Najkomplexnejší úvod do rôznych druhov zliatin Hastelloy
Hastelloy zliatina
I. úvod
Hastelloy je typ zliatiny na báze niklu. V súčasnosti sa delí na tri série: B, C a G. Používa sa hlavne na silnú koróziu, ktorá sa nedá použiť v Cr-Ni alebo Cr-Ni-Mo nerezovej oceli na báze železa, nekovových materiáloch atď. sa široko používa v ropnom, chemickom priemysle, ochrane životného prostredia a mnohých ďalších oblastiach v zahraničí. Jeho triedy a typické situácie použitia sú uvedené v tabuľke nižšie.
Triedy Hastelloy
Aby sa zlepšila odolnosť Hastelloy proti korózii a vlastnosti spracovania za studena a za tepla, spoločnosť Hastelloy urobila tri hlavné vylepšenia. Proces vývoja je nasledovný: Odkaz:
Séria B: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
Séria C: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
Séria G: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)
V súčasnosti sú najpoužívanejšie materiály N10665 (B-2), N10276 (C-276), N06022 (C-22), N06455 (C-4) a N06985 ( G-3). Materiály tretej generácie N10675 (B-3), N10629 (B-4) a N06059 (C-59) sú v štádiu propagácie. V dôsledku pokroku v metalurgickej technológii sa v posledných rokoch objavilo viacero značiek takzvanej „super nehrdzavejúcej ocele“ s obsahom ~ 6 % Mo, ktoré nahradili zliatiny série G, čo spôsobilo rýchly pokles výroby a používania zliatin série G.
2. Typické chemické zloženie zliatiny Hastelloy
chemické zloženie materiálu
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Základ Menší alebo rovný 1.0 26.0~30 Menší alebo rovný 2.{{ 10}} Menšie alebo rovné 0.{16}}2 Menšie alebo rovné 0.10 Menšie alebo rovné 1,0 Menšie alebo rovné 1,0 Menšie ako alebo rovné 0,04 Menšie ako alebo rovné 0,03
N10276 (C-276) Základ 14,5~16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.{{{101} 12}} Menšie alebo rovné 0.{19}}1 Menšie alebo rovné {{20}}.08 Menšie alebo rovné 2,5 Menšie ako alebo rovné 1.0 Menšie alebo rovné 0,04 Menšie alebo rovné 0.{23}}.0~ 4,5 Menšie alebo rovné 0,035
N06007 (G-3) Základ 21.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 Menšie alebo rovné 0.015 Menšie alebo rovné 1.0 Menšie alebo rovné 5. 0 Menšie alebo rovné 1,0 Menšie alebo rovné 0,04 Menšie alebo rovné 0,03 Menšie alebo rovné 1.5 1.5~2.5 Menšie alebo rovné 0,50
3. Odkaz na mechanické vlastnosti:
Mechanické vlastnosti Hastelloy sú veľmi vynikajúce. Vyznačuje sa vysokou pevnosťou a vysokou húževnatosťou, takže je ťažké ho opracovať. Navyše, jeho tendencia k vytvrdzovaniu deformáciou je extrémne silná. Keď miera deformácie dosiahne 15 %, je to približne 18-8 dvojnásobok oproti nehrdzavejúcej oceli. Hastelloy má tiež strednú teplotnú zónu senzibilizácie a jej tendencia senzibilizácie sa zvyšuje so zvyšujúcou sa rýchlosťou deformácie. Keď je teplota vysoká, Hastelloy ľahko absorbuje škodlivé prvky, čo spôsobuje zníženie jeho mechanických vlastností a odolnosti proti korózii.
4. Bežne používané zliatiny Hastelloy
1: Zliatina Hastelloy B-2 (zliatina Hastelloy B-2)
1. Odolnosť proti korózii
Zliatina Hastelloy B-2 je zliatina Ni-Mo s extrémne nízkym obsahom uhlíka a kremíka. Znižuje zrážanie karbidov a iných fáz v oblasti zvaru a tepelne ovplyvnenej oblasti, čím zaisťuje, že aj za podmienok zvárania má tiež dobrú odolnosť proti korózii.
