Najobsežnejši uvod v različne različice zlitin Hastelloy
Hastelloy zlitina
I. Uvod
Hastelloy je vrsta zlitine na osnovi niklja. Trenutno je razdeljen na tri serije: B, C in G. Uporablja se predvsem za močno korozijo, ki je ni mogoče uporabiti pri nerjavnem jeklu Cr-Ni ali Cr-Ni-Mo na osnovi železa, nekovinskih materialih itd. se pogosto uporablja v naftni, kemični industriji, varstvu okolja in na mnogih drugih področjih v tujini. Njegove stopnje in tipične situacije uporabe so prikazane v spodnji tabeli.
Razredi Hastelloy
Da bi izboljšali odpornost proti koroziji ter lastnosti hladne in vroče obdelave Hastelloyja, je Hastelloy izvedel tri velike izboljšave. Razvojni proces je naslednji: Referenca:
Serija B: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
Serija C: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
Serija G: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)
Najpogosteje uporabljeni materiali so trenutno N10665 (B-2), N10276 (C-276), N06022 (C-22), N06455 (C-4) in N06985 ( G -3). Materiali tretje generacije N10675 (B-3), N10629 (B-4) in N06059 (C-59) so v fazi promocije. Zaradi napredka metalurške tehnologije se je v zadnjih letih pojavilo več znamk tako imenovanega "super nerjavnega jekla", ki vsebuje ~6 % Mo, ki je nadomestilo zlitine serije G, kar je povzročilo hiter upad proizvodnje in uporabe zlitin serije G.
2. Tipična kemična sestava zlitine Hastelloy
kemična sestava materiala
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Osnova Manjše ali enako 1.0 26.0~30 Manjše ali enako 2.{{ 10}} Manjše ali enako 0.02 Manjše ali enako 0.10 Manjše ali enako 1,0 Manjše ali enako 1,0 Manj kot ali enako 0,04 Manjše ali enako 0,03
N10276 (C-276) Osnova 14,5~16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.{{ 12}} Manjše ali enako 0.01 Manjše ali enako {{20}}.08 Manjše ali enako 2,5 Manj kot ali enako 1.0 Manjše ali enako 0,04 Manjše ali enako 0.03 3.0~ 4,5 Manjše ali enako 0,035
N06007 (G-3) Osnova 21.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 Manjše ali enako 0.015 Manjše ali enako 1.0 Manjše ali enako 5. 0 Manjše ali enako 1,0 Manjše ali enako 0,04 Manjše ali enako 0,03 Manjše ali enako 1.5 1.5~2,5 Manjše ali enako 0,50
3. Referenca mehanskih lastnosti:
Mehanske lastnosti Hastelloya so zelo izjemne. Ima značilnosti visoke trdnosti in visoke žilavosti, zato ga je težko obdelati. Poleg tega je njegova tendenca deformacijskega utrjevanja izjemno močna. Ko stopnja deformacije doseže 15 %, je približno 18-8 dvakrat večja kot pri nerjavnem jeklu. Hastelloy ima tudi srednjetemperaturno območje občutljivosti, njegova nagnjenost k občutljivosti pa se povečuje s povečanjem stopnje deformacije. Ko je temperatura visoka, Hastelloy zlahka absorbira škodljive elemente, kar povzroči zmanjšanje njegovih mehanskih lastnosti in odpornosti proti koroziji.
4. Običajno uporabljene zlitine Hastelloy
1: zlitina Hastelloy B-2 (zlitina Hastelloy B-2)
1. Odpornost proti koroziji
Zlitina Hastelloy B-2 je zlitina Ni-Mo z izjemno nizko vsebnostjo ogljika in silicija. Zmanjšuje izločanje karbidov in drugih faz v zvaru in na toplotno prizadetem območju, s čimer zagotavlja, da ima tudi v pogojih varjenja tudi dobro odpornost proti koroziji.
