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镍基合金 NiFe30Cr21Mo3(哈氏合金 B-3®)百科解析

6小时前

镍基合金 NiFe30Cr21Mo3(哈氏合金 B-3®)百科解析

商业牌号:哈氏合金 B-3(Hastelloy® B-3),UNS N10675
典型形态:无缝镍管、镍棒(圆棒/方棒/六角棒)

一、核心化学成分(重量百分比%)

镍(Ni):≥65% —— 构成合金基体,提供基础耐蚀性与高温稳定性。

钼(Mo):28.0-32.0% —— 核心抗腐蚀元素,显著提升耐盐酸、硫酸及局部腐蚀能力。

铬(Cr):1.0-3.0% —— 增强抗氧化性,支持弱氧化介质环境使用。

铁(Fe):1.0-3.0% —— 平衡成本与加工性能的辅助元素。

关键微量元素控制:

碳(C)≤0.01%:减少晶间腐蚀风险

钨(W)≤3.0%:强化高温强度

锰(Mn)≤3.0%、硅(Si)≤0.10%:改善脱氧与流动性

钴(Co)≤3.0%、钒(V)≤0.20%:优化综合性能

注:成分需严格符合ASTM B335/ASME SB335标准,采购时需查验材质证书(MTC)。

二、核心性能优势

(1) 极端耐腐蚀性

耐还原性酸:在沸腾温度下耐受任意浓度盐酸,优于多数金属材料。

耐硫酸:适应浓度≤70%的硫酸环境(60℃以下)。

耐局部腐蚀:抗点蚀、缝隙腐蚀能力优异(PREN值≥35)。

适用介质:氢氟酸、乙酸、磷酸及含氯离子溶液(如海水淡化系统)。

(2) 机械性能(固溶态典型值)

抗拉强度:≥760 MPa

屈服强度:≥350 MPa

延伸率:≥40% —— 高塑性保障冷弯/扩管加工可行性

硬度:≤230 HB —— 避免安装脆裂风险

(3) 物理特性

密度:9.22 g/cm³(高于304不锈钢)

熔点:1330-1380℃

热导率:10.1 W/m·K(20℃)

热膨胀系数:10.3 μm/m·K(20-100℃)

三、关键加工与应用限制

热加工敏感区:

避免在650-900℃区间长时间停留(防止σ相析出脆化)。

热成型后需快速水冷固溶处理(1100-1170℃)。

焊接工艺要求:

推荐GTAW(氩弧焊),焊丝选用ERNiMo-10(AWS A5.14)。

需控制层间温度≤100℃,焊后无需热处理。

禁用场景:

含氧化剂(如Fe³⁺/Cu²⁺离子)的盐酸环境。

硝酸、强氧化性酸介质。

四、采购选型应用场景

化工设备:酸再生塔、反应器内构件、热交换器管束。

环保工程:烟气脱硫(FGD)喷淋系统、废水蒸发器。

能源领域:地热卤水管道、核电冷却系统配件。

海洋工程:海水泵阀组件、海底管线耐蚀衬层。

五、采购质量管控要点

文件验证:

要求供应商提供EN 10204 3.1/3.2材质证书,并核对UNS N10675标识。

检测项目:

化学成分光谱分析(PMI)

水压/气压试验(管材)

晶间腐蚀测试(ASTM G28 Method A)

表面处理:

酸洗钝化(去除氧化皮)

内壁电解抛光(流体管道必需)

总结

NiFe30Cr21Mo3(哈氏合金B-3)凭借其超高钼含量与纯净镍基体,成为强还原性腐蚀环境的首选材料。采购时需重点关注钼/铬含量下限控制、碳/硅元素上限约束及热处理状态证明,确保材料在苛刻工况下的服役可靠性。建议优先选择通过NADCAP热处理认证的供应商。

注:实际采购需结合ASTM B335(管材)、B335(棒材)标准,并明确尺寸公差(如ASTM B829)、无损检测等级(UT/RT)等附加要求。

高温合金是指能在 600℃以上高温环境下承受一定应力并具有抗氧化、抗腐蚀能力的合金,广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。其牌号体系因国家和行业标准不同而有所差异,以下按 国际通用体系 和 中国国家标准 分类上海商虎有色金属有限公司介绍常见牌号:

一、国际通用高温合金牌号(以美国、欧洲为主)

1. 铁基高温合金

Incoloy 系列(镍 - 铁 - 铬基,抗氧化性优异):

Incoloy 800/800H/800HT:常用于炉管、热交换器,耐 800-1000℃高温。

Incoloy 825:耐蚀性突出,适用于含硫、磷酸的高温环境。

Hastelloy 系列(镍 - 钼 - 铬基,耐强腐蚀):

Hastelloy C-276:耐湿氯、盐酸等腐蚀,高温强度好。

Hastelloy X:抗氧化至 1200℃,用于燃气轮机燃烧室。

2. 镍基高温合金(高温强度最优,应用最广)

Inconel 系列:

Inconel 600:抗氧化至 1095℃,用于核反应堆、热处理设备。

Inconel 625:强度高,耐蚀,用于航空发动机部件。

Inconel 718:含铌、钼,可时效强化,是航空航天领域最常用的高温合金之一(如涡轮盘、叶片)。

Waspaloy:沉淀强化型镍基合金,耐温约 815℃,用于涡轮叶片、螺栓。

Rene 系列(美国普惠公司研发):

Rene 41:耐温 760-870℃,用于发动机涡轮叶片。

Rene 80:含钴、钨,适用于高温涡轮叶片。

3. 钴基高温合金(耐磨、抗热腐蚀)

Stellite 系列:如 Stellite 6,用于高温轴承、阀门密封面,耐磨损和高温氧化。

Haynes 188:钴 - 镍 - 铬基,抗氧化至 1150℃,用于燃烧室、导向叶片。

二、中国国家标准高温合金牌号

中国高温合金按 GB/T 14992-2005 分类,牌号以 “GH”(“高合” 拼音首字母)开头,按基体分为铁基、镍基、钴基:

1. 铁基高温合金(GH1xxx 系列)

GH1131:铁 - 镍 - 铬基,用于 700℃以下的涡轮盘、螺栓。

GH128:含钼、钨,耐 800℃高温,适用于燃烧室部件。

2. 镍基高温合金(GH3xxx 系列,应用最广泛)

GH3030:经典镍 - 铬合金,抗氧化至 1000℃,用于火箭发动机燃烧室、高温导管。

GH3044:含钨、钼,耐温 1100℃,用于炉用材料、燃气轮机叶片。

GH4169:对应国际 Inconel 718,是我国航空航天领域用量最大的高温合金,用于涡轮盘、叶片等关键部件。

GH4145:对应 Inconel X-750,用于高温弹簧、涡轮叶片。

3. 钴基高温合金(GH5xxx 系列)

GH5188:对应 Haynes 188,用于高温耐磨部件,如导向叶片、密封环。

三、其他特殊用途高温合金

铸造高温合金:牌号以 “K” 开头(如 K418、K403),用于形状复杂的铸件(如涡轮叶片)。

粉末冶金高温合金:如 FGH95、FGH96,通过粉末冶金工艺提高纯度和均匀性,用于高应力涡轮盘。

总结

高温合金牌号繁多,选择时需根据 使用温度(600-1200℃)、受力情况(拉伸、疲劳)、环境介质(氧化、腐蚀)等因素综合判断。国际牌号中 Inconel 718、Rene 系列,以及中国的 GH4169、GH3030 是各领域的代表性牌号。

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