Najsveobuhvatniji uvod u različite vrste Hastelloy legura
Hastelloy legura
I. UVOD
Hastelloy je vrsta legure na bazi nikla. Trenutno je podijeljen u tri serije: B, C i G. Uglavnom se koristi za jaku koroziju koja se ne može koristiti u Cr-Ni ili Cr-Ni-Mo nehrđajućem čeliku na bazi željeza, nemetalnim materijalima itd. ima široku primenu u naftnoj, hemijskoj industriji, zaštiti životne sredine i mnogim drugim poljima u inostranstvu. Njegove ocjene i tipične situacije upotrebe prikazani su u donjoj tabeli.
Hastelloy klase
Kako bi poboljšao otpornost na koroziju i svojstva Hastelloy-a na hladno i vruće, Hastelloy je napravio tri velika poboljšanja. Proces razvoja je sljedeći: Referenca:
B serija: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
C serija: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
G serija: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)
Trenutno najčešće korišteni materijali su N10665 (B-2), N10276 (C-276), N06022 (C-22), N06455 (C-4) i N06985 ( G-3). Materijali treće generacije N10675 (B-3), N10629 (B-4) i N06059 (C-59) su u fazi promocije. Zbog napretka metalurške tehnologije, posljednjih godina pojavilo se više marki takozvanog "super nehrđajućeg čelika" koji sadrži ~6% Mo, zamjenjujući legure G serije, što je uzrokovalo brz pad proizvodnje i upotrebe legura G serije.
2. Tipični hemijski sastav legure Hastelloy
hemijski sastav materijala
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Baza manja ili jednaka 1.0 26.0~30 Manja ili jednaka 2.{{ 10}} Manje ili jednako 0.02 Manje ili jednako 0.10 Manje ili jednako 1.0 Manje ili jednako 1.0 Manje od ili jednako 0,04 Manje ili jednako 0,03
N10276 (C-276) Baza 14.5~16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.{{ 12}} Manje ili jednako 0.01 Manje ili jednako {{20}}.08 Manje ili jednako 2,5 Manje od ili jednako 1.0 Manje ili jednako 0,04 Manje ili jednako 0.03 3.0~ 4,5 Manje ili jednako 0,035
N06007 (G-3) Baza 21.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 Manje ili jednako 0.015 Manje ili jednako 1.0 Manje ili jednako 5. 0 Manje ili jednako 1.0 Manje ili jednako 0.04 Manje ili jednako 0.03 Manje ili jednako 1.5 1.5~2.5 Manje ili jednako 0.50
3. Referenca mehaničkih svojstava:
Mehanička svojstva Hastelloy-a su vrlo izvanredna. Ima karakteristike visoke čvrstoće i velike žilavosti, pa se teško obrađuje. Štaviše, njegova sklonost ka deformisanju je izuzetno jaka. Kada stopa deformacije dostigne 15%, to je oko 18-8 dvostruko više od nehrđajućeg čelika. Hastelloy takođe ima zonu senzibilizacije na srednjim temperaturama, a njena tendencija senzibilizacije raste sa povećanjem brzine deformacije. Kada je temperatura visoka, Hastelloy lako apsorbira štetne elemente, uzrokujući smanjenje njegovih mehaničkih svojstava i otpornosti na koroziju.
4. Često korištene legure Hastelloy
1: legura Hastelloy B-2 (legura Hastelloy B-2)
1. Otpornost na koroziju
Hastelloy B{0}} legura je Ni-Mo legura sa izuzetno niskim sadržajem ugljenika i silicijuma. Smanjuje taloženje karbida i drugih faza u zavaru i zoni toplotnog uticaja, čime se osigurava da čak i pod uslovima zavarivanja takođe ima dobru otpornost na koroziju.
Kao što svi znamo, legura Hastelloy B-2 ima odličnu otpornost na koroziju u različitim redukcijskim medijima i može izdržati koroziju na bilo kojoj temperaturi i koncentraciji hlorovodonične kiseline pod normalnim pritiskom. Ima odličnu otpornost na koroziju u neaeriranoj srednjoj koncentraciji neoksidirajuće sumporne kiseline, različitih koncentracija fosforne kiseline, visokotemperaturne octene kiseline, mravlje kiseline i drugih organskih kiselina, bromične kiseline i plinova klorovodika. Istovremeno je otporan na koroziju halogenim katalizatorima. Stoga se legura Hastelloy B-2 obično koristi u raznim teškim naftnim i hemijskim procesima, kao što su destilacija i koncentracija hlorovodonične kiseline; alkilacija etilbenzena i niskotlačna okso sinteza octene kiseline i drugi proizvodni procesi.
