Visplašākais ievads par dažādām Hastelloy sakausējumu šķirnēm
Hastelloy sakausējums
I. Ievads
Hastelloy ir niķeļa sakausējuma veids. Pašlaik tas ir sadalīts trīs sērijās: B, C un G. To galvenokārt izmanto spēcīgai korozijai, ko nevar izmantot nerūsējošā tērauda Cr-Ni vai Cr-Ni-Mo uz dzelzs bāzes, nemetāla materiālos utt. ir plaši izmantots naftas, ķīmiskajā rūpniecībā, vides aizsardzībā un daudzās citās jomās ārvalstīs. Tā kategorijas un tipiskās lietošanas situācijas ir parādītas tabulā zemāk.
Hastelloy atzīmes
Lai uzlabotu Hastelloy izturību pret koroziju un aukstā un karstā darba īpašības, Hastelloy ir veicis trīs būtiskus uzlabojumus. Izstrādes process ir šāds: Atsauce:
B sērija: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
C sērija: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
G sērija: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)
Pašlaik visplašāk izmantotie materiāli ir N10665 (B-2), N10276 (C-276), N06022 (C-22), N06455 (C-4) un N06985 ( G-3). Trešās paaudzes materiāli N10675 (B-3), N10629 (B-4) un N06059 (C-59) ir reklamēšanas stadijā. Pateicoties metalurģijas tehnoloģiju attīstībai, pēdējos gados ir parādījušies vairāki tā sauktā "super nerūsējošā tērauda" zīmoli, kas satur ~ 6% Mo, aizstājot G sērijas sakausējumus, izraisot strauju G sērijas sakausējumu ražošanas un izmantošanas samazināšanos.
2. Hastelloy sakausējuma tipiskais ķīmiskais sastāvs
materiāla ķīmiskais sastāvs
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Bāze ir mazāka vai vienāda ar 1.0 26.0~30 Mazāka vai vienāda ar 2.{{ 10}} Mazāks vai vienāds ar 0.02 Mazāks vai vienāds ar 0.10 Mazāks vai vienāds ar 1,0 Mazāks vai vienāds ar 1,0 mazāks par vai vienāds ar 0,04 Mazāks vai vienāds ar 0,03
N10276 (C-276) Bāze 14,5–16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.{{ 12}} Mazāks vai vienāds ar 0.01 Mazāks vai vienāds ar {{20}}.08 Mazāks par vai vienāds ar 2,5 Mazāks par vai vienāds ar 1.0 Mazāks vai vienāds ar 0,04 Mazāks vai vienāds ar 0.03 3}.0~ 4,5 Mazāks vai vienāds ar 0,035
N06007 (G-3) 21. bāze.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 Mazāks vai vienāds ar 0.015 Mazāks vai vienāds ar 1.0 Mazāks vai vienāds ar 5. 0 Mazāks vai vienāds ar 1.0 Mazāks vai vienāds ar 0.04 Mazāks vai vienāds ar 0.03 Mazāks vai vienāds ar 1.5 1.5~2.5 Mazāks vai vienāds ar 0.50
3. Mehānisko īpašību atsauce:
Hastelloy mehāniskās īpašības ir ļoti izcilas. Tam ir augstas stiprības un stingrības īpašības, tāpēc to ir grūti apstrādāt. Turklāt tā deformācijas sacietēšanas tendence ir ārkārtīgi spēcīga. Kad deformācijas ātrums sasniedz 15%, tas ir apmēram 18-8 divreiz lielāks nekā nerūsējošā tērauda gadījumā. Hastelloy ir arī vidējas temperatūras sensibilizācijas zona, un tās sensibilizācijas tendence palielinās, palielinoties deformācijas ātrumam. Ja temperatūra ir augsta, Hastelloy viegli absorbē kaitīgos elementus, tādējādi samazinot tā mehāniskās īpašības un izturību pret koroziju.
4. Bieži lietotie Hastelloy sakausējumi
1: Hastelloy B-2 sakausējums (Hastelloy B-2 sakausējums)
1. Izturība pret koroziju
Hastelloy B-2 sakausējums ir Ni-Mo sakausējums ar ārkārtīgi zemu oglekļa un silīcija saturu. Tas samazina karbīdu un citu fāžu nokrišņu daudzumu metināšanas un siltuma ietekmētajā zonā, tādējādi nodrošinot, ka pat metināšanas apstākļos ir arī laba izturība pret koroziju.
