Найбільш повний вступ до різних різновидів сплавів Hastelloy
Сплав Хастеллой
Вступ
Hastelloy - це тип сплаву на основі нікелю. В даний час він поділяється на три серії: B, C і G. Він в основному використовується для сильної корозії, яка не може бути використана для Cr-Ni або Cr-Ni-Mo нержавіючої сталі, неметалевих матеріалів тощо. широко використовується в нафтовій, хімічній промисловості, охороні навколишнього середовища та багатьох інших галузях за кордоном. Його оцінки та типові ситуації використання наведено в таблиці нижче.
Сорти Хастеллой
Щоб підвищити стійкість до корозії та властивості Хастеллой при холодній і гарячій обробці, Хастеллой зробив три основні вдосконалення. Процес розробки виглядає наступним чином: Посилання:
Серія B: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
Серія C: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
Серія G: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)
Найпоширенішими матеріалами на даний момент є N10665 (B-2), N10276 (C-276), N06022 (C-22), N06455 (C-4) і N06985 ( G-3). Матеріали третього покоління N10675 (B-3), N10629 (B-4) і N06059 (C-59) знаходяться на стадії просування. Завдяки розвитку металургійних технологій останніми роками з’явилося кілька марок так званої «супернержавіючої сталі», що містить ~6% Mo, замінивши сплави серії G, що спричинило швидке зниження виробництва та використання сплавів серії G.
2. Типовий хімічний склад сплаву Hastelloy
хімічний склад матеріалу
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Основа Менше або дорівнює 1.0 26.0~30 Менше або дорівнює 2.{{ 10}} Менше або дорівнює 0.02 Менше або дорівнює 0.10 Менше або дорівнює 1,0 Менше або дорівнює 1,0 Менше менше або дорівнює 0,04 Менше або дорівнює 0,03
N10276 (C-276) Основа 14,5~16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.{{ 12}} Менше або дорівнює 0.01 Менше або дорівнює {{20}}.08 Менше або дорівнює 2,5 Менше або дорівнює 1.0 Менше або дорівнює 0,04 Менше або дорівнює 0.03 3.0~ 4,5 Менше або дорівнює 0,035
N06007 (G-3) Основа 21.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 Менше або дорівнює 0.015 Менше або дорівнює 1.0 Менше або дорівнює 5. 0 Менше або дорівнює 1,0 Менше або дорівнює 0,04 Менше або дорівнює 0,03 Менше або дорівнює 1.5 1.5~2,5 Менше або дорівнює 0,50
3. Посилання на механічні властивості:
Механічні властивості Hastelloy дуже видатні. Він має характеристики високої міцності та високої в'язкості, тому його важко обробляти. Крім того, його тенденція до деформаційного зміцнення надзвичайно сильна. Коли ступінь деформації досягає 15%, це приблизно 18-8 вдвічі більше, ніж у нержавіючої сталі. Hastelloy також має середньотемпературну зону сенсибілізації, і її тенденція до сенсибілізації зростає зі збільшенням швидкості деформації. При високій температурі Hastelloy легко поглинає шкідливі елементи, що призводить до зниження його механічних властивостей і стійкості до корозії.
4. Зазвичай використовувані сплави Hastelloy
1: сплав Hastelloy B-2 (сплав Hastelloy B-2)
1. Стійкість до корозії
Сплав Hastelloy B-2 – це сплав Ni-Mo з надзвичайно низьким вмістом вуглецю та кремнію. Він зменшує випадання карбідів та інших фаз у зварному шві та зоні термічного впливу, тим самим гарантуючи, що навіть за умов зварювання також має хорошу стійкість до корозії.
