Kattavin johdatus erilaisiin Hastelloy-seoslajeihin
Hastelloy metalliseos
I. Johdanto
Hastelloy on eräänlainen nikkelipohjainen metalliseos. Se on tällä hetkellä jaettu kolmeen sarjaan: B, C ja G. Sitä käytetään pääasiassa voimakkaaseen korroosioon, jota ei voida käyttää rautapohjaisessa Cr-Ni- tai Cr-Ni-Mo-ruostumattomassa teräksessä, ei-metallisissa materiaaleissa jne. on käytetty laajasti öljy-, kemian-, ympäristönsuojelu- ja monilla muilla aloilla ulkomailla. Sen arvot ja tyypilliset käyttötilanteet on esitetty alla olevassa taulukossa.
Hastelloyn arvosanat
Parantaakseen Hastelloyn korroosionkestävyyttä sekä kylmä- ja kuumatyöskentelyominaisuuksia Hastelloy on tehnyt kolme suurta parannusta. Kehitysprosessi on seuraava: Viite:
B-sarja: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
C-sarja: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
G-sarja: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)
Tällä hetkellä yleisimmin käytetyt materiaalit ovat N10665 (B-2), N10276 (C-276), N06022 (C-22), N06455 (C-4) ja N06985 ( G-3). Kolmannen sukupolven materiaalit N10675 (B-3), N10629 (B-4) ja N06059 (C-59) ovat promootiovaiheessa. Metallurgisen tekniikan kehityksen ansiosta viime vuosina on ilmestynyt useita ns. "superruostumattoman teräksen" merkkejä, jotka sisältävät ~6 % Mo:ta, ja ne ovat korvanneet G-sarjan metalliseokset, mikä on aiheuttanut nopean laskun G-sarjan metalliseosten tuotannossa ja käytössä.
2. Hastelloy-lejeeringin tyypillinen kemiallinen koostumus
materiaalin kemiallinen koostumus
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Kanta pienempi tai yhtä suuri kuin 1.0 26.0~30 Pienempi tai yhtä suuri kuin 2.{{ 10}} Pienempi tai yhtä suuri kuin 0.02 Pienempi tai yhtä suuri kuin 0.10 Pienempi tai yhtä suuri kuin 1,0 Pienempi tai yhtä suuri kuin 1,0 pienempi kuin tai yhtä suuri kuin 0,04 Pienempi tai yhtä suuri kuin 0,03
N10276 (C-276) Pohja 14,5–16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.{{ 12}} Pienempi tai yhtä suuri kuin 0.01 Pienempi tai yhtä suuri kuin {{20}}.08 Pienempi tai yhtä suuri kuin 2,5 Pienempi kuin tai yhtä suuri kuin 1.0 Pienempi tai yhtä suuri kuin 0,04 Pienempi tai yhtä suuri kuin 0.03 3,0~ 4,5 Pienempi tai yhtä suuri kuin 0,035
N06007 (G-3) Pohja 21.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 Pienempi tai yhtä suuri kuin 0.015 Pienempi tai yhtä suuri kuin 1.0 Pienempi tai yhtä suuri kuin 5. 0 Pienempi tai yhtä suuri kuin 1,0 Pienempi tai yhtä suuri kuin 0,04 Pienempi tai yhtä suuri kuin 0,03 Pienempi tai yhtä suuri kuin 1.5 1},5 - 2,5 Pienempi tai yhtä suuri kuin 0,50
3. Mekaanisten ominaisuuksien viite:
Hastelloyn mekaaniset ominaisuudet ovat erinomaiset. Sillä on korkea lujuus ja suuri sitkeys, joten sitä on vaikea työstää. Lisäksi sen jännityskovettumistaipumus on erittäin voimakas. Kun muodonmuutosnopeus saavuttaa 15 %, se on noin 18-8 kaksi kertaa ruostumattoman teräksen. Hastelloylla on myös keskilämpötilainen herkistysvyöhyke, ja sen herkistymistaipumus kasvaa muodonmuutosnopeuden kasvaessa. Kun lämpötila on korkea, Hastelloy imee helposti haitallisia elementtejä, jolloin sen mekaaniset ominaisuudet ja korroosionkestävyys heikkenevät.