Ako všetci vieme, zliatina Hastelloy B-2 má vynikajúcu odolnosť proti korózii v rôznych redukčných médiách a môže odolať korózii pri akejkoľvek teplote a koncentrácii kyseliny chlorovodíkovej za normálneho tlaku. Má vynikajúcu odolnosť proti korózii v neprevzdušňovanej stredne koncentrovanej neoxidačnej kyseline sírovej, rôznych koncentráciách kyseliny fosforečnej, vysokoteplotnej kyseline octovej, kyseline mravčej a iných organických kyselinách, kyseline brómovej a plynoch chlorovodíka. Zároveň je odolný aj voči korózii halogénovými katalyzátormi. Preto sa zliatina Hastelloy B-2 zvyčajne používa v rôznych drsných ropných a chemických procesoch, ako je destilácia a koncentrácia kyseliny chlorovodíkovej; alkylácia etylbenzénu a nízkotlaková oxosyntéza kyseliny octovej a iné výrobné procesy.
Pri priemyselnej aplikácii zliatiny Hastelloy B-2 po mnoho rokov sa však zistilo, že: (1) Zliatina Hastelloy B{2}} má dve zóny senzibilizácie, ktoré majú značný vplyv na odolnosť voči medzikryštalickým korózia: zóna vysokej teploty 1200 ~ 1300 stupňov a zóna senzibilizácie 550 stupňov. ~900 stupňov stredná teplotná zóna; (2) V dôsledku segregácie dendritu vo zvarovom kove a tepelne ovplyvnenej zóne zliatiny Hastelloy B-2 sa intermetalické fázy a karbidy zrážajú pozdĺž hraníc zŕn, čím sú citlivejšie na medzikryštalickú koróziu; (3) Zliatina Hastelloy B-2 má slabú tepelnú stabilitu pri stredných teplotách. Keď obsah železa v zliatine Hastelloy B-2 klesne pod 2 %, zliatina je citlivá na transformáciu beta fázy (tj fázy Ni4Mo, usporiadanej intermetalickej zlúčeniny). Keď zliatina zostane v teplotnom rozsahu 650 ~ 750 stupňov o niečo dlhší čas, fáza sa vytvorí okamžite. Existencia fázy znižuje húževnatosť zliatiny Hastelloy B-2, vďaka čomu je citlivá na koróziu pod napätím a dokonca spôsobuje poškodenie zliatiny Hastelloy B-2 počas výroby surovín (ako je proces valcovania za tepla) a proces výroby zariadenia (ako je napríklad celkové tepelné spracovanie zariadenia zo zliatiny Hastelloy B{20}} po zváraní) a praskliny v zariadení zo zliatiny Hastelloy B-2 v servisnom prostredí. V súčasnosti je štandardnou testovacou metódou určenou mojou krajinou a inými krajinami na celom svete pre odolnosť zliatiny Hastelloy B-2 voči medzikryštalickej korózii metóda kyseliny chlorovodíkovej s normálnym tlakom varu a metóda hodnotenia je metóda na zníženie hmotnosti. Keďže zliatina Hastelloy B-2 je zliatina odolná voči korózii kyselinou chlorovodíkovou, metóda kyseliny chlorovodíkovej pri normálnom tlaku varu je dosť necitlivá na testovanie sklonu zliatiny Hastelloy B-2 k medzikryštalickej korózii. Domáce vedecké výskumné inštitúcie použili na štúdium zliatiny Hastelloy B-2 vysokoteplotnú metódu kyseliny chlorovodíkovej a zistili, že odolnosť zliatiny Hastelloy B-2 proti korózii nezávisí len od jej chemického zloženia, ale závisí aj od jej tepelného proces kontroly spracovania. Keď je proces tepelného spracovania nesprávne kontrolovaný, zrná zliatiny Hastelloy B-2 nielen rastú, ale medzi zrnami sa vyzráža aj fáza s vysokým Mo σ. V tomto čase výrazne klesá odolnosť zliatiny Hastelloy B-2 voči medzikryštalickej korózii. , pri vysokoteplotnom teste kyselinou chlorovodíkovou sa hĺbka leptania hranice zŕn hrubozrnnej platne a normálnej platne líšila asi dvakrát.
2. Referencia fyzickej výkonnosti
Fyzikálne vlastnosti zliatiny Hastelloy B-2 sú uvedené v tabuľke nižšie.
