉强度 温度 MPa ksi MPa ksi MPa ksi延伸率 5 (%)93 43 48 95(91)100 290 330 650(620)50上海华石钢铁有限公司Shanghai Huashi Iron and Steel CO.,Ltd地址：上海市闵行区漕宝路 2999 弄 14 号 201 室 邮编：201101 电话：021-54796595 传真：021-54796595200 250 290 615(585)204 36 42 89
9、(85)300 220 260 580(550)316 31 37 84(80)400 190 230 545(515)427 26 32 77(74)450 175 215 525(495)对于板厚度在 30-50mm 之间的材料，其屈服强度值要减去 20MPa只针对棒材最大许用应力锻件、棒、板、带材料温度 MPa ksi38 25.093 25.0100 172149 24.7200 161204 23.3260 22.0300 147316 20.9343 20.4371 19.8399 19.4400 134焊接管件的焊缝系数取 0.85六、V 形槽冲击功室温下的平均值： 225J/c
10、m2-196下：200 J/cm 2上海华石钢铁有限公司Shanghai Huashi Iron and Steel CO.,Ltd地址：上海市闵行区漕宝路 2999 弄 14 号 201 室 邮编：201101 电话：021-54796595 传真：021-54796595七、晶体结构C-59 合金的是面心立方晶体结构。八、制造和热处理C-59 合金可以很容易地用普通制作工艺来加工。1、加热C-59 合金在热处理前和热处理过程中不可以和任何污染物接触。在含有 S、P、Pb 和其它低熔点金属的环境中加热，会使 C-59 合金的性能下降。污染物的来源主要有标记笔痕迹、温度指示漆、粉笔、润滑油脂、
11、燃料等。加热炉燃料的含硫量必须低，天然气的含硫量必须低于 0.1%(质量)，燃料油的含硫量不可超过0.5%。炉气环境应该是轻微的氧化性，不可以在氧化性和还原性之间波动。不可以让火焰直接冲击合金材料。2、热加工C-59 合金可以在 950-1180之间进行热加工。冷却要用水急冷。热加工后退火可以确保材料有良好的耐蚀性能。3、冷加工退火的 C-59 合金才可以用来冷加工，C-59 合金的加工硬化率是很高的，对成形设备的要求要高一些。当冷变形加工执行时，工序间退火是必要的。4、热处理固溶热处理温度应该在 1100-1180，最好在 1120处理。水冷是确保材料有最好耐蚀性能的基本要点。在任何热操作过
12、程中，材料表面必须清洁。5、除垢C-59 合金焊缝附近的氧化物比其它不锈钢要紧密的多，可以用细砂轮打磨干净。酸洗前，材料表面的氧化物、污点等可以用细砂轮或不锈钢丝刷打磨干净。6、机加工机加工 C-59 合金应该是固溶处理状态。由于其加工硬化率较大，所以相对于低合金奥氏体不锈钢来说，要采用较低的表面切削速度，且进刀量要大，以忽略硬度较高的表面。同时要让刀具处于连续运转的状态。上海华石钢铁有限公司Shanghai Huashi Iron and Steel CO.,Ltd地址：上海市闵行区漕宝路 2999 弄 14 号 201 室 邮编：201101 电话：021-54796595 传真：021-
13、54796595九、焊接焊接镍基合金时，要遵守下列操作规程：1、工作场地C-59 合金的焊接场该是独立的，最好和碳钢加工场地分开，同时不可以有气流扰动。2、着装焊接着装应该采用皮革手套和工作服。3、加工工具和机械工具要采用镍基合金专用工具，制造和加工机械如：剪板机、卷板机、压制机械等，其工作台面要用毛毡、纸板、塑料等覆盖，防止 C-59 合金表面在加工过程中被压入污染物，导致最终的腐蚀。4、清理基材金属的焊缝区域清理和填料金属的清理应该使用丙酮。5、坡口准备C-59 合金的焊接坡口成形可以采用机械方法，如车削成形、磨削成形或刨制成形；等离子切割也是可以的，不过切割后的坡口要打磨干净，并且不可以
14、使坡口附近过热。6、坡口角度一般焊接后应该立即用不锈钢丝刷刷去氧化部分。镍基合金和特种不锈钢相对于普通碳钢的一般区别在于其有较低的热传导系数和有较高的热膨胀率。其焊接焊脚要大(1-3 mm)，坡口角度要在 60-70左右，主要因为 C-59 合金的熔化金属有较高的粘性，而且其焊后收缩倾向比较大。7、引弧引弧时只可以在即将焊接的焊缝区域内进行，不可以在已完成的焊接件上，以免造成耐蚀性能的下降。8、焊接工艺C-59 合金可以用多种常规焊接工艺焊接，如：TIG/GTAW，MIG/MAG，手工金属焊接、等离子弧焊等。不过焊接前的清理是必要的。9、焊接参数和有关影响因素焊接时要谨慎选择热输入量，一般要采
15、用较低的热输入量，层间温度不要超过 150。同时采用较薄的焊道焊接工艺。下表是 C-59 合金的焊接参数。焊接参数填料金属 焊接参数板厚mm焊接 方法 尺寸 mm速度m/cm根部焊层 中间和上部焊接 速度cm/min气流量 l/min等离子气流量 等离子上海华石钢铁有限公司Shanghai Huashi Iron and Steel CO.,Ltd地址：上海市闵行区漕宝路 2999 弄 14 号 201 室 邮编：201101 电话：021-54796595 传真：021-54796595A V A V l/min焊嘴尺寸 mm3.0 手工GTAW 2.0 90 10 110-120 11 1
16、0-15 8-1016.0手工GTAW 2.0-2.4 100-110 10 120-130 12 10-15 8-1018.0手工GTAW 2.4 110-120 11 130-140 12 10-15 8-10110.0手工GTAW 2.4 110-120 11 130-140 12 10-15 8-1013.0自动GTAW 1.2 0.5 手工控制 150 10 25 15-2015.0自动GTAW 1.2 0.5 手工控制 150 10 25 15-2012.0热焊丝GTAW1.0 0.3 180 10 80 15-20110.0热焊丝GTAW1.2 0.45 手工控制 250 12
17、40 15-2014.0等离子 弧焊1.2 0.5 165 25 25 301 3.01 3.26.0等离子 弧焊1.2 0.5 190-200 25 25 301 3.51 3.28.0 MIG/MAG2 1.0 8 GTAW 130-140 23-27 24-30 18-20110.0 MIG/MAG2 1.2 5 GTAW 130-150 23-27 20-26 18-2016.0 SMAW 2.5 4070 21 40-70 218.0 SMAW 2.5-3.25 4070 21 70-100 2216.0 SMAW 4.0 90-130 221=纯氩气或氩气+3% 氢气2=建议使用氦气保护焊接下表是焊接能量输入情况上海华石钢铁有限公司Shanghai Huashi Iron and Steel CO.,Ltd地址：上海市闵行区漕宝路 2999 弄 14 号 201 室 邮编：201101 电话：021-54796595 传真：021-54796595单位长度焊接能量输入 (参考值)焊接工艺单位长度能量输入值 kJ/cm焊接工艺单位长度能量输入值 kJ/cmGTAW 手工或自动 Max8 MIG/MAG 手工或自动 Max11热焊丝 GTAW Max6 SMAW Max7等离子弧焊 Max10一般焊接后应该立即用不锈钢丝刷刷去氧化部分。