Як ми всі знаємо, сплав Hastelloy B-2 має чудову стійкість до корозії в різних відновних середовищах і може протистояти корозії за будь-якої температури та концентрації соляної кислоти за нормального тиску. Він має відмінну корозійну стійкість у неаерованій сірчаній кислоті середньої концентрації, що не окислюється, різних концентраціях фосфорної кислоти, високотемпературної оцтової кислоти, мурашиної кислоти та інших органічних кислот, бромної кислоти та газів хлористого водню. У той же час він також стійкий до корозії галогенними каталізаторами. Тому сплав Hastelloy B-2 зазвичай використовується в різноманітних важких нафтових і хімічних процесах, таких як дистиляція та концентрація соляної кислоти; алкілування етилбензолу та оксосинтез оцтової кислоти при низькому тиску та інші виробничі процеси.
Однак у промисловому застосуванні сплаву Hastelloy B-2 протягом багатьох років було виявлено, що: (1) сплав Hastelloy B-2 має дві зони сенсибілізації, які мають значний вплив на стійкість до міжзеренних корозії: зона високої температури 1200~1300 градусів і зона сенсибілізації 550 градусів. зона середньої температури ~900 градусів; (2) Через сегрегацію дендритів у металі зварного шва та зоні термічного впливу сплаву Hastelloy B-2 інтерметалічні фази та карбіди виділяються вздовж меж зерен, що робить їх більш чутливими до міжкристалічної корозії; (3) Сплав Hastelloy B-2 має низьку середньотемпературну термічну стабільність. Коли вміст заліза в сплаві Hastelloy B-2 падає нижче 2%, сплав стає чутливим до перетворення бета-фази (тобто фази Ni4Mo, впорядкованої інтерметалічної сполуки). Коли сплав залишається в температурному діапазоні 650~750 градусів протягом трохи довшого часу, фаза утворюється миттєво. Наявність фази знижує міцність сплаву Hastelloy B-2, роблячи його чутливим до корозії під напругою, і навіть спричиняє пошкодження сплаву Hastelloy B-2 під час виробництва сировини (наприклад, у процесі гарячої прокатки) та виробничий процес обладнання (наприклад, обладнання зі сплаву Hastelloy B-2 після загальної термічної обробки після зварювання) і обладнання зі сплаву Hastelloy B-2 тріскається в робочому середовищі. Сьогодні стандартним методом випробування, призначеним моєю країною та іншими країнами світу для визначення стійкості до міжкристалічної корозії сплаву Hastelloy B-2, є метод кипіння соляної кислоти під нормальним тиском, а методом оцінки є метод втрати ваги. Оскільки сплав Hastelloy B-2 є сплавом, стійким до корозії хлористоводневою кислотою, метод кипіння соляної кислоти під нормальним тиском є досить нечутливим для перевірки схильності сплаву Hastelloy B-2 до міжкристалічної корозії. Вітчизняні науково-дослідні установи методом високотемпературної соляної кислоти досліджували сплав Hastelloy B-2 і встановили, що корозійна стійкість сплаву Hastelloy B-2 залежить не тільки від його хімічного складу, але також залежить від його термічної дії. процес контролю обробки. Коли процес термічної обробки контролюється неналежним чином, зерна сплаву Hastelloy B-2 не тільки ростуть, але й фаза з високим вмістом Mo σ виділяється між зернами. У цей час стійкість до міжкристалітної корозії сплаву Hastelloy B-2 значно знижується. , у випробуванні високотемпературною соляною кислотою глибина травлення меж зерен крупнозернистої пластини та нормальної пластини відрізнялася приблизно вдвічі.
2. Довідка про фізичну працездатність
Фізичні властивості сплаву Hastelloy B-2 наведено в таблиці нижче.
