A legátfogóbb bevezetés a Hastelloy ötvözetek különféle fajtáihoz
Hastelloy ötvözet
I. Bevezetés
A Hastelloy egyfajta nikkel alapú ötvözet. Jelenleg három sorozatra osztják: B, C és G. Főleg erős korrózió esetén használják, amely nem használható vasalapú Cr-Ni vagy Cr-Ni-Mo rozsdamentes acélban, nem fémes anyagokban stb. külföldön széles körben használják a kőolajiparban, a vegyiparban, a környezetvédelemben és sok más területen. Minőségeit és jellemző használati helyzeteit az alábbi táblázat tartalmazza.
Hastelloy osztályzatok
A Hastelloy korrózióállóságának, valamint hideg- és melegmunka tulajdonságainak javítása érdekében a Hastelloy három fő fejlesztést hajtott végre. A fejlesztési folyamat a következő: Hivatkozás:
B sorozat: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
C sorozat: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
G sorozat: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)
A jelenleg legszélesebb körben használt anyagok az N10665 (B-2), N10276 (C-276), N06022 (C-22), N06455 (C-4) és N06985 ( G-3). A harmadik generációs N10675 (B-3), N10629 (B-4) és N06059 (C-59) anyagok promóciós szakaszban vannak. A kohászati technológia fejlődésének köszönhetően az elmúlt években több márkájú, ~6% Mo-tartalmú úgynevezett "szuperrozsdamentes acél" jelent meg, amelyek felváltják a G sorozatú ötvözeteket, ami gyors visszaesést okoz a G sorozatú ötvözetek gyártásában és felhasználásában.
2. A Hastelloy ötvözet tipikus kémiai összetétele
az anyag kémiai összetétele
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Bázis kisebb vagy egyenlő, mint 1.0 26.0~30 Kisebb vagy egyenlő, mint 2.{{ 10}} Kisebb vagy egyenlő, mint 0.02 Kisebb vagy egyenlő, mint 0.10 Kisebb vagy egyenlő, mint 1,0. 0,04 vagy annál kisebb 0,03 vagy annál kisebb
N10276 (C-276) Alap 14,5–16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.{{ 12}} Kisebb vagy egyenlő, mint 0.01 Kisebb vagy egyenlő, mint {{20}}.08 Kisebb vagy egyenlő, mint 2,5 Kisebb, mint vagy egyenlő 1.0 Kisebb vagy egyenlő 0,04-vel Kisebb vagy egyenlő, mint 0.{23}},0~ 4,5 Kisebb vagy egyenlő, mint 0,035
N06007 (G-3) 21. bázis.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 Kisebb vagy egyenlő, mint 0.015 Kisebb vagy egyenlő, mint 1.0 Kisebb vagy egyenlő, mint 5. 0 Kisebb vagy egyenlő, mint 1,0 Kisebb vagy egyenlő, mint 0,04 Kevesebb vagy egyenlő, mint 0,03 Kisebb vagy egyenlő, mint 1.5 1,5–2,5 Kisebb vagy egyenlő, mint 0,50
3. Mechanikai tulajdonságok referencia:
A Hastelloy mechanikai tulajdonságai nagyon kiemelkedőek. Jellemzői a nagy szilárdság és nagy szívósság, ezért nehéz megmunkálni. Sőt, húzódási keményedési hajlama rendkívül erős. Amikor az alakváltozási sebesség eléri a 15%-ot, az körülbelül 18-8 kétszerese a rozsdamentes acélénak. A Hastelloy-nak van egy közepes hőmérsékletű szenzibilizációs zónája is, melynek érzékenyítési hajlama a deformációs sebesség növekedésével nő. Magas hőmérsékleten a Hastelloy könnyen magába szívja a káros elemeket, ezáltal csökken a mechanikai tulajdonságai és a korrózióállósága.
4. Általánosan használt Hastelloy ötvözetek
1: Hastelloy B-2 ötvözet (Hastelloy B-2 ötvözet)
1. Korrózióállóság
A Hastelloy B-2 ötvözet egy rendkívül alacsony szén- és szilíciumtartalmú Ni-Mo ötvözet. Csökkenti a karbidok és egyéb fázisok kicsapódását a hegesztési és hőhatászónában, ezáltal biztosítja, hogy még hegesztési körülmények között is jó korrózióállósággal rendelkezzen.
