Hastelloy C276 詳細敘述
1. 概述
Hastelloy C276 是一種 鎳基超合金，屬於 耐腐蝕合金（Corrosion-Resistant Alloy, CRA） 的經典代表，由美國哈氏合金公司（Haynes International）開發。它專為 極端腐蝕環境 設計，尤其在含氯化物、氧化性酸及還原性介質中表現卓越。其核心優勢在於 高耐腐蝕性、優異的高溫穩定性 和 抗應力腐蝕開裂（SCC）能力，廣泛應用於化工、石油、環保等領域。
2. 化學成分
C276 的主要成分以 鎳（Ni） 為基體，並添加多種合金元素以強化性能：
| 元素 | 含量（wt%） | 作用 |
|---|---|---|
| Ni | 餘量 | 基體，提供耐腐蝕基礎與韌性 |
| Mo | 15–17% | 抗還原性介質（如鹽酸、硫酸） |
| Cr | 14.5–16.5% | 抗氧化性介質（如硝酸、高溫氧化） |
| Fe | 4–7% | 調節加工性能與成本 |
| W | 3–4.5% | 增強耐點蝕與縫隙腐蝕 |
| Co | ≤2.5% | 提升高溫強度 |
| Mn | ≤1% | 脫氧劑，改善加工性 |
| C | ≤0.01% | 極低含量避免碳化物析出 |
| Si | ≤0.08% | 控制雜質 |
| V | ≤0.35% | 微量強化 |
關鍵特點：
- 低碳設計（C ≤ 0.01%）：避免焊接或熱處理時碳化物析出，減少晶間腐蝕風險。
- 高鉬含量：賦予其對還原性酸（如鹽酸、硫酸）的卓越抵抗力。
3. 物理與機械性能
| 屬性 | 數值/特性 |
|---|---|
| 密度 | 8.89 g/cm³ |
| 熔點 | 1325–1370°C |
| 抗拉強度（室溫） | ≥690 MPa |
| 屈服強度（室溫） | ≥283 MPa |
| 延伸率（斷裂） | ≥40% |
| 硬度（退火態） | ≤100 HRB |
| 熱導率（20°C） | 10.1 W/m·K |
| 熱膨脹係數（20–100°C） | 11.2 µm/m·°C |
高溫性能：
- 在 600°C 以下 保持良好強度，適用於高溫腐蝕環境（如煙氣脫硫系統）。
4. 耐腐蝕性
C276 的耐腐蝕性涵蓋 多種惡劣環境：
- 酸性介質：
- 鹽酸（HCl）、硫酸（H₂SO₄）、磷酸（H₃PO₄）等還原性酸。
- 硝酸（HNO₃）等氧化性酸（但高濃度時需謹慎）。
- 氯化物環境：
- 抗 氯化物應力腐蝕開裂（Cl-SCC），適用於海水或含Cl⁻溶液。
- 局部腐蝕：
- 耐 點蝕（Pitting） 和 縫隙腐蝕（Crevice Corrosion），尤其在含鹵素離子環境中。
- 混合酸與雜質：
- 耐受含 Fe³+、Cu²+ 等氧化性離子的混酸（如PCB蝕刻液）。
限制：
- 不適用於 濃縮熱硫酸 或 高溫氫氟酸 環境。
5. 應用領域
- 化工設備：反應器、熱交換器、蒸餾塔（處理含Cl⁻介質）。
- 石油與天然氣：油氣井管道、酸性氣體（H₂S/CO₂）環境。
- 環保工程：煙氣脫硫（FGD）系統、廢水處理設備。
- 製藥與食品：高純度反應容器（低金屬離子釋放）。
- 核工業：核廢料處理設施（抗輻射降解）。
6. 加工與焊接
- 熱成型：需在 1000–1175°C 下進行，避免低溫加工導致裂紋。
- 冷加工：高加工硬化率，需中間退火（1150°C 快速冷卻）。
- 焊接：
- 推薦方法：TIG（鎢極惰性氣體焊）、MIG（熔化極惰性氣體焊）。
- 焊材：選用 ERNiCrMo-4 或 ENiCrMo-4 焊絲/焊條。
- 無需焊後熱處理（低碳設計避免晶間腐蝕）。
7. 與其他哈氏合金的對比
| 合金 | 關鍵差異 | 適用場景 |
|---|---|---|
| C276 | 經典平衡設計，性價比高 | 多數腐蝕環境 |
| C22 | 更高Cr、Mo，更強氧化性酸抗性 | 極端混酸（如垃圾焚燒） |
| C2000 | 添加Cu，抗硫酸與高溫還原性酸 | 硫酸回收系統 |
| B3 | 高Mo（28%），專抗鹽酸 | 高濃度HCl環境 |
8. 標準與規範
- ASTM：B575（板材）、B574（棒材）、B622（無縫管）。
- ASME：SB-575、SB-574（壓力容器認證）。
- UNS編號：N10276。
總結
Hastelloy C276 憑藉其 全能耐腐蝕性 和 廣泛工業適用性，成為高腐蝕環境的首選材料之一。其設計平衡了成本與性能，特別適合需同時抵抗氧化性與還原性介質的複雜工況。
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