Щільність: 9,2 г/см3, температура плавлення: 1330~1380 градусів, магнітна проникність: (градус, RT) Менше або дорівнює 1,001
Фізичні властивості
Температура (градуси) Питома теплоємність (Дж/кг-к) Коефіцієнт теплопровідності (Вт/мк) Питомий опір (мкОм см) Модуль пружності (Гпа) Коефіцієнт теплового розширення від кімнатної температури до T (10-6/K)
0 373 137 218
20 377 11.1 137 217
100 389 12.2 138 213 10.3
200 406 13.4 138 208 10.8
300 423 14.6 139 203 11.1
400 431 16.0 139 197 11.4
500 444 17.3 141 191 11.6
600 456 18.7 146 184 11.8
700 176
3. Хімічний склад
хімічний склад
Елемент Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Мінімальна маржа {{0}}.4 1.6 26.0
Максимум 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0 .02 0.010
4. Механічні властивості
Загальні механічні властивості сплаву Hastelloy B-2 наведено в наступних двох таблицях
Мінімальні значення механічних властивостей при кімнатній температурі (див. стандарти DIN/ASTM)
Форма виробу Розміри (мм) {{0}}.2% Межа текучості (МПа) 1,0% Межа текучості (МПа) Міцність на розрив (МПа) Подовження A5 % Твердість за Брінеллем HB Розмір зерна (мкм)
Холоднокатана стрічка Менше або дорівнює 5 340 380 755 40 250 127
Гарячекатана плита 5~65 214
Стрижень 325 370 745 - -
трубка 340 360 755 - -
Стандарт ASTM 350 - 760 241 Те саме, що й вище
Мінімальні значення механічних властивостей при високих температурах
Форма продукту {{0}}.2% межа текучості (МПа) градус 1,0% межа текучості (МПа) градус
100 200 300 400 100 200 300 400
Дошка 315 285 270 255 355 325 310 295
трубка
Стрижень 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Виготовлення та термічна обробка
1: Опалення
Для сплаву Hastelloy B{{0}} дуже важливо, щоб поверхня була чистою та вільною від забруднень до та під час нагрівання. Сплав Hastelloy B-2 стане крихким при нагріванні в середовищі, що містить сірку, фосфор, свинець або інші забруднюючі метали з низькою температурою плавлення. Основними джерелами цих забруднювачів є позначки маркерів, фарби, що вказують температуру, жир і рідини, дим. Цей димовий газ повинен містити низький вміст сірки; наприклад: вміст сірки в природному та зрідженому нафтовому газі не перевищує 0,1%, вміст сірки в міському повітрі не перевищує 0,25 г/м3, а вміст сірки в паливі масла не перевищує 0,5% кваліфіковано.
Газове середовище нагрівальної печі має бути нейтральним або легковідновним середовищем, і воно не може коливатися між окислювальним і відновним. Полум’я в печі не може безпосередньо впливати на сплав Hastelloy B-2. У той же час матеріал повинен бути нагрітий до необхідної температури з найшвидшою швидкістю нагрівання, що означає, що температура нагрівальної печі повинна бути спочатку підвищена до необхідної температури, а потім матеріал повинен бути поміщений в піч для нагрівання. .
2: Термічна обробка
Сплав Hastelloy B-2 може піддаватися гарячій обробці в діапазоні 900~1160 градусів, після обробки його слід загартувати водою. Щоб забезпечити найкращу стійкість до корозії, після гарячої обробки слід проводити відпал.
3: Холодна обробка
Холоднооброблений сплав Hastelloy B-2 має бути оброблений розчином. Оскільки вона має набагато вищу швидкість зміцнення, ніж аустенітна нержавіюча сталь, необхідно ретельно розглянути обладнання для формування. Якщо виконується процес холодного формування, необхідний міжстадійний відпал.
Коли деформація холодної обробки перевищує 15%, необхідна обробка розчину перед використанням.
4: Теплова обробка
Температуру термічної обробки розчину слід контролювати між 1060 і 1080 градусами, після чого слід гартувати охолодженням водою або швидким охолодженням повітрям, коли товщина матеріалу перевищує 1,5 мм, щоб отримати найкращу стійкість до корозії. Під час будь-якої операції нагрівання необхідно вживати запобіжних заходів для очищення поверхні матеріалу. При термічній обробці матеріалів Hastelloy або деталей обладнання слід звернути увагу на наступні моменти: щоб запобігти деформації частин обладнання під час термічної обробки, слід використовувати армуючі кільця з нержавіючої сталі; слід суворо контролювати температуру завантаження печі, час нагріву та охолодження; перед завантаженням печі проводиться термічна обробка деталей. Проводиться попередня обробка для запобігання виникненню термічних тріщин; після термічної обробки термічно оброблені деталі становлять 100% PT; якщо термічні тріщини виникають під час процесу термічної обробки та потребують ремонту після полірування та усунення, необхідно використовувати спеціальний процес ремонтного зварювання.