Kot vsi vemo, ima zlitina Hastelloy B-2 odlično odpornost proti koroziji v različnih redukcijskih medijih in lahko prenese korozijo pri kateri koli temperaturi in koncentraciji klorovodikove kisline pod normalnim tlakom. Ima odlično odpornost proti koroziji v neoksidirani žveplovi kislini srednje koncentracije brez plina, različnih koncentracijah fosforne kisline, visokotemperaturne ocetne kisline, mravljinčne kisline in drugih organskih kislin, bromove kisline in plinov klorovodika. Hkrati je odporen tudi na korozijo s halogenimi katalizatorji. Zato se zlitina Hastelloy B-2 običajno uporablja v različnih težkih naftnih in kemičnih procesih, kot sta destilacija in koncentracija klorovodikove kisline; alkilacija etilbenzena in nizkotlačna okso sinteza ocetne kisline ter drugi proizvodni procesi.
Vendar pa je bilo pri industrijski uporabi zlitine Hastelloy B-2 že več let ugotovljeno, da: (1) ima zlitina Hastelloy B-2 dve občutljivi coni, ki imata velik vpliv na odpornost proti intergranularnim korozija: območje visoke temperature 1200 ~ 1300 stopinj in območje občutljivosti 550 stopinj. območje srednje temperature ~900 stopinj; (2) Zaradi segregacije dendritov v kovinskem zvaru in območju toplotnega vpliva zlitine Hastelloy B-2 se intermetalne faze in karbidi izločajo vzdolž meja zrn, zaradi česar so bolj občutljivi na interkristalno korozijo; (3) Zlitina Hastelloy B-2 ima slabo toplotno stabilnost pri srednjih temperaturah. Ko vsebnost železa v zlitini Hastelloy B-2 pade pod 2 %, je zlitina občutljiva na transformacijo beta faze (tj. faza Ni4Mo, urejena intermetalna spojina). Ko zlitina ostane v temperaturnem območju 650 ~ 750 stopinj nekoliko dlje časa, se faza ustvari takoj. Obstoj faze zmanjša žilavost zlitine Hastelloy B-2, zaradi česar je občutljiva na napetostno korozijo in celo povzroči poškodbe zlitine Hastelloy B-2 med proizvodnjo surovin (kot je postopek vročega valjanja) in proizvodni proces opreme (kot je oprema iz zlitine Hastelloy B-2 po varjenju celotna toplotna obdelava) in oprema iz zlitine Hastelloy B-2 poči v servisnem okolju. Dandanes je standardna preskusna metoda, ki so jo določile moja država in druge države po svetu za medkristalno korozijsko odpornost zlitine Hastelloy B-2, metoda normalnega tlačnega vrenja s klorovodikovo kislino, metoda vrednotenja pa je metoda izgube teže. Ker je zlitina Hastelloy B-2 zlitina, odporna proti koroziji s klorovodikovo kislino, je metoda z vrelo klorovodikovo kislino pri normalnem tlaku precej neobčutljiva za testiranje nagnjenosti zlitine Hastelloy B{25}} k intergranularni koroziji. Domače znanstvenoraziskovalne ustanove so z metodo visokotemperaturne klorovodikove kisline preučevale zlitino Hastelloy B-2 in ugotovile, da odpornost proti koroziji zlitine Hastelloy B-2 ni odvisna le od njene kemične sestave, temveč tudi od njene toplotne proces nadzora obdelave. Ko je postopek termične obdelave neustrezno nadzorovan, se zrna zlitine Hastelloy B-2 ne le povečajo, temveč se med zrni izloča tudi faza z visoko Mo σ. V tem času se odpornost zlitine Hastelloy B-2 proti interkristalni koroziji znatno zmanjša. pri visokotemperaturnem testu s klorovodikovo kislino se je globina jedkanja meja zrn pri grobozrnati plošči in običajni plošči razlikovala za približno dvakrat.
2. Referenca fizične zmogljivosti
Fizikalne lastnosti zlitine Hastelloy B-2 so prikazane v spodnji tabeli.
