Най-изчерпателното въведение в различни разновидности на сплави Hastelloy
Hastelloy сплав
Въведение
Hastelloy е вид сплав на основата на никел. Понастоящем е разделен на три серии: B, C и G. Използва се главно за силна корозия, която не може да се използва в Cr-Ni или Cr-Ni-Mo неръждаема стомана на основата на желязо, неметални материали и др. се използва широко в петролната, химическата промишленост, опазването на околната среда и много други области в чужбина. Неговите степени и типични ситуации на използване са показани в таблицата по-долу.
Класове хастелои
За да подобри устойчивостта на корозия и свойствата на Hastelloy при студена и гореща работа, Hastelloy направи три основни подобрения. Процесът на разработка е както следва: Справка:
B серия: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
Серия C: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
Серия G: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)
Най-широко използваните материали в момента са N10665 (B-2), N10276 (C-276), N06022 (C-22), N06455 (C-4) и N06985 ( G-3). Материалите от трето поколение N10675 (B-3), N10629 (B-4) и N06059 (C-59) са в етап на промоция. Поради напредъка на металургичната технология през последните години се появиха множество марки от така наречената „супер неръждаема стомана“, съдържаща ~6% Mo, заменяйки сплавите от серия G, причинявайки бърз спад в производството и употребата на сплави от серия G.
2. Типичен химичен състав на сплав Hastelloy
химически състав на материала
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) База По-малко или равно на 1.0 26.0~30 По-малко или равно на 2.{{ 10}} По-малко или равно на 0.02 По-малко или равно на 0.10 По-малко или равно на 1,0 По-малко или равно на 1,0 По-малко по-малко или равно на 0,04 По-малко или равно на 0,03
N10276 (C-276) Основа 14,5~16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.{{ 12}} По-малко или равно на 0.01 По-малко или равно на {{20}}.08 По-малко или равно на 2,5 По-малко от или равно на 1.0 По-малко или равно на 0,04 По-малко или равно на 0.03 3.0~ 4,5 По-малко или равно на 0,035
N06007 (G-3) База 21.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 По-малко или равно на 0.015 По-малко или равно на 1.0 По-малко или равно на 5. 0 По-малко или равно на 1,0 По-малко или равно на 0,04 По-малко или равно на 0,03 По-малко или равно на 1.5 1.5~2,5 По-малко или равно на 0,50
3. Справка за механичните свойства:
Механичните свойства на Hastelloy са много изключителни. Той има характеристиките на висока якост и висока якост, така че е трудно да се обработва. Освен това тенденцията му към деформационно втвърдяване е изключително силна. Когато степента на деформация достигне 15%, тя е около 18-8 два пъти по-голяма от тази на неръждаемата стомана. Hastelloy също има зона на чувствителност при средна температура и тенденцията му към сенсибилизация се увеличава с увеличаване на скоростта на деформация. Когато температурата е висока, Hastelloy лесно абсорбира вредни елементи, което води до намаляване на неговите механични свойства и устойчивост на корозия.
4. Често използвани сплави Hastelloy
1: Hastelloy B-2 сплав (Hastelloy B-2 сплав)
1. Устойчивост на корозия
Сплавта Hastelloy B-2 е Ni-Mo сплав с изключително ниско съдържание на въглерод и силиций. Намалява утаяването на карбиди и други фази в заваръчния шев и засегнатата от топлина зона, като по този начин гарантира, че дори при условия на заваряване също има добра устойчивост на корозия.
Както всички знаем, сплавта Hastelloy B-2 има отлична устойчивост на корозия в различни редуциращи среди и може да издържи на корозия при всяка температура и концентрация на солна киселина при нормално налягане. Има отлична устойчивост на корозия в негазирана неокисляваща сярна киселина със средна концентрация, различни концентрации на фосфорна киселина, високотемпературна оцетна киселина, мравчена киселина и други органични киселини, бромна киселина и хлороводородни газове. В същото време той също е устойчив на корозия от халогенни катализатори. Следователно сплавта Hastelloy B-2 обикновено се използва в различни тежки петролни и химически процеси, като дестилация и концентрация на солна киселина; алкилиране на етилбензен и оксо синтез при ниско налягане на оцетна киселина и други производствени процеси.