5: видалення накипу
Оксиди на поверхні сплаву Hastelloy B-2 і плями біля зварних швів потрібно відполірувати тонкими шліфувальними кругами.
Оскільки сплав Hastelloy B-2 відносно чутливий до окисних середовищ, у процесі травлення утворюватиметься більше газів, що містять азот.
6: Механічна обробка
Сплав Hastelloy B-2 необхідно обробляти в відпаленому стані, і необхідно чітко розуміти його зміцнення. Наприклад, у порівнянні зі стандартною аустенітною нержавіючої сталлю необхідно використовувати нижчу швидкість різання поверхні та використовувати загартований шар на поверхні. Більша кількість подачі та збереження інструменту в безперервному робочому стані.
Метал зварного шва та зона термічного впливу сплаву Hastelloy B-2 мають низький вміст Мо через легке виділення фази, яка схильна до міжкристалічної корозії. Тому процес зварювання сплаву Hastelloy B-2 має бути ретельно розроблений і суворо контролюватися. Загальний процес зварювання такий: зварювальний матеріал ERNiMo-7; спосіб зварювання GTAW; температура проміжного шару контролюється не більше 120 градусів; діаметр зварювального дроту φ2,4, φ3,2; зварювальний струм 90~150A. При цьому перед зварюванням необхідно знезаразити і знежирити зварювальний дріт, борозенку деталей, що зварюються, і прилеглі деталі.
Теплопровідність сплаву Hastelloy B-2 набагато менша, ніж у сталі. Якщо вибрано одну V-подібну канавку, кут канавки має становити приблизно 70 градусів, і слід використовувати меншу потужність тепла.
Термообробка після зварювання може усунути залишкову напругу та підвищити стійкість до корозійного розтріскування під напругою.
2: Hastelloy C-276
1. Стійкість до корозії
Hastelloy C-276 metal – це сплав на основі нікелю, молібдену, хрому, заліза і вольфраму. Це один з найбільш стійких до корозії сучасних металевих матеріалів. В основному стійкий до вологого хлору, різних окисних хлоридів, розчинів хлоридних солей, сірчаної кислоти та окислювальних солей, а також має хорошу корозійну стійкість у низькій і середній температурі соляної кислоти. Таким чином, протягом останніх тридцяти років він широко використовувався в жорстких корозійних середовищах, таких як хімічна промисловість, нафтохімічна промисловість, десульфурація димових газів, целюлозно-паперова промисловість, охорона навколишнього середовища та інші галузі промисловості.
Різноманітні дані про корозію сплаву на основі нікелю Hastelloy C-27 є типовими, але їх не можна використовувати як специфікації, особливо в невідомих середовищах, і матеріали потрібно вибирати після тестування. У сплаві на основі нікелю Hastelloy C-27 недостатньо Cr, щоб протистояти корозії в сильних окисних середовищах, таких як гаряча концентрована азотна кислота. Виробництво цього сплаву в основному призначене для хімічних технологічних середовищ, особливо в присутності змішаних кислот, таких як випускна труба систем десульфурації димових газів. У наведеній нижче таблиці показано порівняння корозії чотирьох сплавів у різних середовищах.
тестова ситуація. (Усі зварювальні зразки застосовують автогенне дугове зварювання вольфрамом)
Порівняльний тест на корозію чотирьох металів у різних середовищах
Тестове середовище (кипіння) Швидкість корозії (мм/)
Типовий 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Зразок основного металу Зразок зварювання Основний зразок металу Зразок зварювання Зразок основного металу Зразок основного металу Зразок зварювання
20% оцтової кислоти 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45% мурашиної кислоти 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10% щавлева кислота 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% фосфорної кислоти 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10% сульфамінова кислота 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10% сірчаної кислоти 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
10% бікарбонату натрію 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