Kā mēs visi zinām, Hastelloy B{0}} sakausējumam ir lieliska izturība pret koroziju dažādās reducējošās vidēs, un tas var izturēt koroziju jebkurā temperatūrā un sālsskābes koncentrācijā normālā spiedienā. Tam ir lieliska izturība pret koroziju negāzētā vidējas koncentrācijas neoksidējošā sērskābē, dažādas fosforskābes koncentrācijas, augstas temperatūras etiķskābes, skudrskābes un citu organisko skābju, bromskābes un ūdeņraža hlorīda gāzēs. Tajā pašā laikā tas ir arī izturīgs pret halogēna katalizatoru koroziju. Tāpēc Hastelloy B-2 sakausējumu parasti izmanto dažādos skarbos naftas un ķīmiskos procesos, piemēram, sālsskābes destilācijā un koncentrācijā; etilbenzola alkilēšana un etiķskābes zemspiediena okso sintēze un citi ražošanas procesi.
Tomēr Hastelloy B-2 sakausējuma rūpnieciskajā lietošanā daudzus gadus ir konstatēts, ka: (1) Hastelloy B-2 sakausējumam ir divas sensibilizācijas zonas, kurām ir ievērojama ietekme uz izturību pret starpgranulāciju. korozija: augstas temperatūras zona 1200–1300 grādi un 550 grādu sensibilizācijas zona. ~900 grādu vidējas temperatūras zona; (2) Dendrīta segregācijas dēļ metinātajā metālā un Hastelloy B-2 sakausējuma karstuma ietekmētajā zonā starpmetālu fāzes un karbīdi izgulsnējas gar graudu robežām, padarot tos jutīgākus pret starpkristālu koroziju; (3) Hastelloy B-2 sakausējumam ir slikta vidējas temperatūras termiskā stabilitāte. Kad dzelzs saturs Hastelloy B-2 sakausējumā nokrītas zem 2%, sakausējums ir jutīgs pret beta fāzes (ti, Ni4Mo fāzes, sakārtota intermetāliska savienojuma) transformāciju. Kad sakausējums paliek temperatūras diapazonā no 650 līdz 750 grādiem nedaudz ilgāku laiku, fāze tiek ģenerēta uzreiz. Fāzes esamība samazina Hastelloy B-2 sakausējuma izturību, padarot to jutīgu pret sprieguma koroziju un pat izraisa Hastelloy B-2 sakausējuma bojājumus izejvielu ražošanas laikā (piemēram, karstās velmēšanas procesā) un iekārtu ražošanas process (piemēram, Hastelloy B-2 sakausējuma aprīkojums pēc metināšanas vispārējā termiskā apstrāde) un Hastelloy B-2 sakausējuma iekārtu plaisas apkalpošanas vidē. Mūsdienās standarta testa metode, ko manā valstī un citās pasaules valstīs ir noteikusi Hastelloy B-2 sakausējuma starpgraudu izturībai pret koroziju, ir parastā spiediena viršanas sālsskābes metode, un novērtēšanas metode ir svara zaudēšanas metode. Tā kā Hastelloy B-2 sakausējums ir sakausējums, kas ir izturīgs pret sālsskābes koroziju, parastā spiediena vārīšanas sālsskābes metode ir diezgan nejutīga, lai pārbaudītu Hastelloy B-2 sakausējuma starpkristālu koroziju. Vietējās zinātniskās pētniecības iestādes izmantoja augstas temperatūras sālsskābes metodi, lai pētītu Hastelloy B-2 sakausējumu un atklāja, ka Hastelloy B-2 sakausējuma izturība pret koroziju ir atkarīga ne tikai no tā ķīmiskā sastāva, bet arī no tā termiskā sastāva. apstrādes kontroles process. Ja termiskās apstrādes process tiek nepareizi kontrolēts, Hastelloy B-2 sakausējuma graudi ne tikai aug, bet arī starp graudiem izgulsnējas augstā Mo σ fāze. Šajā laikā Hastelloy B-2 sakausējuma izturība pret starpkristālu koroziju ievērojami samazinās. , augstas temperatūras sālsskābes testā graudu robežas kodināšanas dziļums rupjā graudainā plāksnē un parastajā plāksnē atšķīrās apmēram divas reizes.
2. Fiziskās veiktspējas atsauce
Hastelloy B-2 sakausējuma fizikālās īpašības ir parādītas zemāk esošajā tabulā.