Međutim, u industrijskoj primjeni legure Hastelloy B-2 već dugi niz godina, ustanovljeno je da: (1) Hastelloy B-2 legura ima dvije zone senzibilizacije koje imaju značajan uticaj na otpornost na intergranularne korozija: zona visoke temperature od 1200 ~ 1300 stepeni i zona senzibilizacije od 550 stepeni. zona srednje temperature ~900 stepeni; (2) Zbog segregacije dendrita u metalu šava i zoni utjecaja topline legure Hastelloy B-2, intermetalne faze i karbidi se talože duž granica zrna, čineći ih osjetljivijima na intergranularnu koroziju; (3) Hastelloy B{11}} legura ima lošu termičku stabilnost na srednjim temperaturama. Kada sadržaj gvožđa u leguri Hastelloy B-2 padne ispod 2%, legura je osjetljiva na transformaciju beta faze (tj. Ni4Mo faza, uređeno intermetalno jedinjenje). Kada legura ostane u temperaturnom opsegu od 650~750 stepeni malo duže vreme, faza se generiše trenutno. Postojanje faze smanjuje žilavost legure Hastelloy B{18}}, čineći je osjetljivom na koroziju pod naponom, pa čak i uzrokuje oštećenje Hastelloy B{19}} legure tokom proizvodnje sirovina (kao što je proces vrućeg valjanja) i proces proizvodnje opreme (kao što je oprema od legure Hastelloy B-2, ukupna termička obrada opreme nakon zavarivanja) i oprema od legure Hastelloy B-2 pukne u servisnom okruženju. Danas, standardna metoda ispitivanja koju su odredile moja zemlja i druge zemlje širom svijeta za međugranularnu otpornost na koroziju legure Hastelloy B-2 je metoda hlorovodonične kiseline koja ključa pod normalnim pritiskom, a metoda procjene je metoda mršavljenja. Pošto je legura Hastelloy B-2 legura otporna na koroziju hlorovodonične kiseline, metoda hlorovodonične kiseline koja ključa pod normalnim pritiskom je prilično neosjetljiva za ispitivanje sklonosti intergranularnoj koroziji legure Hastelloy B-2. Domaće naučno-istraživačke institucije koristile su visokotemperaturnu hlorovodoničnu kiselinsku metodu za proučavanje legure Hastelloy B-2 i otkrile da otpornost na koroziju Hastelloy B{28}} legure ne zavisi samo od njenog hemijskog sastava, već zavisi i od njenog termičkog proces kontrole obrade. Kada je proces termičke obrade nepropisno kontrolisan, zrna legure Hastelloy B-2 ne samo da rastu, već se i visoka Mo σ faza taloži između zrna. U ovom trenutku, otpornost legure Hastelloy B-2 na intergranularnu koroziju značajno opada. , u visokotemperaturnom testu hlorovodonične kiseline, dubina jetkanja na granici zrna krupnozrnaste ploče i normalne ploče razlikovala se oko dva puta.
2. Referenca za fizičke performanse
Fizička svojstva legure Hastelloy B-2 prikazana su u tabeli ispod.