4. Yleisesti käytetyt Hastelloy-lejeeringit
1: Hastelloy B-2 -seos (Hastelloy B-2 -seos)
1. Korroosionkestävyys
Hastelloy B-2 -seos on Ni-Mo-seos, jossa on erittäin alhainen hiili- ja piipitoisuus. Se vähentää karbidien ja muiden faasien saostumista hitsaus- ja lämpövaikutusvyöhykkeellä varmistaen siten, että myös hitsausolosuhteissa on myös hyvä korroosionkestävyys.
Kuten me kaikki tiedämme, Hastelloy B{0}} -seoksella on erinomainen korroosionkestävyys erilaisissa pelkistysaineissa ja se kestää korroosiota missä tahansa lämpötilassa ja kloorivetyhappopitoisuudessa normaalipaineessa. Sillä on erinomainen korroosionkestävyys hiilihapossa, keskipitoisessa ei-hapettavassa rikkihapossa, erilaisissa fosforihapon pitoisuuksissa, korkean lämpötilan etikkahapossa, muurahaishapossa ja muissa orgaanisissa hapoissa, bromihapossa ja kloorivetykaasuissa. Samalla se kestää myös halogeenikatalyyttien aiheuttamaa korroosiota. Siksi Hastelloy B-2 -seosta käytetään yleensä useissa ankarissa öljy- ja kemiallisissa prosesseissa, kuten suolahapon tislauksessa ja konsentroinnissa; etyylibentseenin alkylointi ja etikkahapon matalapaine-oksosynteesi ja muut tuotantoprosessit.
Hastelloy B-2 -lejeeringin teollisessa sovelluksessa useiden vuosien ajan on kuitenkin havaittu, että: (1) Hastelloy B-2 -seoksella on kaksi herkistysvyöhykettä, joilla on huomattava vaikutus rakeiden välisen kestävyyteen. korroosio: korkean lämpötilan vyöhyke 1200-1300 astetta ja 550 asteen herkistysvyöhyke. ~900 asteen keskilämpötila-alue; (2) Hastelloy B-2 -lejeeringin hitsausmetallin dendriitin erottumisen ja lämmön vaikutuksen alaisen vyöhykkeen vuoksi metallien väliset faasit ja karbidit saostuvat raerajaa pitkin, mikä tekee niistä herkempiä rakeiden väliselle korroosiolle; (3) Hastelloy B-2 -seoksella on huono lämmönkestävyys keskilämpötilassa. Kun rautapitoisuus Hastelloy B-2 -seoksessa laskee alle 2 %, seos on herkkä beetafaasin (eli Ni4Mo-faasin, järjestetyn metallien välisen yhdisteen) muutokselle. Kun seos pysyy lämpötila-alueella 650-750 astetta hieman pidempään, vaihe syntyy välittömästi. Faasin olemassaolo vähentää Hastelloy B-2 -seoksen sitkeyttä tehden siitä herkän jännityskorroosiolle ja jopa vaurioittaa Hastelloy B-2 -seosta raaka-aineen valmistuksen (kuten kuumavalssausprosessin) aikana. laitteiden valmistusprosessissa (kuten Hastelloy B{20}} -lejeeringin laitteet hitsauksen jälkeisessä kokonaislämpökäsittelyssä) ja Hastelloy B-2 -lejeeringin laitteiden halkeamia palveluympäristössä. Nykyään maani ja muut maat ympäri maailmaa ovat määrittäneet Hastelloy B-2 -seoksen rakeiden välisen korroosionkestävyyden standarditestimenetelmäksi normaalipaineella kiehuva suolahappomenetelmä ja arviointimenetelmä on painonpudotusmenetelmä. Koska Hastelloy B-2 -seos on seos, joka kestää kloorivetyhapon korroosiota, normaalipaineella kiehuva kloorivetyhappomenetelmä on melko epäherkkä testattaessa Hastelloy B-2 -seoksen