Въпреки това, при промишленото приложение на сплав Hastelloy B-2 в продължение на много години, беше установено, че: (1) сплавта Hastelloy B-2 има две зони на чувствителност, които оказват значително влияние върху устойчивостта на междукристални корозия: зоната с висока температура от 1200 ~ 1300 градуса и зоната на чувствителност от 550 градуса. ~900 градуса среднотемпературна зона; (2) Поради сегрегация на дендрити в заваръчния метал и засегнатата от топлина зона на сплав Hastelloy B-2, интерметалните фази и карбидите се утаяват по границите на зърната, което ги прави по-чувствителни към междукристална корозия; (3) Сплавта Hastelloy B-2 има лоша термична стабилност при средна температура. Когато съдържанието на желязо в сплавта Hastelloy B-2 падне под 2%, сплавта е чувствителна към трансформацията на бета фазата (т.е. Ni4Mo фаза, подредено интерметално съединение). Когато сплавта остане в температурния диапазон от 650~750 градуса за малко по-дълго време, фазата се генерира моментално. Наличието на фаза намалява издръжливостта на сплавта Hastelloy B-2, което я прави чувствителна към корозия под напрежение и дори причинява повреда на сплавта Hastelloy B-2 по време на производството на суровини (като процес на горещо валцуване) и производствен процес на оборудване (като оборудване от сплав Hastelloy B-2 след заваряване цялостна топлинна обработка) и оборудване от сплав Hastelloy B-2 се напуква в работната среда. В днешно време стандартният метод за изпитване, определен от моята страна и други страни по света за устойчивост на междукристална корозия на сплавта Hastelloy B-2, е методът на солна киселина с кипене при нормално налягане, а методът за оценка е методът на загуба на тегло. Тъй като сплавта Hastelloy B-2 е сплав, устойчива на корозия на солна киселина, методът с кипяща солна киселина при нормално налягане е доста нечувствителен за тестване на склонността към междукристална корозия на сплавта Hastelloy B-2. Местни научноизследователски институции използваха високотемпературен метод на солна киселина за изследване на сплав Hastelloy B-2 и установиха, че устойчивостта на корозия на сплавта Hastelloy B-2 зависи не само от нейния химичен състав, но зависи и от нейната термична процес на контрол на обработката. Когато процесът на термична обработка е неправилно контролиран, зърната на сплавта Hastelloy B-2 не само растат, но и фазата с високо съдържание на Mo σ се утаява между зърната. По това време устойчивостта на междукристална корозия на сплавта Hastelloy B-2 намалява значително. , при високотемпературния тест със солна киселина, дълбочината на ецване на границата на зърното на едрозърнестата плоча и нормалната плоча се различават около два пъти.
2. Справка за физическо представяне
Физическите свойства на сплавта Hastelloy B-2 са показани в таблицата по-долу.
Плътност: 9,2g/cm3, точка на топене: 1330~1380 градуса, магнитна пропускливост: (градус, RT) По-малко или равно на 1,001
Физични свойства
Температура (градуси) Специфична топлина (J/kg-k) Коефициент на топлопроводимост (W/mk) Съпротивление (μΩcm) Модул на еластичност (Gpa) Коефициент на топлинно разширение от стайна температура 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. Химичен състав
химичен състав
Елемент Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Минимален марж {{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. Механични свойства
Общите механични свойства на сплавта Hastelloy B-2 са показани в следващите две таблици
Минимални стойности на механичните свойства при стайна температура (вижте стандартите DIN/ASTM)
Форма на продукта Размери (mm) {{0}}.2% Граница на провлачване (Mpa) 1,0% Граница на провлачване (Mpa) Якост на опън (Mpa) Удължение A5 % Твърдост по Бринел HB Размер на зърното (μm)
Студено валцувана лента По-малко или равно на 5 340 380 755 40 250 127
Горещо валцована плоча 5~65 214
прът 325 370 745 - -
тръба 340 360 755 - -
Стандарт ASTM 350 - 760 241 Същото като по-горе
Минимални стойности на механичните свойства при високи температури
Форма на продукта {{0}}.2% граница на провлачване (Mpa) степен 1,0% граница на провлачване (Mpa) степен
100 200 300 400 100 200 300 400
Табло 315 285 270 255 355 325 310 295
тръба
прът 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Производство и термична обработка
1: Отопление
За сплавта Hastelloy B{{0}} е много важно повърхността да се поддържа чиста и без замърсители преди и по време на нагряване. Сплавта Hastelloy B-2 ще стане крехка, ако се нагрява в среда, съдържаща сяра, фосфор, олово или други метални замърсители с ниска точка на топене. Основните източници на тези замърсители включват маркери, бои, показващи температурата, мазнини и течности, дим. Този димен газ трябва да съдържа ниско съдържание на сяра; например: съдържанието на сяра в природния газ и втечнения нефтен газ не надвишава 0.1%, съдържанието на сяра в градския въздух не надвишава 0.25g/m3 и съдържанието на сяра в горивото маслото не надвишава 0,5% е квалифицирано.
Газовата среда на нагревателната пещ трябва да бъде неутрална среда или леко редуцираща среда и не може да варира между окисляване и редуциране. Пламъкът в пещта не може да повлияе директно на сплавта Hastelloy B-2. В същото време материалът трябва да се нагрее до необходимата температура при най-бързата скорост на нагряване, което означава, че температурата на нагревателната пещ трябва първо да се повиши до необходимата температура и след това материалът трябва да се постави в пещта за нагряване .
2: Термична обработка
Сплавта Hastelloy B-2 може да бъде обработена горещо в диапазона от 900~1160 градуса и трябва да се охлади с вода след обработката. За да се осигури най-добра устойчивост на корозия, отгряването трябва да се извърши след гореща обработка.
3: Студена обработка
Студено обработената сплав Hastelloy B-2 трябва да бъде подложена на обработка с разтвор. Тъй като има много по-висока степен на работно втвърдяване от аустенитната неръждаема стомана, оборудването за формоване трябва да бъде внимателно обмислено. Ако се извършва процес на студено формоване, е необходимо междуетапно отгряване.
