哈氏合金c276性能成分使用是什么材料

C-276合金是一种耐腐蚀性能优良且使用较广泛的镍铬钼合金材料,但其在敏化温度区间内加热，会产生晶间腐 蚀。

本文通过对设备腐蚀实例分析及试样晶间腐蚀敏感性试验，阐述了晶间腐蚀敏感性对于C-276合金耐蚀性能的影响程度。

随着工艺技术的不断创新及工艺参数更加 强化，化工生产面临与腐蚀抗争的环境要求越来 越高，化工设备结构材料耐蚀等级也相应提高。

C-276合金（UNS:N10276、GB:NS334）通常被 认为是一种耐蚀性能优良的镍铬钼合金。

由于镍 基中含有较高的铬和钼成分，并通过恰当的合金 元素搭配及杂质含量控制，使其在变形加工和焊 后状态仍具有很高的耐蚀水平。

特别在含有氟离 子、氯离子的氧化性酸、含有氧或氧化剂的还原 性酸、氧化性酸和还原性酸的混酸以及湿氯和含 氯水溶液中对局部腐蚀和应力腐蚀开裂均有独特 的抵抗能力。

因此，C-276合金常用于苛刻的化工 过程，如低压羰基合成醋酸（酐）、氯化法钛白 粉、高压法三聚氰胺等生产以及烟气脱硫、纸浆 废液处理等具有严重腐蚀介质的环境中。

1 材料特性

C-276合金（57Ni-16Cr-16Mo-5Fe-4W—

2.5Co-1Mn-0.35V-0.08Si-0.01C）具有单相面心立 方晶格。较高的铬、钼含量有助于提高合金在氧 化性或还原性较强介质中的耐蚀能力。

控制极低 的碳、硅含量，作为减少晶间碳化物或金属间化 合物析出数量的重要途径，对降低晶间腐蚀敏感 性起到决定性作用。

然而镍铬钼合金特性及晶间 腐蚀机理表明，C-276合金由于足够量的铬、钼 元素固溶于镍基奥氏体晶格中，在600-950℃温度 区内具有亚稳定特征。

尽管促使晶间腐蚀敏感性 最重要因素的碳、硅含量受到严格限制，但如果 C-276合金较长时间滞留在敏化温度区，仍可能受 到敏化作用，产生晶间腐蚀敏感性。

为此，C-276 合金用于设备制造时（包括焊接、热成形及复合 材料爆炸加工等），敏化区热加工特性及其影响 不容忽视。

2 腐蚀实例分析

某容器厂设计制造的磷酸盐反应釜，结构及 主体材料如图1。

该反应釜投入使用仅2个月经检查发现，复 合板釜体和封头的C-276合金复层已出现大面积腐 蚀，但处于同样工况条件下未经爆炸加工的C-276合金内件（加热盘管、搅拌器等）和焊缝金属表面 却仍然保持光泽，未见腐蚀迹象。如图2、3所示。