rakeiden välistä korroosiotaipumusta. Kotimaiset tieteelliset tutkimuslaitokset käyttivät korkean lämpötilan suolahappomenetelmää Hastelloy B-2 -seoksen tutkimiseen ja havaitsivat, että Hastelloy B-2 -seoksen korroosionkestävyys ei riipu pelkästään sen kemiallisesta koostumuksesta, vaan riippuu myös sen termisestä koostumuksesta. käsittelyn ohjausprosessi. Kun lämpökäsittelyprosessia ohjataan väärin, Hastelloy B-2 -lejeeringin rakeet eivät vain kasva, vaan myös korkea Mo σ -faasi saostuu rakeiden väliin. Tällä hetkellä Hastelloy B-2 -seoksen rakeidenvälisen korroosionkestävyys heikkenee merkittävästi. , korkean lämpötilan suolahappotestissä karkearakeisen levyn ja normaalilevyn raerajasyövytyssyvyys erosi noin kaksinkertaisesti.
2. Fyysisen suorituskyvyn viite
Hastelloy B-2 -seoksen fysikaaliset ominaisuudet on esitetty alla olevassa taulukossa.
Tiheys: 9,2 g/cm3, sulamispiste: 1330-1380 astetta, magneettinen permeabiliteetti: (aste, RT) pienempi tai yhtä suuri kuin 1,001
Fyysiset ominaisuudet
Lämpötila ( aste ) Ominaislämpö (J/kg-k) Lämmönjohtavuuskerroin (W/mk) Resistanssi (μΩcm) Kimmokerroin (Gpa) Lämpölaajenemiskerroin huoneenlämpötilasta 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. Kemiallinen koostumus
kemiallinen koostumus
Elementti Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Minimimarginaali {{0}}.4 1.6 26.0
Enintään 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0 .02 0.010
4. Mekaaniset ominaisuudet
Hastelloy B-2 -seoksen yleiset mekaaniset ominaisuudet on esitetty kahdessa seuraavassa taulukossa
Mekaanisten ominaisuuksien vähimmäisarvot huoneenlämpötilassa (katso DIN/ASTM-standardit)
Tuotemuoto Mitat (mm) {{0}},2 % myötölujuus (Mpa) 1,0 % myötölujuus (Mpa) Vetolujuus (Mpa) Venymä A5 % Brinell-kovuus HB Raekoko (μm)
Kylmävalssattu nauha Pienempi tai yhtä suuri kuin 5 340 380 755 40 250 127
Kuumavalssattu levy 5~65 214
Rod 325 370 745 - -
Putki 340 360 755 - -
ASTM-standardi 350 - 760 241 Sama kuin yllä
Mekaanisten ominaisuuksien vähimmäisarvot korkeissa lämpötiloissa
Tuotemuoto {{0}},2 % myötöraja (Mpa) aste 1,0 % myötöraja (Mpa) aste
100 200 300 400 100 200 300 400
Hallitus 315 285 270 255 355 325 310 295
Putki
Rod 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Valmistus ja lämpökäsittely
1: Lämmitys
Hastelloy B{{0}} -seokselle on erittäin tärkeää, että pinta pidetään puhtaana ja vapaana epäpuhtauksista ennen lämmitystä ja sen aikana. Hastelloy B-2 -seos haurastuu, jos sitä kuumennetaan ympäristössä, joka sisältää rikkiä, fosforia, lyijyä tai muita matalan sulamispisteen metalliepäpuhtauksia. Näiden epäpuhtauksien pääasiallisia lähteitä ovat merkkimerkit, lämpötilaa osoittavat maalit, rasvat ja nesteet sekä savu. Tämän savukaasun tulee sisältää vähän rikkiä; esimerkiksi: maakaasun ja nestekaasun rikkipitoisuus ei ylitä 0,1 %, kaupunkiilman rikkipitoisuus ei ylitä 0,25 g/m3 ja polttoaineen rikkipitoisuus öljy ei ylitä 0,5 %, on hyväksytty.