Amint azt mindannyian tudjuk, a Hastelloy B{0}} ötvözet kiváló korrózióállósággal rendelkezik a különböző redukáló közegekben, és bármilyen hőmérsékleten és sósavkoncentráción, normál nyomáson ellenáll a korróziónak. Kiváló korrózióállósággal rendelkezik nem levegőztetett, közepes koncentrációjú, nem oxidáló kénsavban, különböző koncentrációjú foszforsavban, magas hőmérsékletű ecetsavban, hangyasavban és más szerves savakban, brómsavban és hidrogén-klorid gázokban. Ugyanakkor ellenáll a halogén katalizátorok által okozott korróziónak is. Ezért a Hastelloy B-2 ötvözetet általában számos kőolaj- és kémiai folyamatban használják, mint például a sósav desztillációja és koncentrálása; az etil-benzol alkilezése és az ecetsav kisnyomású oxoszintézise és egyéb gyártási eljárások.
A Hastelloy B-2 ötvözet évek óta tartó ipari alkalmazása során azonban azt találták, hogy: (1) A Hastelloy B-2 ötvözetnek két érzékenyítő zónája van, amelyek jelentős hatással vannak a szemcsék közötti ellenállásra. korrózió: az 1200-1300 fokos magas hőmérsékletű zóna és az 550 fokos érzékenységi zóna. ~900 fokos közepes hőmérsékletű zóna; (2) A Hastelloy B-2 ötvözet hegesztési varratában a dendrit leválása és a hőhatás zónája miatt intermetallikus fázisok és karbidok válnak ki a szemcsehatárok mentén, ami érzékenyebbé teszi őket a szemcseközi korrózióval szemben; (3) A Hastelloy B{11}} ötvözet közepes hőmérsékleten gyenge hőstabilitással rendelkezik. Amikor a Hastelloy B-2 ötvözet vastartalma 2% alá csökken, az ötvözet érzékeny a béta-fázis (azaz a Ni4Mo fázis, egy rendezett intermetallikus vegyület) átalakulására. Ha az ötvözet valamivel hosszabb ideig a 650-750 fokos hőmérséklet-tartományban marad, a fázis azonnal létrejön. A fázis megléte csökkenti a Hastelloy B-2 ötvözet szívósságát, érzékenysé teszi a feszültségkorrózióra, sőt a Hastelloy B-2 ötvözet károsodását is okozza a nyersanyaggyártás során (például meleghengerlési eljárás) és berendezések gyártási folyamata (például Hastelloy B-2 ötvözetből készült berendezés hegesztés utáni teljes hőkezelése) és Hastelloy B-2 ötvözetből készült berendezések repedései a szolgáltatási környezetben. Napjainkban az országom és a világ más országai által a Hastelloy B-2 ötvözet szemcseközi korrózióállóságának vizsgálatára kijelölt szabványos vizsgálati módszer a normál nyomású forrásban lévő sósavas módszer, az értékelési módszer pedig a súlycsökkentési módszer. Mivel a Hastelloy B-2 ötvözet a sósav korróziójával szemben ellenálló ötvözet, a normál nyomású, forrásban lévő sósavas módszer meglehetősen érzéketlen a Hastelloy B-2 ötvözet szemcseközi korróziós hajlamának tesztelésére. A hazai tudományos kutatóintézetek magas hőmérsékletű sósav módszerrel vizsgálták a Hastelloy B-2 ötvözetet, és megállapították, hogy a Hastelloy B-2 ötvözet korrózióállósága nemcsak a kémiai összetételétől, hanem a termikustól is függ. feldolgozás-ellenőrzési folyamat. Ha a termikus feldolgozási folyamatot nem megfelelően szabályozzák, a Hastelloy B-2 ötvözet szemcséi nemcsak megnőnek, hanem a nagy Mo σ fázis is kicsapódik a szemcsék között. Ekkor a Hastelloy B-2 ötvözet szemcseközi korrózióval szembeni ellenállása jelentősen csökken. , a magas hőmérsékletű sósavas tesztben a durvaszemcsés lemez és a normál lemez szemcsehatár-maratási mélysége körülbelül kétszeresével tért el.
2. Fizikai teljesítmény referencia
A Hastelloy B-2 ötvözet fizikai tulajdonságait az alábbi táblázat mutatja.