Gustina: 9,2g/cm3, tačka topljenja: 1330~1380 stepeni, magnetna permeabilnost: (stepen, RT) Manja ili jednaka 1,001
Fizička svojstva
Temperatura (stepen) Specifična toplota (J/kg-k) Koeficijent toplotne provodljivosti (W/mk) Otpor (μΩcm) Modul elastičnosti (Gpa) Koeficijent toplotnog širenja od sobne temperature do 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. Hemijski sastav
hemijski sastav
Element Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Minimalna margina {{0}}.4 1.6 26.0
Maksimalno 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0 .02 0.010
4. Mehanička svojstva
Opća mehanička svojstva legure Hastelloy B-2 prikazana su u sljedeće dvije tabele
Minimalne vrijednosti mehaničkih svojstava na sobnoj temperaturi (pogledajte DIN/ASTM standarde)
Oblik proizvoda Dimenzije (mm) {{0}}.2% Granica tečenja (Mpa) 1.0% Granica tečenja (Mpa) Vlačna čvrstoća (Mpa) Izduženje A5 % tvrdoća po Brinelu HB Veličina zrna (μm)
Hladno valjana traka Manje ili jednako 5 340 380 755 40 250 127
Vruće valjana ploča 5~65 214
štap 325 370 745 - -
cijev 340 360 755 - -
ASTM standard 350 - 760 241 Isto kao gore
Minimalne vrijednosti mehaničkih svojstava pri visokim temperaturama
Oblik proizvoda {{0}}.2% granica tečenja (Mpa) stepen 1,0% granica tečenja (Mpa) stepen
100 200 300 400 100 200 300 400
Ukrcaj se 315 285 270 255 355 325 310 295
Tube
štap 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Proizvodnja i termička obrada
1: Grijanje
Za Hastelloy B{{0}} leguru, veoma je važno da se površina održava čistom i bez zagađivača prije i tokom zagrijavanja. Hastelloy B-2 legura će postati lomljiva ako se zagrije u okruženju koje sadrži sumpor, fosfor, olovo ili druge zagađivače metala niske tačke topljenja. Glavni izvori ovih zagađivača su oznake markera, boje koje pokazuju temperaturu, masnoće i tekućine, dim. Ovaj dimni gas mora sadržavati malo sumpora; na primjer: sadržaj sumpora u prirodnom plinu i tečnom naftnom plinu ne prelazi 0.1%, sadržaj sumpora u urbanom zraku ne prelazi 0.25g/m3, a sadržaj sumpora u gorivu ulje ne prelazi 0,5% je kvalifikovano.
Plinsko okruženje peći za grijanje mora biti neutralno ili blago redukcijsko okruženje i ne može varirati između oksidirajuće i redukcijske. Plamen u peći ne može direktno utjecati na leguru Hastelloy B-2. Istovremeno, materijal se mora zagrijati na potrebnu temperaturu najvećom brzinom zagrijavanja, što znači da se temperatura peći za grijanje prvo mora podići na potrebnu temperaturu, a zatim se materijal ubaciti u peć za zagrijavanje. .
2: Termička obrada
Hastelloy B{0}} legura može se vruće obraditi u rasponu od 900~1160 stepeni, a nakon obrade treba je ugasiti vodom. Kako bi se osigurala najbolja otpornost na koroziju, žarenje treba izvršiti nakon vruće obrade.
3: Hladna obrada
Hladno obrađena legura Hastelloy B{1}} mora biti podvrgnuta tretmanu rastvorom. Budući da ima mnogo veću stopu očvršćavanja od austenitnog nehrđajućeg čelika, oprema za oblikovanje mora se pažljivo razmotriti. Ako se izvodi proces hladnog oblikovanja, potrebno je međufazno žarenje.
Kada deformacija hladnog rada pređe 15%, potrebno je tretiranje rastvorom pre upotrebe.
4: Toplinska obrada
Temperaturu toplotne obrade rastvora treba kontrolisati između 1060 i 1080 stepeni, nakon čega sledi gašenje vodenim hlađenjem ili brzo hlađenje vazduhom kada je debljina materijala iznad 1,5 mm da bi se postigla najbolja otpornost na koroziju. Tokom bilo koje operacije grijanja, moraju se poduzeti mjere opreza za čišćenje površine materijala. Prilikom termičke obrade Hastelloy materijala ili dijelova opreme treba obratiti pažnju na sljedeće: Da bi se spriječila termička obrada dijelova opreme, treba koristiti armaturne prstenove od nehrđajućeg čelika; temperatura punjenja peći, vrijeme grijanja i hlađenja treba strogo kontrolirati; prije punjenja peći, dijelova toplinske obrade. Predobrada se provodi kako bi se spriječila pojava termičkih pukotina; nakon termičke obrade, termički obrađeni dijelovi su 100% PT; ako se tokom procesa termičke obrade pojave termalne pukotine i potrebno ih je popraviti nakon poliranja i eliminacije, mora se koristiti poseban postupak popravnog zavarivanja.