Blīvums: 9,2 g/cm3, kušanas temperatūra: 1330 ~ 1380 grādi, magnētiskā caurlaidība: ( grāds , RT) mazāka vai vienāda ar 1,001
Fizikālās īpašības
Temperatūra ( grāds ) Īpatnējais siltums (J/kg-k) Siltumvadītspējas koeficients (W/mk) Pretestība (μΩcm) Elastības modulis (Gpa) Termiskās izplešanās koeficients no istabas temperatūras līdz 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. Ķīmiskais sastāvs
ķīmiskais sastāvs
Elements Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Minimālā rezerve {{0}}.4 1.6 26.0
Maksimums 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0 .02 0.010
4. Mehāniskās īpašības
Hastelloy B-2 sakausējuma vispārīgās mehāniskās īpašības ir parādītas nākamajās divās tabulās
Minimālās mehānisko īpašību vērtības istabas temperatūrā (skatiet DIN/ASTM standartus)
Izstrādājuma forma Izmēri (mm) {{0}},2% Teces stiprums (Mpa) 1,0% Teces izturība (Mpa) Stiepes izturība (Mpa) Pagarinājums A5 % Brineļa cietība HB Graudu izmērs (μm)
Auksti velmēta sloksne Mazāka vai vienāda ar 5 340 380 755 40 250 127
Karsti velmēta plāksne 5~65 214
Stienis 325 370 745 - -
Caurule 340 360 755 - -
ASTM standarts 350 - 760 241 Tas pats, kas iepriekš
Minimālās mehānisko īpašību vērtības augstās temperatūrās
Produkta forma {{0}}.2% tecēšanas robeža (Mpa) grāds 1,0% tecēšanas robeža (Mpa) grāds
100 200 300 400 100 200 300 400
Iekāpšana 315 285 270 255 355 325 310 295
Caurule
Stienis 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Ražošana un termiskā apstrāde
1: Apkure
Hastelloy B{{0}} sakausējumam ir ļoti svarīgi, lai virsma būtu tīra un brīva no piesārņotājiem pirms karsēšanas un tās laikā. Hastelloy B-2 sakausējums kļūs trausls, ja to karsē vidē, kurā ir sērs, fosfors, svins vai citi metālu piesārņotāji ar zemu kušanas temperatūru. Galvenie šo piesārņotāju avoti ir marķieru zīmes, temperatūras indikācijas krāsa, tauki un šķidrumi, dūmi. Šīm dūmgāzēm jābūt ar zemu sēra saturu; piemēram: sēra saturs dabasgāzē un sašķidrinātajā naftas gāzē nepārsniedz 0,1%, sēra saturs pilsētas gaisā nepārsniedz 0,25g/m3, bet sēra saturs degvielā eļļa nepārsniedz 0,5%, ir kvalificēta.
Apkures krāsns gāzes videi ir jābūt neitrālai vai viegli reducējošai videi, un tā nevar svārstīties starp oksidēšanu un reducēšanu. Liesma krāsnī nevar tieši ietekmēt Hastelloy B{0}} sakausējumu. Tajā pašā laikā materiāls ir jāuzsilda līdz vajadzīgajai temperatūrai ar ātrāko sildīšanas ātrumu, kas nozīmē, ka vispirms sildīšanas krāsns temperatūra jāpaaugstina līdz vajadzīgajai temperatūrai, un pēc tam materiāls jāievieto krāsnī apkurei. .
2: termiskā apstrāde
Hastelloy B{0}} sakausējumu var karsti apstrādāt diapazonā no 900 līdz 1160 grādiem, un pēc apstrādes tas ir jādzēš ar ūdeni. Lai nodrošinātu vislabāko izturību pret koroziju, atlaidināšana jāveic pēc karstās apstrādes.
3: Aukstā apstrāde
Auksti apstrādāts Hastelloy B-2 sakausējums ir jāapstrādā ar šķīdumu. Tā kā tam ir daudz augstāks sacietēšanas ātrums nekā austenīta nerūsējošajam tēraudam, formēšanas aprīkojums ir rūpīgi jāapsver. Ja tiek veikts aukstās formēšanas process, ir nepieciešama starppakāpju atkausēšana.
Ja aukstās apstrādes deformācija pārsniedz 15%, pirms lietošanas ir nepieciešama šķīduma apstrāde.
4: termiskā apstrāde
Šķīduma termiskās apstrādes temperatūra jākontrolē no 1060 līdz 1080 grādiem, kam seko ūdens dzesēšana vai ātra gaisa dzesēšana, ja materiāla biezums pārsniedz 1,5 mm, lai iegūtu vislabāko izturību pret koroziju. Jebkuras sildīšanas darbības laikā ir jāveic piesardzības pasākumi, lai notīrītu materiāla virsmu. Termiski apstrādājot Hastelloy materiālus vai iekārtas daļas, jāpievērš uzmanība šādiem jautājumiem: Lai novērstu iekārtu detaļu termiskās apstrādes deformāciju, jāizmanto nerūsējošā tērauda stiegrojuma gredzeni; stingri jākontrolē krāsns iekraušanas temperatūra, sildīšanas un dzesēšanas laiks; pirms krāsnī iekraušanas, termiskās apstrādes daļas Tiek veikta priekšapstrāde, lai novērstu termisko plaisu rašanos; pēc termiskās apstrādes termiski apstrādātās daļas ir 100% PT; ja termiskās apstrādes procesā rodas termiskās plaisas un tās ir jālabo pēc pulēšanas un likvidēšanas, jāizmanto īpašs remontmetināšanas process.