Sűrűség: 9,2 g/cm3, olvadáspont: 1330-1380 fok, mágneses permeabilitás: ( fok, RT) 1,001 vagy annál kisebb
Fizikai tulajdonságok
Hőmérséklet ( fok ) Fajhő (J/kg-k) Hővezetési együttható (W/mk) Ellenállás (μΩcm) Rugalmassági modulus (Gpa) Hőtágulási együttható szobahőmérsékletről T-re (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. Kémiai összetétel
kémiai összetétel
Elem Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Minimális margó {{0}}.4 1.6 26.0
Maximum 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0 .02 0.010
4. Mechanikai tulajdonságok
A Hastelloy B{0}} ötvözet általános mechanikai tulajdonságait a következő két táblázat mutatja be
Minimális mechanikai tulajdonságok szobahőmérsékleten (lásd a DIN/ASTM szabványokat)
Termékforma Méretek (mm) {{0}},2% Folyáshatár (Mpa) 1,0% Folyószilárdság (Mpa) Szakítószilárdság (Mpa) Megnyúlás A5% Brinell keménység HB Szemcseméret (μm)
Hidegen hengerelt szalag Kisebb vagy egyenlő, mint 5 340 380 755 40 250 127
Melegen hengerelt lemez 5~65 214
Rúd 325 370 745 - -
Cső 340 360 755 - -
ASTM szabvány 350 - 760 241 Ugyanaz, mint fent
Minimális mechanikai tulajdonságok magas hőmérsékleten
Termékforma {{0}},2% folyáshatár (Mpa) fok 1,0% folyáshatár (Mpa) fok
100 200 300 400 100 200 300 400
beszállás 315 285 270 255 355 325 310 295
Cső
Rúd 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Gyártás és hőkezelés
1: Fűtés
A Hastelloy B{{0}} ötvözet esetében nagyon fontos, hogy a felületet melegítés előtt és közben tisztán és szennyeződésektől mentesen tartsa. A Hastelloy B-2 ötvözet törékennyé válik, ha ként, foszfort, ólmot vagy más alacsony olvadáspontú fémszennyeződést tartalmazó környezetben hevítik. E szennyeződések fő forrásai a markernyomok, a hőmérsékletet jelző festékek, zsírok és folyadékok, valamint a füst. Ennek a füstgáznak alacsony kéntartalmúnak kell lennie; például: a földgáz és a cseppfolyósított kőolajgáz kéntartalma nem haladja meg a 0,1%-ot, a városi levegő kéntartalma nem haladja meg a 0,25g/m3-t, az üzemanyag kéntartalma az olaj nem haladja meg a 0,5%-ot minősítik.
A fűtő kemence gázkörnyezetének semleges vagy enyhén redukáló környezetnek kell lennie, és nem ingadozhat oxidáló és redukáló között. A kemencében lévő láng nem hat közvetlenül a Hastelloy B-2 ötvözetre. Ugyanakkor az anyagot a leggyorsabb fűtési sebességgel kell a kívánt hőmérsékletre felmelegíteni, ami azt jelenti, hogy először a fűtő kemence hőmérsékletét kell a kívánt hőmérsékletre emelni, majd az anyagot a kemencébe kell betenni a fűtésre. .
2: Hőfeldolgozás
A Hastelloy B-2 ötvözet 900–1160 fokos tartományban melegen feldolgozható, és a feldolgozás után vízzel le kell hűteni. A legjobb korrózióállóság biztosítása érdekében a hőkezelést meleg megmunkálás után kell elvégezni.
3: Hideg feldolgozás
A hidegen megmunkált Hastelloy B-2 ötvözetet oldatos kezelésnek kell alávetni. Mivel sokkal nagyobb munkakeményedési sebességgel rendelkezik, mint az ausztenites rozsdamentes acélé, az alakító berendezést alaposan meg kell fontolni. Ha hidegalakítási eljárást végeznek, szakaszközi izzításra van szükség.
Ha a hidegmegmunkálási deformáció meghaladja a 15%-ot, használat előtt oldatos kezelés szükséges.
4: Hőkezelés
Az oldat hőkezelési hőmérsékletét 1060 és 1080 fok között kell szabályozni, ezt követi a vízhűtéses oltás vagy a gyors levegőhűtés, ha az anyagvastagság 1,5 mm felett van a legjobb korrózióállóság elérése érdekében. Minden fűtési művelet során óvintézkedéseket kell tenni az anyag felületének tisztítására. Hastelloy anyagok vagy berendezésrészek hőkezelése során a következő kérdésekre kell figyelni: A berendezés részei hőkezelési deformációjának elkerülése érdekében rozsdamentes acél erősítőgyűrűket kell használni; a kemence betöltési hőmérsékletét, a fűtési és hűtési időt szigorúan ellenőrizni kell; a kemence, hőkezelő részek betöltése előtt Előkezelést végeznek a termikus repedések előfordulásának megelőzése érdekében; hőkezelés után a hőkezelt részek 100% PT; ha hőrepedések keletkeznek a hőkezelési folyamat során, és ezeket a polírozás és megszüntetés után javítani kell, speciális javítóhegesztési eljárást kell alkalmazni.
