Najopsežniji uvod u razne 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. naširoko se koristi u naftnoj, kemijskoj industriji, zaštiti okoliša i mnogim drugim područjima u inozemstvu. Njegove ocjene i tipične situacije korištenja prikazane su u donjoj tablici.
Klase hastelloja
Kako bi se poboljšala otpornost na koroziju i svojstva Hastelloya pri hladnoj i vrućoj obradi, 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)
Materijali koji se trenutno najviše koriste 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, nekoliko marki takozvanog "super nehrđajućeg čelika" koji sadrži ~6% Mo pojavilo se posljednjih godina, zamjenjujući legure serije G, uzrokujući brzi pad u proizvodnji i upotrebi legura serije G.
2. Tipični kemijski sastav Hastelloy legure
kemijski sastav materijala
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Baza Manje od ili jednako 1.0 26.0~30 Manje od ili jednako 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 od 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 Hastelloya su vrlo izvanredna. Ima karakteristike visoke čvrstoće i velike žilavosti, pa se teško obrađuje. Štoviše, njegova tendencija otvrdnjavanja naprezanjem je izuzetno jaka. Kada stopa deformacije dosegne 15%, to je oko 18-8 dvostruko više od nehrđajućeg čelika. Hastelloy također ima zonu osjetljivosti na srednje temperature, a njegova tendencija osjetljivosti raste s povećanjem brzine deformacije. Kada je temperatura visoka, Hastelloy lako upija štetne elemente, uzrokujući smanjenje mehaničkih svojstava i otpornosti na koroziju.
4. Uobičajeno korištene legure Hastelloy
1: Hastelloy B-2 legura (Hastelloy B-2 legura)
1. Otpornost na koroziju
Hastelloy B-2 legura je Ni-Mo legura s iznimno niskim sadržajem ugljika i silicija. Smanjuje taloženje karbida i drugih faza u zavarivanju i zoni utjecaja topline, čime se osigurava da čak i pod uvjetima zavarivanja također ima dobru otpornost na koroziju.
Kao što svi znamo, legura Hastelloy B-2 ima izvrsnu otpornost na koroziju u raznim redukcijskim medijima i može izdržati koroziju na bilo kojoj temperaturi i koncentraciji klorovodične kiseline pod normalnim tlakom. Ima izvrsnu otpornost na koroziju u ne-gaziranoj neoksidirajućoj sumpornoj kiselini srednje koncentracije, raznim koncentracijama fosforne kiseline, visokotemperaturne octene kiseline, mravlje kiseline i drugih organskih kiselina, bromne kiseline i plinova klorovodika. U isto vrijeme, otporan je i na koroziju halogenih katalizatora. Stoga se legura Hastelloy B-2 obično koristi u raznim teškim naftnim i kemijskim procesima, kao što je destilacija i koncentracija klorovodične kiseline; alkilacija etilbenzena i niskotlačna okso sinteza octene kiseline i drugi proizvodni procesi.
Međutim, u industrijskoj primjeni Hastelloy B-2 legure dugi niz godina, utvrđeno je da: (1) Hastelloy B-2 legura ima dvije zone osjetljivosti koje imaju značajan utjecaj na otpornost na interkristalnu korozija: zona visoke temperature od 1200 ~ 1300 stupnjeva i zona osjetljivosti od 550 stupnjeva. ~900 stupnjeva srednje temperaturne zone; (2) Zbog segregacije dendrita u metalu šava i zoni pod utjecajem topline Hastelloy B-2 legure, intermetalne faze i karbidi talože se duž granica zrna, čineći ih osjetljivijima na interkristalnu koroziju; (3) Legura Hastelloy B-2 ima lošu toplinsku stabilnost na srednjim temperaturama. Kada sadržaj željeza u Hastelloy B-2 leguri padne ispod 2%, legura je osjetljiva na transformaciju beta faze (tj. Ni4Mo faze, uređenog intermetalnog spoja). Kada legura ostane u temperaturnom rasponu od 650~750 stupnjeva nešto duže vrijeme, faza se stvara trenutno. Postojanje faze smanjuje žilavost legure Hastelloy B-2, čineći je osjetljivom na naponsku koroziju i čak uzrokuje oštećenje legure Hastelloy B-2 tijekom proizvodnje sirovina (kao što je proces vrućeg valjanja) i proces proizvodnje opreme (kao što je oprema od legure Hastelloy B-2 nakon zavarivanja sveukupna toplinska obrada) i oprema od legure Hastelloy B-2 pukne u radnom okruženju. Danas je standardna metoda ispitivanja koju su odredile moja zemlja i druge zemlje diljem svijeta za otpornost na interkristalnu koroziju legure Hastelloy B-2 metoda kipuće klorovodične kiseline pod normalnim tlakom, a metoda procjene je metoda gubitka težine. Budući da je legura Hastelloy B-2 legura otporna na koroziju klorovodične kiseline, metoda kipuće klorovodične kiseline pod normalnim tlakom prilično je neosjetljiva za ispitivanje sklonosti interkristalnoj koroziji legure Hastelloy B-2. Domaće znanstveno-istraživačke institucije metodom klorovodične kiseline na visokim temperaturama proučavale su leguru Hastelloy B-2 i otkrile da otpornost na koroziju legure Hastelloy B-2 ne ovisi samo o njezinom kemijskom sastavu, već ovisi i o toplinskoj proces kontrole obrade. Kada se proces termičke obrade neispravno kontrolira, zrnca legure Hastelloy B-2 ne samo da rastu, već se i faza s visokim Mo σ taloži između zrna. U to vrijeme otpornost na interkristalnu koroziju legure Hastelloy B-2 značajno opada. , u testu klorovodične kiseline na visokoj temperaturi, dubina jetkanja granica zrna krupnozrnate ploče i normalne ploče razlikovala se otprilike dva puta.