5: Atkaļķošana
Oksīdi uz Hastelloy B-2 sakausējuma virsmas un traipi metināto šuvju tuvumā ir jānopulē ar smalkiem slīpripām.
Tā kā Hastelloy B-2 sakausējums ir relatīvi jutīgs pret oksidējošām vidēm, kodināšanas procesā tiks ražots vairāk slāpekli saturošu gāzu.
6: mehāniskā apstrāde
Hastelloy B{0}} sakausējums ir jāapstrādā atkvēlinātā stāvoklī, un ir jāpārņem skaidra izpratne par tā darba sacietēšanu. Piemēram, salīdzinot ar standarta austenīta nerūsējošo tēraudu, ir jāizmanto lēnāks virsmas griešanas ātrums un jāizmanto virsmas sacietējušais slānis. Lielāks padeves daudzums un instrumenta uzturēšana nepārtrauktā darba stāvoklī.
Hastelloy B-2 sakausējuma metinātajam metālam un karstuma ietekmētajai zonai ir nabadzīgs Mo- saturs, jo fāze viegli nogulsnējas, kas ir pakļauta starpkristālu korozijai. Tāpēc Hastelloy B-2 sakausējuma metināšanas process ir rūpīgi jāformulē un stingri jākontrolē. Vispārējais metināšanas process ir šāds: metināšanas materiāls ir ERNiMo-7; metināšanas metode ir GTAW; starpslāņa temperatūra tiek kontrolēta tā, lai tā nepārsniegtu 120 grādus; metināšanas stieples diametrs ir φ2,4, φ3,2; metināšanas strāva ir 90 ~ 150 A. Tajā pašā laikā pirms metināšanas metināšanas stieple, metināto detaļu rievas un blakus esošās daļas ir jāattīra un jāattauko.
Hastelloy B{0}} sakausējuma siltumvadītspēja ir daudz mazāka nekā tērauda. Ja ir izvēlēta viena V veida rieva, rievas leņķim jābūt apmēram 70 grādiem un jāizmanto mazāka siltuma padeve.
Termiskā apstrāde pēc metināšanas var novērst atlikušo spriegumu un uzlabot izturību pret korozijas plaisāšanu.
2: Hastelloy C-276
1. Izturība pret koroziju
Hastelloy C-276 metāls ir niķeļa-molibdēna-hroma-dzelzs-volframa sakausējums uz niķeļa bāzes. Tas ir viens no korozijizturīgākajiem mūsdienu metāla materiāliem. Galvenokārt izturīgs pret mitru hloru, dažādiem oksidējošiem hlorīdiem, hlorīda sāls šķīdumiem, sērskābi un oksidējošiem sāļiem, un tai ir laba izturība pret koroziju zemas un vidējas temperatūras sālsskābē. Tāpēc pēdējo trīsdesmit gadu laikā tas ir plaši izmantots skarbās korozīvās vidēs, piemēram, ķīmiskajā rūpniecībā, naftas ķīmijas rūpniecībā, dūmgāzu atsērošanā, celulozes un papīra ražošanā, vides aizsardzībā un citās rūpniecības jomās.
Dažādie Hastelloy C-27 niķeļa sakausējuma korozijas dati ir tipiski, taču tos nevar izmantot kā specifikācijas, jo īpaši nezināmā vidē, un materiāli ir jāizvēlas pēc pārbaudes. Hastelloy C-27 sakausējumā uz niķeļa bāzes nav pietiekami daudz Cr, lai izturētu koroziju spēcīgi oksidējošā vidē, piemēram, karstā koncentrētā slāpekļskābē. Šī sakausējuma ražošana galvenokārt ir paredzēta ķīmisko procesu vidēm, īpaši jauktu skābju klātbūtnē, piemēram, dūmgāzu desulfurizācijas sistēmu izplūdes caurulē. Nākamajā tabulā parādīts četru sakausējumu korozijas salīdzinājums dažādās vidēs.
testa situācija. (Visi metināšanas paraugi izmanto autogēno volframa loka metināšanu)
Četru metālu salīdzinošais korozijas tests dažādās vidēs
Testa vide (viršanas temperatūra) Korozijas ātrums (mm/)
Tipisks 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Parastā metāla paraugs Metināšanas paraugs Pamatmetāla paraugs Metināšanas paraugs Pamatmetāla paraugs Metāla paraugs Metināšanas paraugs
20% etiķskābes 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45% skudrskābes 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10% skābeņskābe 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% fosforskābes 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10% sulfamīnskābe 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10% sērskābe 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
10% nātrija bikarbonāts 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