Hustota: 9,2 g/cm3, bod topenia: 1330~1380 stupňov, magnetická permeabilita: (stupeň, RT) Menšia alebo rovná 1,001
Fyzikálne vlastnosti
Teplota ( stupeň ) Špecifické teplo (J/kg-k) Koeficient tepelnej vodivosti (W/mk) Odpor (μΩcm) Modul pružnosti (Gpa) Koeficient tepelnej rozťažnosti z izbovej teploty na 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. Chemické zloženie
chemické zloženie
Prvok Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Minimálny okraj {{0}}.4 1.6 26.0
Maximálne 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0 .02 0.010
4. Mechanické vlastnosti
Všeobecné mechanické vlastnosti zliatiny Hastelloy B-2 sú uvedené v nasledujúcich dvoch tabuľkách
Minimálne hodnoty mechanických vlastností pri izbovej teplote (pozri normy DIN/ASTM)
Forma produktu Rozmery (mm) {{0}}.2 % Medza klzu (Mpa) 1,0 % Medza klzu (Mpa) Pevnosť v ťahu (Mpa) Predĺženie A5 % Tvrdosť podľa Brinella HB Veľkosť zrna (μm)
Pás valcovaný za studena Menší alebo rovný 5 340 380 755 40 250 127
Plech valcovaný za tepla 5~65 214
Prút 325 370 745 - -
Rúrka 340 360 755 - -
ASTM Standard 350 - 760 241 Rovnaké ako vyššie
Minimálne hodnoty mechanických vlastností pri vysokých teplotách
Forma produktu {{0}}.2 % medza klzu (Mpa) stupeň 1,0 % medza klzu (Mpa) stupeň
100 200 300 400 100 200 300 400
Nastúpte na 315 285 270 255 355 325 310 295
Trubica
Prút 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Výroba a tepelné spracovanie
1: Vykurovanie
V prípade zliatiny Hastelloy B{{0}} je veľmi dôležité, aby bol povrch pred a počas ohrevu čistý a bez nečistôt. Zliatina Hastelloy B-2 sa stane krehkou, ak sa zahrieva v prostredí obsahujúcom síru, fosfor, olovo alebo iné kovové kontaminanty s nízkou teplotou topenia. Medzi hlavné zdroje týchto kontaminantov patria značky, farba indikujúca teplotu, mastnota a kvapaliny, dym. Tieto spaliny musia obsahovať nízky obsah síry; napríklad: obsah síry v zemnom plyne a skvapalnenom ropnom plyne nepresahuje 0.1 %, obsah síry v mestskom ovzduší nepresahuje 0.25g/m3 a obsah síry v palive olej nepresahuje 0,5% je kvalifikovaný.
Vyžaduje sa, aby plynné prostredie vykurovacej pece bolo neutrálne alebo mierne redukčné prostredie a nemôže kolísať medzi oxidáciou a redukciou. Plameň v peci nemôže priamo ovplyvniť zliatinu Hastelloy B-2. Zároveň je potrebné materiál zohriať na požadovanú teplotu pri najvyššej rýchlosti ohrevu, to znamená, že najskôr treba zvýšiť teplotu ohrievacej pece na požadovanú teplotu a následne vložiť materiál do pece na ohrev. .
2: Tepelné spracovanie
Zliatinu Hastelloy B-2 možno spracovať za tepla v rozsahu 900 až 1160 stupňov a po spracovaní by sa mala ochladzovať vodou. Aby sa zabezpečila najlepšia odolnosť proti korózii, žíhanie by sa malo vykonať po spracovaní za tepla.
3: Spracovanie za studena
Zliatina Hastelloy B-2 spracovaná za studena musí prejsť úpravou v roztoku. Pretože má oveľa vyššiu rýchlosť mechanického kalenia ako austenitická nehrdzavejúca oceľ, je potrebné dôkladne zvážiť tvarovacie zariadenie. Ak sa vykonáva proces tvárnenia za studena, je nevyhnutné medzistupňové žíhanie.
Keď deformácia pri spracovaní za studena presiahne 15 %, je pred použitím potrebné ošetrenie roztokom.
4: Tepelné spracovanie
Teplota tepelného spracovania v roztoku by sa mala regulovať medzi 1060 a 1080 stupňami, po čom by nasledovalo ochladzovanie vodným chladením alebo rýchle chladenie vzduchom, keď je hrúbka materiálu väčšia ako 1,5 mm, aby sa dosiahla najlepšia odolnosť proti korózii. Počas akejkoľvek operácie ohrevu je potrebné prijať opatrenia na čistenie povrchu materiálu. Pri tepelnom spracovaní materiálov Hastelloy alebo častí zariadenia je potrebné venovať pozornosť nasledujúcim problémom: Aby sa zabránilo deformácii častí zariadenia tepelným spracovaním, mali by sa použiť výstužné krúžky z nehrdzavejúcej ocele; teplota nakladania pece, čas ohrevu a chladenia by sa mali prísne kontrolovať; pred naložením pece, časti tepelného spracovania Predúprava sa vykonáva, aby sa zabránilo vzniku tepelných trhlín; po tepelnom spracovaní sú tepelne spracované diely 100% PT; ak sa počas procesu tepelného spracovania vyskytnú tepelné trhliny a po vyleštení a odstránení je potrebné ich opraviť, musí sa použiť špeciálny proces opravného zvárania.