Gostota: 9,2 g/cm3, tališče: 1330 ~ 1380 stopinj, magnetna prepustnost: (stopnja, RT) manj kot ali enako 1,001
Fizične lastnosti
Temperatura (stopinja) Specifična toplota (J/kg-k) Koeficient toplotne prevodnosti (W/mk) Upornost (μΩcm) Modul elastičnosti (Gpa) Koeficient toplotne razteznosti 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. Kemična sestava
kemična sestava
Element Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Najmanjša marža {{0}}.4 1.6 26.0
Največ 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0 .02 0.010
4. Mehanske lastnosti
Splošne mehanske lastnosti zlitine Hastelloy B-2 so prikazane v naslednjih dveh tabelah
Najmanjše vrednosti mehanskih lastnosti pri sobni temperaturi (glejte standarde DIN/ASTM)
Oblika izdelka Mere (mm) {{0}}.2 % Meja tečenja (Mpa) 1,0 % Meja tečenja (Mpa) Natezna trdnost (Mpa) Raztezek A5 % Brinellova trdota HB Velikost zrn (μm)
Hladno valjani trak Manjši ali enak 5 340 380 755 40 250 127
Vroče valjana plošča 5~65 214
palica 325 370 745 - -
Cev 340 360 755 - -
Standard ASTM 350 - 760 241 Enako kot zgoraj
Najmanjše vrednosti mehanskih lastnosti pri visokih temperaturah
Oblika izdelka {{0}}.2 % meja tečenja (Mpa) stopnja 1,0 % meja tečenja (Mpa) stopnja
100 200 300 400 100 200 300 400
Deska 315 285 270 255 355 325 310 295
Cev
palica 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Izdelava in toplotna obdelava
1: Ogrevanje
Za zlitino Hastelloy B{{0}} je zelo pomembno, da je površina čista in brez onesnaževalcev pred in med segrevanjem. Zlitina Hastelloy B-2 postane krhka, če jo segrevamo v okolju, ki vsebuje žveplo, fosfor, svinec ali druge kovinske onesnaževalce z nizkim tališčem. Glavni viri teh onesnaževalcev so oznake markerjev, barve za označevanje temperature, maščobe in tekočine ter dim. Ta dimni plin mora vsebovati nizko vsebnost žvepla; na primer: vsebnost žvepla v zemeljskem plinu in utekočinjenem naftnem plinu ne presega 0,1 %, vsebnost žvepla v mestnem zraku ne presega 0,25 g/m3 in vsebnost žvepla v gorivu olje ne presega 0,5 % je kvalificirano.
Plinsko okolje ogrevalne peči mora biti nevtralno okolje ali rahlo redukcijsko okolje in ne more nihati med oksidacijo in redukcijo. Plamen v peči ne more neposredno vplivati na zlitino Hastelloy B-2. Hkrati je treba material segreti na želeno temperaturo pri najhitrejši hitrosti segrevanja, kar pomeni, da je treba najprej dvigniti temperaturo kurilne peči na želeno temperaturo, nato pa material dati v peč za segrevanje. .
2: Toplotna obdelava
Zlitino Hastelloy B-2 je mogoče vroče obdelati v razponu od 900 do 1160 stopinj, po obdelavi pa jo je treba kaliti z vodo. Da bi zagotovili najboljšo odpornost proti koroziji, je treba po vročem delu opraviti žarjenje.
3: Hladna obdelava
Hladno obdelana zlitina Hastelloy B-2 mora biti obdelana z raztopino. Ker ima veliko višjo stopnjo utrjevanja kot avstenitno nerjavno jeklo, je treba skrbno razmisliti o opremi za oblikovanje. Če se izvaja postopek hladnega preoblikovanja, je potrebno medstopenjsko žarjenje.
Ko deformacija pri hladni obdelavi preseže 15 %, je pred uporabo potrebna obdelava raztopine.
4: Toplotna obdelava
Temperaturo toplotne obdelave raztopine je treba nadzorovati med 1060 in 1080 stopinjami, čemur sledi kaljenje z vodnim hlajenjem ali hitro hlajenje z zrakom, ko je debelina materiala nad 1,5 mm, da se doseže najboljša odpornost proti koroziji. Med kakršnim koli postopkom segrevanja je treba upoštevati varnostne ukrepe za čiščenje površine materiala. Pri toplotni obdelavi Hastelloy materialov ali delov opreme je treba biti pozoren na naslednje: Da bi preprečili deformacijo delov opreme pri toplotni obdelavi, je treba uporabiti ojačitvene obroče iz nerjavečega jekla; temperaturo polnjenja peči, čas ogrevanja in hlajenja je treba strogo nadzorovati; pred nalaganjem peči se deli toplotne obdelave Izvede se predobdelava, da se prepreči nastanek toplotnih razpok; po toplotni obdelavi so toplotno obdelani deli 100 % PT; če se med postopkom toplotne obdelave pojavijo termične razpoke in jih je treba popraviti po poliranju in odstranitvi, je treba uporabiti poseben postopek varjenja za popravilo.