2. Referenca fizičke izvedbe
Fizička svojstva legure Hastelloy B-2 prikazana su u donjoj tablici.
Gustoća: 9,2 g/cm3, točka topljenja: 1330~1380 stupnjeva, magnetska propusnost: (stupanj, RT) Manje od ili jednako 1,001
Fizička svojstva
Temperatura ( stupanj ) Specifična toplina (J/kg-k) Koeficijent toplinske vodljivosti (W/mk) Otpor (μΩcm) Modul elastičnosti (Gpa) Koeficijent toplinskog 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. Kemijski sastav
kemijski sastav
Element Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Minimalna margina {{0}}.4 1.6 26.0
Najviše 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 tablice
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) Istezanje A5 % Brinellova tvrdoća HB Veličina zrna (μm)
Hladno valjana traka Manje od ili jednako 5 340 380 755 40 250 127
Vruće valjana ploča 5~65 214
šipka 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% čvrstoće tečenja (Mpa) stupanj 1,0% čvrstoće tečenja (Mpa) stupanj
100 200 300 400 100 200 300 400
Ploča 315 285 270 255 355 325 310 295
Cijev
šipka 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Izrada i toplinska obrada
1: Grijanje
Za leguru Hastelloy B{{0}} vrlo je važno da površina bude čista i bez onečišćenja prije i tijekom zagrijavanja. Legura Hastelloy B-2 postat će krta ako se zagrijava u okruženju koje sadrži sumpor, fosfor, olovo ili druge metalne kontaminante niske točke taljenja. Glavni izvori ovih kontaminanata uključuju oznake markera, boju koja pokazuje temperaturu, mast i tekućine, dim. Ovaj dimni plin mora sadržavati nizak sadržaj sumpora; na primjer: sadržaj sumpora u prirodnom plinu i ukapljenom 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 kvalificirano.
Plinsko okruženje peći za grijanje mora biti neutralno okruženje ili blago reducirajuće okruženje i ne može varirati između oksidirajućeg i redukcijskog okruženja. Plamen u peći ne može izravno utjecati na leguru Hastelloy B-2. Pritom se materijal mora zagrijati na potrebnu temperaturu najvećom brzinom zagrijavanja, što znači da se temperatura ložišta prvo podigne na potrebnu temperaturu, a zatim se materijal stavlja u peć za zagrijavanje. .
2: Toplinska obrada
Legura Hastelloy B-2 može se vruće obrađivati u rasponu od 900~1160 stupnjeva, a nakon obrade treba je prigušiti vodom. Kako bi se osigurala najbolja otpornost na koroziju, potrebno je izvršiti žarenje nakon vruće obrade.
3: Hladna obrada
Hladno obrađena legura Hastelloy B-2 mora biti podvrgnuta obradi otopinom. Budući da ima puno veću stopu otvrdnjavanja od austenitnog nehrđajućeg čelika, potrebno je pažljivo razmotriti opremu za oblikovanje. Ako se izvodi postupak hladnog oblikovanja, potrebno je međufazno žarenje.
Kada deformacija pri hladnoj obradi prijeđe 15%, potrebna je obrada otopinom prije upotrebe.