Lämmitysuunin kaasuympäristön edellytetään olevan neutraali tai kevyesti pelkistävä ympäristö, eikä se voi vaihdella hapettavan ja pelkistävän välillä. Uunin liekki ei voi vaikuttaa suoraan Hastelloy B-2 -seokseen. Samalla materiaali on lämmitettävä vaadittuun lämpötilaan nopeimmalla kuumennusnopeudella, mikä tarkoittaa, että lämmitysuunin lämpötila on ensin nostettava vaadittuun lämpötilaan ja sitten materiaali tulee laittaa uuniin lämmitettäväksi. .
2: Lämpökäsittely
Hastelloy B-2 -seos voidaan kuumaprosessoida alueella 900–1160 astetta, ja se tulee sammuttaa vedellä käsittelyn jälkeen. Parhaan korroosionkestävyyden varmistamiseksi hehkutus tulee suorittaa kuumatyöstön jälkeen.
3: Kylmäkäsittely
Kylmätyöstetylle Hastelloy B-2 -seokselle on tehtävä liuoskäsittely. Koska sillä on paljon korkeampi työkovettuvuus kuin austeniittisella ruostumattomalla teräksellä, muovauslaitteistoa on harkittava huolellisesti. Jos suoritetaan kylmämuovausprosessi, vaiheiden välinen hehkutus on tarpeen.
Kun kylmätyöstön muodonmuutos ylittää 15 %, tarvitaan liuoskäsittely ennen käyttöä.
4: lämpökäsittely
Liuoksen lämpökäsittelyn lämpötilaa tulisi säätää välillä 1060-1080 astetta, mitä seuraa vesijäähdytyssammutus tai nopea ilmajäähdytys, kun materiaalin paksuus on yli 1,5 mm parhaan korroosionkestävyyden saavuttamiseksi. Kaikkien lämmitystoimintojen aikana on ryhdyttävä varotoimenpiteisiin materiaalin pinnan puhdistamiseksi. Seuraaviin seikkoihin tulee kiinnittää huomiota Hastelloy-materiaalien tai laiteosien lämpökäsittelyssä: Jotta laiteosien lämpökäsittelyn muodonmuutoksia estetään, tulee käyttää ruostumattomasta teräksestä valmistettuja vahvistusrenkaita; uunin latauslämpötilaa, lämmitys- ja jäähdytysaikaa on valvottava tiukasti; ennen uunin lataamista lämpökäsittelyosat Esikäsittely suoritetaan lämpöhalkeamien syntymisen estämiseksi; lämpökäsittelyn jälkeen lämpökäsitellyt osat ovat 100 % PT; Jos lämpöhalkeamia syntyy lämpökäsittelyprosessin aikana ja ne on korjattava kiillotuksen ja poistamisen jälkeen, on käytettävä erityistä korjaushitsausprosessia.
5: Kalkinpoisto
Hastelloy B-2 -seoksen pinnalla olevat oksidit ja hitsien lähellä olevat tahrat on kiillotettava pois hienoilla hiomalaikoilla.
Koska Hastelloy B{0}} -seos on suhteellisen herkkä hapettaville aineille, peittausprosessin aikana muodostuu enemmän typpeä sisältäviä kaasuja.
6: Koneistus
Hastelloy B-2 -seos on työstettävä hehkutetussa tilassa, ja sen työkovettuminen on ymmärrettävä selkeästi. Esimerkiksi tavalliseen austeniittiseen ruostumattomaan teräkseen verrattuna tulee käyttää hitaampaa pintaleikkausnopeutta ja käyttää pinnalla olevaa karkaistua kerrosta. Suurempi syöttömäärä ja työkalun pitäminen jatkuvassa käyttökunnossa.