5: Odstraňovanie vodného kameňa
Oxidy na povrchu zliatiny Hastelloy B-2 a škvrny v blízkosti zvarov musia byť vyleštené jemnými brúsnymi kotúčmi.
Keďže zliatina Hastelloy B-2 je relatívne citlivá na oxidačné médiá, počas procesu morenia sa bude produkovať viac plynov obsahujúcich dusík.
6: Obrábanie
Zliatina Hastelloy B-2 musí byť opracovaná v žíhanom stave a musí sa jasne pochopiť jej mechanické vytvrdzovanie. Napríklad v porovnaní so štandardnou austenitickou nehrdzavejúcou oceľou je potrebné použiť nižšiu rýchlosť rezania povrchu a použiť vytvrdenú vrstvu na povrchu. Väčšie množstvo posuvu a udržiavanie nástroja v nepretržitom prevádzkovom stave.
Zvarový kov a tepelne ovplyvnená zóna zliatiny Hastelloy B-2 sú chudobné na Mo v dôsledku ľahkého zrážania fázy, ktorá je náchylná na medzikryštalickú koróziu. Zvárací proces zliatiny Hastelloy B-2 by preto mal byť starostlivo formulovaný a prísne kontrolovaný. Všeobecný proces zvárania je nasledujúci: zvárací materiál je ERNiMo-7; metóda zvárania je GTAW; teplota medzivrstvy je riadená tak, aby nebola vyššia ako 120 stupňov; priemer zváracieho drôtu je φ2,4, φ3,2; zvárací prúd je 90~150A. Zároveň by sa mal pred zváraním dekontaminovať a odmastiť zvárací drôt, drážka zváraných dielov a priľahlé diely.
Tepelná vodivosť zliatiny Hastelloy B-2 je oveľa menšia ako tepelná vodivosť ocele. Ak je zvolená jedna drážka v tvare V, uhol drážky by mal byť približne 70 stupňov a mal by sa použiť nižší tepelný príkon.
Tepelné spracovanie po zváraní môže eliminovať zvyškové napätie a zlepšiť odolnosť proti praskaniu v dôsledku korózie.
2: Hastelloy C-276
1. Odolnosť proti korózii
Kov Hastelloy C{0}} je zliatina na báze niklu, molybdénu, chrómu, železa a volfrámu a niklu. Je to jeden z najmodernejších kovových materiálov odolných voči korózii. Hlavne odolný voči vlhkému chlóru, rôznym oxidačným chloridom, roztokom chloridových solí, kyseline sírovej a oxidačným soliam a má dobrú odolnosť proti korózii v kyseline chlorovodíkovej pri nízkych a stredných teplotách. Preto sa v posledných tridsiatich rokoch široko používa v drsnom korozívnom prostredí, ako je chemický priemysel, petrochemický priemysel, odsírovanie spalín, výroba celulózy a papiera, ochrana životného prostredia a iné priemyselné oblasti.
Rôzne údaje o korózii zliatiny na báze niklu Hastelloy C{0}} sú typické, ale nemožno ich použiť ako špecifikácie, najmä v neznámych prostrediach, a materiály je potrebné vybrať po testovaní. V zliatine na báze niklu Hastelloy C-27 nie je dostatok Cr na to, aby odolala korózii v silne oxidačnom prostredí, ako je horúca koncentrovaná kyselina dusičná. Výroba tejto zliatiny je hlavne pre prostredie chemických procesov, najmä v prítomnosti zmiešaných kyselín, ako je napríklad odvodné potrubie systémov odsírenia spalín. Nasledujúca tabuľka ukazuje porovnanie korózie štyroch zliatin v rôznych prostrediach.
testovacia situácia. (Všetky vzorky zvárania využívajú autogénne zváranie volfrámovým oblúkom)
Porovnávací korózny test štyroch kovov v rôznych prostrediach
Testovacie prostredie (var) Rýchlosť korózie (mm/)
Typický 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Vzorka základného kovu Vzorka zvárania Vzorka základného kovu Vzorka zvárania Vzorka základného kovu Vzorka základného kovu Vzorka zvárania
20% kyselina octová 0.{2}}.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45 % kyselina mravčia 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10 % kyselina šťaveľová 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% kyselina fosforečná 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10 % kyselina sulfámová 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10 % kyselina sírová 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
10 % hydrogénuhličitan sodný 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