5: Odstranjevanje vodnega kamna
Okside na površini zlitine Hastelloy B-2 in madeže v bližini zvarov je treba odstraniti s finimi brusi.
Ker je zlitina Hastelloy B-2 relativno občutljiva na oksidativne medije, bo med postopkom luženja proizvedenih več plinov, ki vsebujejo dušik.
6: Strojna obdelava
Zlitino Hastelloy B-2 je treba strojno obdelati v žarjenem stanju in sprejeti je treba jasno razumevanje njenega delovnega utrjevanja. Na primer, v primerjavi s standardnim avstenitnim nerjavnim jeklom je treba uporabiti počasnejšo površinsko rezalno hitrost in uporabiti utrjeno plast na površini. Večja količina podajanja in ohranjanje orodja v neprekinjenem delovnem stanju.
Zvar in območje zlitine Hastelloy B-2, ki je pod vplivom toplote, sta revna z Mo zaradi lahkega izločanja faze, ki je nagnjena k interkristalni koroziji. Zato je treba postopek varjenja zlitine Hastelloy B-2 skrbno oblikovati in strogo nadzorovati. Splošni postopek varjenja je naslednji: varilni material je ERNiMo-7; metoda varjenja je GTAW; temperatura vmesnega sloja je nadzorovana tako, da ne presega 120 stopinj; premer varilne žice je φ2,4, φ3,2; varilni tok je 90 ~ 150 A. Istočasno je treba pred varjenjem varilno žico, utor varjenih delov in sosednje dele dekontaminirati in razmastiti.
Toplotna prevodnost zlitine Hastelloy B-2 je veliko manjša kot pri jeklu. Če je izbran en sam utor v obliki črke V, mora biti kot utora približno 70 stopinj in uporabiti je treba nižji vnos toplote.
Toplotna obdelava po varjenju lahko odpravi preostale napetosti in izboljša odpornost proti razpokam zaradi napetostne korozije.
2: Hastelloy C-276
1. Odpornost proti koroziji
Kovina Hastelloy C-276 je zlitina na osnovi niklja, molibdena, kroma, železa in volframa. Je eden najbolj korozijsko odpornih sodobnih kovinskih materialov. V glavnem odporen na mokri klor, različne oksidativne kloride, raztopine kloridnih soli, žveplovo kislino in oksidativne soli ter ima dobro odpornost proti koroziji pri nizki in srednji temperaturi klorovodikove kisline. Zato se je v zadnjih tridesetih letih pogosto uporabljal v težkih korozivnih okoljih, kot so kemična industrija, petrokemična industrija, razžveplanje dimnih plinov, izdelava celuloze in papirja, varstvo okolja in druga industrijska področja.
Različni podatki o koroziji zlitine na osnovi niklja Hastelloy C-27 so tipični, vendar jih ni mogoče uporabiti kot specifikacije, zlasti v neznanih okoljih, materiale pa je treba izbrati po testiranju. V zlitini na osnovi niklja Hastelloy C-27 ni dovolj Cr, da bi bil odporen proti koroziji v močnih oksidacijskih okoljih, kot je vroča koncentrirana dušikova kislina. Proizvodnja te zlitine je v glavnem za okolja kemičnih procesov, zlasti v prisotnosti mešanih kislin, kot je izpustna cev sistemov za razžveplanje dimnih plinov. Naslednja tabela prikazuje primerjavo korozije štirih zlitin v različnih okoljih.
testna situacija. (Vsi vzorci varjenja uporabljajo avtogeno varjenje z volframovim oblokom)
Primerjalni korozijski test štirih kovin v različnih okoljih
Preskusno okolje (vre) Stopnja korozije (mm/)
Tipičen 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Preizkušnja osnovne kovine Preizkušanec osnovne kovine Preizkušanec osnovne kovine Preizkušanec osnovne kovine Preizkušanec osnovne kovine Preizkušanec osnovne kovine Preizkušanec osnovne kovine
20% ocetna kislina 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45 % mravljinčna kislina 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10 % oksalna kislina 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% fosforne kisline 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10 % sulfaminska kislina 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10 % žveplova kislina 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