Когато деформацията при студена обработка надвишава 15%, е необходима обработка с разтвор преди употреба.
4: Термична обработка
Температурата на топлинна обработка на разтвора трябва да се контролира между 1060 и 1080 градуса, последвано от охлаждане с водно охлаждане или бързо въздушно охлаждане, когато дебелината на материала е над 1,5 mm, за да се получи най-добра устойчивост на корозия. По време на всяка операция по нагряване трябва да се вземат предпазни мерки за почистване на повърхността на материала. Трябва да се обърне внимание на следните проблеми при топлинна обработка на материали или части от оборудване Hastelloy: За да се предотврати деформация при термична обработка на частите на оборудването, трябва да се използват подсилващи пръстени от неръждаема стомана; температурата на зареждане на пещта, времето за нагряване и охлаждане трябва да бъдат строго контролирани; преди зареждане на пещта, части за топлинна обработка Извършва се предварителна обработка, за да се предотврати появата на термични пукнатини; след термична обработка термично обработените части са 100% PT; ако се появят термични пукнатини по време на процеса на термична обработка и трябва да бъдат поправени след полиране и елиминиране, трябва да се използва специален процес на ремонтно заваряване.
5: Декалциране
Оксидите по повърхността на сплавта Hastelloy B-2 и петната в близост до заваръчните шевове трябва да се отстранят с фини шлифовъчни дискове.
Тъй като сплавта Hastelloy B-2 е относително чувствителна към окислителната среда, по време на процеса на ецване ще се отделят повече азотсъдържащи газове.
6: Машинна обработка
Сплавта Hastelloy B-2 трябва да се обработва в закалено състояние и трябва да се приеме ясно разбиране за нейното втвърдяване при работа. Например, в сравнение със стандартната аустенитна неръждаема стомана, трябва да се използва по-бавна повърхностна скорост на рязане и трябва да се използва закаленият слой на повърхността. По-голямо количество подаване и поддържане на инструмента в непрекъснато работно състояние.
Заваръчният метал и засегнатата от топлина зона на сплавта Hastelloy B-2 са бедни на Mo поради лесното утаяване на фаза, която е склонна към междукристална корозия. Следователно процесът на заваряване на сплав Hastelloy B-2 трябва да бъде внимателно формулиран и строго контролиран. Общият процес на заваряване е както следва: заваръчният материал е ERNiMo-7; методът на заваряване е GTAW; температурата на междинния слой се контролира да бъде не повече от 120 градуса; диаметърът на заваръчната тел е φ2.4, φ3.2; заваръчният ток е 90~150A. В същото време, преди заваряване, заваръчната тел, жлебът на заварените части и съседните части трябва да бъдат обеззаразени и обезмаслени.
Топлинната проводимост на сплавта Hastelloy B-2 е много по-малка от тази на стоманата. Ако е избран един V-образен жлеб, ъгълът на жлеба трябва да бъде около 70 градуса и трябва да се използва по-ниска входяща топлина.
Термичната обработка след заваряване може да елиминира остатъчното напрежение и да подобри устойчивостта на напукване от корозия под напрежение.
2: Hastelloy C-276
1. Устойчивост на корозия
Hastelloy C-276 metal е сплав на основата на никел-молибден-хром-желязо-волфрам. Той е един от най-устойчивите на корозия съвременни метални материали. Основно устойчив на мокър хлор, различни окисляващи хлориди, разтвори на хлоридни соли, сярна киселина и окисляващи соли и има добра устойчивост на корозия при ниска и средна температура на солна киселина. Поради това през последните тридесет години той се използва широко в сурови корозивни среди, като химическа промишленост, нефтохимическа промишленост, десулфуризация на димни газове, производство на целулоза и хартия, опазване на околната среда и други индустриални области.
Различните данни за корозия на сплавта на базата на никел Hastelloy C-27 са типични, но не могат да се използват като спецификации, особено в непознати среди, а материалите трябва да бъдат избрани след тестване. Няма достатъчно Cr в сплавта на базата на никел Hastelloy C-27, за да устои на корозия в силно окислителни среди, като например гореща концентрирана азотна киселина. Производството на тази сплав е основно за среда на химически процеси, особено в присъствието на смесени киселини, като изпускателната тръба на системи за десулфуризация на димни газове. Следната таблица показва корозионното сравнение на четири сплави в различни среди.
тестова ситуация. (Всички проби за заваряване използват автогенно заваряване с волфрамова дъга)
Сравнителен тест за корозия на четири метала в различни среди
Тестова среда (кипене) Скорост на корозия (mm/)
Типичен 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Основен метален образец Образец за заваряване Основен метален образец Заваръчен образец Основен метален образец Основен метален образец Заваръчен образец
20% оцетна киселина 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45% мравчена киселина 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10% оксалова киселина 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% фосфорна киселина 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10% сулфаминова киселина 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10% сярна киселина 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
10% натриев бикарбонат 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