2.1 检测分析 从釜体和封头腐蚀部位各切取一件试样并标 记编号。目测试样的复层表面灰黑粗糙，偶见晶 亮的金属微粒脱落，如图4。

试样切面显微图像（图5）显示覆层存在腐蚀。垂直于覆层表面电子探针分析（EPMA）表 明，趋于覆层表面，碳含量明显增高。

采用射线荧光光谱仪（XRF）对试样覆层进 行成分测定，结果显示2＃试样覆层C-276合金的碳 含量偏高，详见表1。

试样经切割、磨制、抛光、浸蚀后 进行显微观察并测定，覆层C-276合金晶粒度为3.5-4.0级，与爆炸加工前原材质证书4.5-5.0级对 照，晶粒略增大。

试样覆层扫描电镜（SEM）观察，其晶界 边缘受损变异，似存在金属间相沉淀。

图 7 为横越晶界的电子探针分析曲线 （EPMA），显示趋于晶界，碳的浓度逐渐增加， 表明沿着晶界有碳化物析出。

2.2 热处理工艺核查 核查该设备制造检验资料，釜体和封头所用

C-276合金复合板，爆炸加工后经过消除应力热处 理。温度自动记录曲线显示实际操作工艺为：随 炉加热，升温至880℃，保温1小时后出炉，风冷 至室温。

2.3 腐蚀原因分析

（1）从加热盘管、搅拌器等与釜体覆层同材 质、未经热处理的内件使用后耐蚀效果分析，可 排除C-276合金设计选材不当造成腐蚀的原因。

（2）当合金经过敏化温度区，晶界上易析 出铬、钼元素的富集相，邻近区域相应形成贫化 区，即合金受到敏化作用产生晶间腐蚀敏感性。

（3）C-276合金处于600-950℃区间，造成热 处理不充分。

图8是C-276合金的时间温度腐蚀图（圈中数 值为ASTM G28溶液/50小时的腐蚀率），说明在880℃、1小时条件下，C-276合金耐蚀性能非常 差。

（4）C-276合金中碳的含量偏高。由于合金 经过敏化温度区时，碳元素不可避免地会沿着晶 界析出碳化物。

碳含量偏高也会促使C-276合金产 生敏化作用。因此当C-276合金需进行热成形或热处理加工时，应注意选择低碳材料或在设备及零 部件加工过程防止渗碳影响。

3 晶间腐蚀敏感性试验

为充分论证敏化温度区进行热处理，对C-276合金晶间腐蚀敏感性的影响，按照ASTM G28《含 铬的压力加工镍合金晶间腐蚀敏感性试验方法》 （混合酸-氧化盐法）中的B法，选择具有五种状 态的C-276合金试样进行晶间腐蚀试验。 试样表面用120 ＃砂纸打磨，

经沸腾混合酸 （23%H2SO4+1.2%HCl+1%FeCl3+1%CuCl2）煮沸24小时后，测量其失重并计算腐蚀率。各试样热 处理状态、具体尺寸、腐蚀前、腐蚀后重量及腐 蚀率详见表2。

选择表2中的4＃、5＃腐蚀试样进行金相检测， 从5＃试样剖面金相组织观察，剖面金相组织正 常，试样边缘未发现明显晶间腐蚀裂纹和晶界加 宽现象。但从

4 试样剖面金相组织观察，金相组织 异常，晶界边缘可现明显晶间腐蚀裂纹和晶界加宽现象，说明4＃试样存在较严重的晶间腐蚀。显 微组织形貌如图9、10示。

4 曲柄销受力分析在正常情况下，曲柄销承受以下几种应力：

（1）曲柄销自重。曲柄销的重量在曲柄销上产生 的压应力很小；

（2）紧固螺母产生的轴向拉应 力，该应力一般不大；

（3）抽油机的悬点载荷 是随上、下冲程作周期性变化的，作用在曲柄销 径向上的载荷也是同期性变化的。曲柄销主要承 受连杆拉力所带来的交变弯矩，由交变弯矩所产生的弯曲应力具有不对称循环特征，最大应力为 拉应力，最小应力为压应力，均产生在曲柄销表 面。这种正负变化的不对称应力循环具有较强的 疲劳破坏能力。

5 曲柄销断裂原因分析

该曲柄销随设备已使用了22年，结合前面所 做试验和检测结果，断口宏观检查表明曲柄销是 在小载荷、低应力下的疲劳断裂；材质分析表明 材料的化学成分符合要求；金相、硬度检测表明 表面硬度偏高，表面致密，内部疏松，组织不均 匀；电镜扫描分析说明曲柄销的断裂属于疲劳断 裂；受力分析说明曲柄销在工作中，主要承受不 对称循环应力。另一方面，曲柄销表面设计有键 槽，存在应力集中，在长期不对称循环应力作用 下，曲柄销的薄弱部位将会形成裂纹源，微裂纹会扩展形成宏观裂纹，最后由于剩余面积不够而 发生瞬时断裂。

6 结论及措施

（1）曲柄销材料组织正常，成分符合要求， 表面硬度偏高。 （2）电镜扫描发现断口具有典型的疲劳韧 窝，属疲劳断裂。 （3）断裂的主要原因是在低载荷、小应力集中下的弯曲疲劳断裂。 采取以下措施：对目前在用的该型抽油机的 所有曲柄销进行全面检测，发现问题及时更换； 制造曲柄销时，应保证热处理效果，达到技术标 准要求；设计抽油机时，应结合现场使用情况， 适当改变曲柄销相关参数和结构，保证抽油机长 期安全运行。

4 结束语

（1）C-276合金的耐蚀性能不仅取决材料的 化学成分，而且取决于敏化温度区晶间腐蚀敏感 性控制。

（2）不恰当的热处理，会使C-276合金产生 敏化作用，抗晶间腐蚀性能减弱。（3）C-276合金在600-950℃耐蚀性能变差。 热处理应选择在600℃以下进行。