5: Uklanjanje kamenca
Oksidi na površini legure Hastelloy B-2 i mrlje u blizini zavarenih spojeva moraju se ispolirati finim brusnim pločama.
Budući da je legura Hastelloy B-2 relativno osjetljiva na oksidirajuće medije, tokom procesa kiseljenja će se proizvoditi više plinova koji sadrže dušik.
6: Mašinska obrada
Hastelloy B{0}} legura mora biti mašinski obrađena u žarenom stanju i mora se usvojiti jasno razumijevanje njenog radnog očvršćavanja. Na primjer, u poređenju sa standardnim austenitnim nehrđajućim čelikom, mora se koristiti manja brzina rezanja površine i mora se koristiti očvrsnuti sloj na površini. Veća količina posmaka i održavanje alata u kontinuiranom radnom stanju.
Metal šava i zona utjecaja topline legure Hastelloy B-2 su siromašni Mo zbog lakog taloženja faze koja je sklona intergranularnoj koroziji. Stoga proces zavarivanja legure Hastelloy B-2 treba pažljivo formulirati i strogo kontrolirati. Opšti proces zavarivanja je sljedeći: materijal za zavarivanje je ERNiMo-7; metoda zavarivanja je GTAW; temperatura međusloja se kontroliše da ne bude veća od 120 stepeni; prečnik žice za zavarivanje je φ2,4, φ3,2; struja zavarivanja je 90~150A. Istovremeno, prije zavarivanja, žicu za zavarivanje, žljeb zavarenih dijelova i susjedne dijelove treba dekontaminirati i odmastiti.
Toplotna provodljivost legure Hastelloy B{0}} je mnogo manja od provodljivosti čelika. Ako je odabran jedan žljeb u obliku slova V, ugao žlijeba bi trebao biti oko 70 stepeni i trebao bi se koristiti manji unos topline.
Termička obrada nakon zavarivanja može eliminirati zaostalo naprezanje i poboljšati otpornost na pucanje na koroziju.
2: Hastelloy C-276
1. Otpornost na koroziju
Hastelloy C-276 metal je legura na bazi nikla, nikl-molibden-hrom-gvožđe-volfram. Jedan je od modernih metalnih materijala koji su najotporniji na koroziju. Uglavnom je otporan na vlažni hlor, razne oksidirajuće hloride, rastvore hloridnih soli, sumpornu kiselinu i oksidacione soli, i ima dobru otpornost na koroziju u niskim i srednjim temperaturama hlorovodonične kiseline. Stoga se u posljednjih trideset godina naširoko koristi u teškim korozivnim sredinama, kao što su hemijska industrija, petrohemijska industrija, odsumporavanje dimnih plinova, proizvodnja celuloze i papira, zaštita okoliša i druga industrijska područja.
Različiti podaci o koroziji Hastelloy C{0}} legure na bazi nikla su tipični, ali se ne mogu koristiti kao specifikacije, posebno u nepoznatim okruženjima, a materijali se moraju odabrati nakon testiranja. Nema dovoljno Cr u leguri na bazi nikla Hastelloy C-27 da bi bila otporna na koroziju u jakim oksidirajućim sredinama, kao što je vruća koncentrovana dušična kiselina. Proizvodnja ove legure je uglavnom za hemijske procesne sredine, posebno u prisustvu mešanih kiselina, kao što je odvodna cev sistema za odsumporavanje dimnih gasova. Sljedeća tabela prikazuje poređenje korozije četiri legure u različitim okruženjima.
test situacija. (Svi uzorci zavarivanja koriste autogeno zavarivanje volframovim lukom)
Uporedni test korozije četiri metala u različitim okruženjima
Ispitno okruženje (ključanje) Brzina korozije (mm/)
Tipični 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Uzorak od osnovnog metala Uzorak za zavarivanje Uzorak od osnovnog metala Uzorak za zavarivanje Uzorak od osnovnog metala Uzorak od osnovnog metala Uzorak za zavarivanje
20% octene kiseline 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45% mravlja kiselina 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10% oksalne kiseline 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% fosforne kiseline 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10% sulfaminske kiseline 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10% sumporne kiseline 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
10% natrijum bikarbonata 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