4: Toplinska obrada
Temperaturu toplinske obrade otopine treba kontrolirati između 1060 i 1080 stupnjeva, nakon čega slijedi kaljenje hlađenjem vodom ili brzim hlađenjem zrakom kada je debljina materijala iznad 1,5 mm kako bi se dobila najbolja otpornost na koroziju. Tijekom bilo kojeg postupka zagrijavanja moraju se poduzeti mjere opreza za čišćenje površine materijala. Prilikom toplinske obrade Hastelloy materijala ili dijelova opreme treba obratiti pozornost na sljedeća pitanja: Kako bi se spriječila deformacija dijelova opreme toplinskom obradom, potrebno je koristiti prstenove za pojačanje od nehrđajućeg čelika; temperaturu punjenja peći, vrijeme zagrijavanja i hlađenja treba strogo kontrolirati; prije punjenja peći, toplinska obrada dijelova Predobrada se provodi kako bi se spriječila pojava toplinskih pukotina; nakon toplinske obrade, toplinski obrađeni dijelovi su 100% PT; ako se tijekom postupka toplinske obrade pojave termičke pukotine i potrebno ih je popraviti nakon poliranja i uklanjanja, mora se koristiti poseban postupak zavarivanja za popravak.
5: Uklanjanje kamenca
Oksidi na površini legure Hastelloy B-2 i mrlje u blizini zavara moraju se ispolirati finim brusnim pločama.
Budući da je legura Hastelloy B-2 relativno osjetljiva na oksidirajuće medije, više će se plinova koji sadrže dušik proizvesti tijekom procesa luženja.
6: Strojna obrada
Legura Hastelloy B-2 mora se strojno obrađivati u žarenom stanju i mora se usvojiti jasno razumijevanje njenog otvrdnjavanja radom. Na primjer, u usporedbi sa standardnim austenitnim nehrđajućim čelikom, mora se koristiti manja brzina površinskog rezanja i mora se koristiti očvrsli sloj na površini. Veća količina posmaka i održavanje alata u neprekidnom radnom stanju.
Metal zavara i zona pod utjecajem topline Hastelloy B-2 legure siromašni su Mo zbog lakog taloženja faze, koja je sklona interkristalnoj koroziji. Stoga postupak zavarivanja Hastelloy B-2 legure treba pažljivo formulirati i strogo kontrolirati. Opći postupak zavarivanja je sljedeći: materijal za zavarivanje je ERNiMo-7; metoda zavarivanja je GTAW; temperatura međusloja se kontrolira da ne bude veća od 120 stupnjeva; promjer žice za zavarivanje je φ2,4, φ3,2; struja zavarivanja je 90~150A. Istodobno, prije zavarivanja, žicu za zavarivanje, utor zavarenih dijelova i susjedne dijelove treba dekontaminirati i odmastiti.
Toplinska vodljivost legure Hastelloy B-2 puno je manja od one čelika. Ako je odabran jedan utor u obliku slova V, kut utora trebao bi biti oko 70 stupnjeva, a trebao bi se koristiti manji unos topline.
Toplinska obrada nakon zavarivanja može eliminirati zaostalo naprezanje i poboljšati otpornost na pucanje od korozije pod naponom.
2: Hastelloy C-276
1. Otpornost na koroziju
Hastelloy C-276 metal je legura na bazi nikla, molibdena, kroma, željeza i volframa. To je jedan od modernih metalnih materijala najotpornijih na koroziju. Uglavnom je otporan na mokri klor, razne oksidirajuće kloride, otopine kloridnih soli, sumpornu kiselinu i oksidirajuće soli, te ima dobru otpornost na koroziju u solnoj kiselini na niskim i srednjim temperaturama. Stoga se u posljednjih trideset godina naširoko koristio u oštrim korozivnim okruženjima, kao što su kemijska industrija, petrokemijska industrija, odsumporavanje dimnih plinova, proizvodnja celuloze i papira, zaštita okoliša i druga industrijska polja.
Različiti podaci o koroziji Hastelloy C-27 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 Hastelloy C-27 leguri na bazi nikla za otpornost na koroziju u jakim oksidirajućim okruženjima, kao što je vruća koncentrirana dušična kiselina. Proizvodnja ove legure je uglavnom za okruženja kemijskih procesa, posebno u prisutnosti miješanih kiselina, kao što je ispusna cijev sustava za odsumporavanje dimnih plinova. Sljedeća tablica prikazuje usporedbu korozije četiriju legura u različitim okruženjima.
ispitna situacija. (Svi uzorci zavarivanja koriste autogeno zavarivanje volframovim lukom)
Usporedni test korozije četiriju metala u različitim okolinama
Ispitno okruženje (kipuće) Stopa korozije (mm/)
Tipični 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Osnovni metalni uzorak Uzorak za zavarivanje Osnovni metalni uzorak Zavareni uzorak Osnovni metalni uzorak Osnovni metalni uzorak Zavareni uzorak
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% oksalna kiselina 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% sulfaminska kiselina 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10% sumporna kiselina 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
10% natrijev bikarbonat 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