Hastelloy B-2 -lejeeringin hitsausmetalli ja lämpövaikuttama vyöhyke ovat Mo-huonoa faasin helpon saostumisen vuoksi, mikä on alttiina rakeiden väliselle korroosiolle. Siksi Hastelloy B-2 -seoksen hitsausprosessi on suunniteltava huolellisesti ja sitä on valvottava tarkasti. Yleinen hitsausprosessi on seuraava: hitsausmateriaali on ERNiMo-7; hitsausmenetelmä on GTAW; välikerroksen lämpötilaa säädetään enintään 120 asteeseen; hitsauslangan halkaisija on φ2,4, φ3,2; hitsausvirta on 90-150A. Samanaikaisesti ennen hitsaamista hitsauslanka, hitsattujen osien ura ja vierekkäiset osat on desinfioitava ja rasvattava.
Hastelloy B{0}} -seoksen lämmönjohtavuus on paljon pienempi kuin teräksen. Jos valitaan yksittäinen V-muotoinen ura, uran kulman tulee olla noin 70 astetta ja käyttää pienempää lämmöntuottoa.
Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely voi poistaa jäännösjännityksen ja parantaa jännityskorroosion halkeilukestävyyttä.
2: Hastelloy C-276
1. Korroosionkestävyys
Hastelloy C-276 -metalli on nikkeli-molybdeeni-kromi-rauta-volframi-nikkelipohjainen seos. Se on yksi korroosionkestävimmistä moderneista metallimateriaaleista. Kestää pääasiassa märkää klooria, erilaisia hapettavia klorideja, kloridisuolaliuoksia, rikkihappoa ja hapettavia suoloja, ja sillä on hyvä korroosionkestävyys matala- ja keskilämpötilaisessa suolahapossa. Siksi sitä on viimeisen kolmenkymmenen vuoden aikana käytetty laajalti ankarissa syövyttävissä ympäristöissä, kuten kemianteollisuudessa, petrokemianteollisuudessa, savukaasujen rikinpoistossa, massan ja paperin valmistuksessa, ympäristönsuojelussa ja muilla teollisuuden aloilla.
Hastelloy C-27 nikkelipohjaisen metalliseoksen erilaiset korroosiotiedot ovat tyypillisiä, mutta niitä ei voi käyttää spesifikaatioina etenkään tuntemattomissa ympäristöissä, ja materiaalit on valittava testauksen jälkeen. Hastelloy C-27 nikkelipohjaisessa lejeeringissä ei ole tarpeeksi Cr:a kestämään korroosiota voimakkaasti hapettavassa ympäristössä, kuten kuumassa väkevässä typpihapossa. Tämän seoksen tuotanto on tarkoitettu pääasiassa kemiallisiin prosessiympäristöihin, erityisesti happoseosten läsnäollessa, kuten savukaasujen rikinpoistojärjestelmien poistoputki. Seuraavassa taulukossa esitetään neljän metalliseoksen korroosiovertailu eri ympäristöissä.
testitilanne. (Kaikki hitsausnäytteet käyttävät autogeenista volframikaarihitsausta)
Neljän metallin vertaileva korroosiotesti eri ympäristöissä
Testiympäristö (kiehumispiste) Korroosionopeus (mm/)
Tyypillinen 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Perusmetallinäyte Hitsausnäyte Perusmetallinäyte Hitsausnäyte Perusmetallinäyte Perusmetallinäyte Hitsausnäyte
20% etikkahappoa 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45 % muurahaishappoa 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10 % oksaalihappoa 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% fosforihappoa 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10 % sulfamiinihappoa 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10 % rikkihappoa 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
10 % natriumbikarbonaattia 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
