[其他]鎳基耐蝕合金

無效

• 申請號: 86107230
• 申請日: 1986-10-22
• 公開（公告）號: CN86107230B
• 公開（公告）日: 1987-09-23
• 發明（設計）人: 康喜范;張廷凱;郁龍壽;楊長強;陸世英;胡明鎖;吳有彩;王業春
• 申請（專利權）人: 冶金工業部鋼鐵研究總院;重慶特殊鋼廠
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05
• 代理公司: 冶金專利事務所
• 代理人: 成光祜,徐永謙

本發明屬于鎳基合金。主要適用于沸騰氫氟酸液、氣相和濕氯、濕氟以及鹽酸和硫酸等苛刻的腐蝕環境。

氟化氫是一種腐蝕性極強的化學介質，它對材料的腐蝕取決于其存在的狀態。在氣體氟化氫、無水氟化氫和氫氟酸三種狀態中，氫氟酸腐蝕最嚴重。由于氫氟酸的化學特性，使它在核燃料生產和有機氟及氟塑料生產中是一種必不可少的工藝介質。氫氟酸極強的腐蝕性，使之與其相接觸的工藝裝備或零部件遭到嚴重的腐蝕，往往迫使某些與氫氟酸腐蝕相關的新工藝中斷或無法實施。

當前，適用于氫氟酸中的金屬材料有Monel合金和HastelloyC合金、HastelloyC-276和HastelloyC-4合金，它們均為典型的Ni-Cr-Mo合金。該系列合金從第一代開始至今雖有40多年的歷史，但在氫氟酸中仍必須限制在50℃以下使用，在沸騰溫度下，幾乎完全溶解（《AEC，ICP-1053》1975，《ProcessIndustrierCorrosion》1975，《Corrosion/77》1977，No80）。這些合金的化學成分如表1。

表1現有技術中相近合金的化學成分（重量%）

Monel合金是一種在氫氟酸中廣泛使用的金屬材料。長期使用結果表明，此合金的耐蝕性隨介質中含氧量或氧化介質的增加而惡化，尤其在含空氣的汽相中耐蝕性急劇下降。因此，也不是一種理想的抗氫氟酸材料（AECBMI-268，BMI-1237）。

本發明的目的是提供一種在沸騰氫氟酸液和汽相中均具有優異耐蝕性的新合金。

本發明是在Ni-Cr-Mo系合金的基礎上，加入適量的銅。銅的作用在于改變合金的電化學特性，并在合金表面形成富銅層，從而大大地提高了抗氫氟酸腐蝕的性能。

本發明鎳基耐蝕合金的具體化學成分（重量%）如下：C≤0.02%，Si≤0.1%，Mn≤0.5%，S≤0.015%，P≤0.02%，14.0～16.5%Cr，15.0～18.0%Mo，0～4.0%W，0.2～0.6%Cu，Fe≤2.0%，余為Ni。

本發明可采用非真空或真空感應爐進行冶煉，冶煉過程要加強脫氧。鍛造開坯溫度為1150～1200℃，熱軋溫度可稍許提高。成品熱處理制度的加熱溫度大于1080℃，水冷。合金的生產工藝穩定，加工性能良好。

本發明與Monel合金、HastelloyC-4合金的性能對比如表2、表3。

表2室溫力學性能

表3均勻腐蝕性能

氫氟酸濃度對合金耐蝕性的影響如附圖。

附圖表示了在沸騰溫度下氫氟酸濃度對本發明和Monel合金耐蝕性的影響。橫軸為氫氟酸濃度（%），縱軸為腐蝕率（g/m²·h），圖中1為本發明，2為Monel合金。

由均勻腐蝕性能看出，無論在任何介質條件下，本發明的均勻腐蝕率均比HastelloyC-4和Monel合金低得多，即遠優于后兩者的耐氫氟酸腐蝕性能，特別是在沸騰氫氟酸中，本發明的耐蝕性與HastelloyC-4和HastelloyC-276相比提高了100倍，且在液相和汽相中具有一致的耐蝕性;在沸騰的30%氫氟酸和汽相中，本發明的耐蝕性較Monel合金分別提高了10倍和20倍。

由附圖看出，在沸騰的氫氟酸介質中，本發明的耐蝕性基本上不隨該酸濃度的變化而改變，而Monel合金卻在30%氫氟酸中出現了腐蝕率的高峰值。

本發明的可焊性良好，采用與母材同成分的焊接材料可得到滿意的焊接結果，其焊接接頭性能相當于母材性能。

實施例

按照本發明所設定的化學成分范圍，在真空感應爐和非真空感應爐上冶煉8爐鋼，每爐鋼的具體化學成分如表4。爐料經鍛造后進行固溶處理，并測試其室溫力學性能（表5）。各爐試料在沸騰40%氫氟酸中進行腐蝕試驗，其結果如表6所示。

采用第5、6、7、8爐號試料所制成的生產氫氟酸的轉爐和淋洗塔塔板，已成功地連續運行五年，情況良好，仍在繼續使用，預計壽命可達15～20年，比原用材料（Monel合金等）的壽命提高了10～40倍。

表4本發明實施化學成分

表5實例的室溫力學性能

表6實施例在沸騰40%氫氟酸中的腐蝕率