5: Vízkőmentesítés
A Hastelloy B-2 ötvözet felületén lévő oxidokat és a hegesztési varratok közelében lévő foltokat finom csiszolókorongokkal kell polírozni.
Mivel a Hastelloy B-2 ötvözet viszonylag érzékeny az oxidáló közegekre, több nitrogéntartalmú gáz keletkezik a pácolás során.
6: Megmunkálás
A Hastelloy B-2 ötvözetet lágyított állapotban kell megmunkálni, és világosan meg kell érteni a keményedést. Például a szabványos ausztenites rozsdamentes acélhoz képest lassabb felületi vágási sebességet kell használni, és a felületen edzett réteget kell használni. Nagyobb előtolás és a szerszám folyamatos üzemi állapotban tartása.
A Hastelloy B-2 ötvözet hegesztési fém- és hőhatásövezete Mo-szegény a fázis könnyű kiválása miatt, amely hajlamos a szemcseközi korrózióra. Ezért a Hastelloy B-2 ötvözet hegesztési folyamatát gondosan meg kell tervezni és szigorúan ellenőrizni kell. Az általános hegesztési folyamat a következő: a hegesztőanyag ERNiMo-7; a hegesztési módszer GTAW; a közbenső réteg hőmérsékletét 120 fok felettire kell szabályozni; a hegesztőhuzal átmérője φ2,4, φ3,2; a hegesztőáram 90-150A. Ugyanakkor a hegesztés előtt a hegesztőhuzalt, a hegesztett részek hornyát és a szomszédos részeket fertőtleníteni és zsírtalanítani kell.
A Hastelloy B{0}} ötvözet hővezető képessége sokkal kisebb, mint az acélé. Ha egyetlen V alakú hornyot választunk, a horony szögének körülbelül 70 fokosnak kell lennie, és alacsonyabb hőbevitelt kell használni.
A hegesztés utáni hőkezelés megszünteti a maradék feszültséget és javítja a feszültségi korróziós repedésállóságot.
2: Hastelloy C-276
1. Korrózióállóság
A Hastelloy C-276 fém nikkel-molibdén-króm-vas-volfrám nikkel alapú ötvözet. Ez az egyik legkorrózióállóbb modern fémanyag. Főleg nedves klórral, különféle oxidáló kloridokkal, klorid-sóoldatokkal, kénsavval és oxidáló sóval szemben ellenálló, alacsony és közepes hőmérsékletű sósavban jó korrózióállósággal rendelkezik. Ezért az elmúlt harminc évben széles körben használták durva korrozív környezetekben, például vegyiparban, petrolkémiai iparban, füstgáz-kéntelenítésben, cellulóz- és papírgyártásban, környezetvédelemben és más ipari területeken.
A Hastelloy C-27 nikkel alapú ötvözet különböző korróziós adatai jellemzőek, de nem használhatók specifikációként, főleg ismeretlen környezetben, az anyagokat pedig a tesztelés után kell kiválasztani. Nincs elég Cr a Hastelloy C-27 nikkel alapú ötvözetben ahhoz, hogy ellenálljon a korróziónak erős oxidáló környezetben, például forró tömény salétromsavban. Ennek az ötvözetnek a gyártása főként kémiai folyamatok környezetében valósul meg, különösen vegyes savak jelenlétében, mint például a füstgáz-kéntelenítő rendszerek nyomócsövében. A következő táblázat négy ötvözet korróziós összehasonlítását mutatja be különböző környezetben.
teszthelyzet. (Minden hegesztési minta autogén volfrám ívhegesztést alkalmaz)
Négy fém összehasonlító korróziós vizsgálata különböző környezetben
Tesztkörnyezet (forrás) Korróziós sebesség (mm/)
Tipikus 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Alapfém próbatest Hegesztő minta Alapfém próbatest Hegesztő minta Alapfém próbatest Alapfém próbatest Hegesztő minta
20% ecetsav 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45% hangyasav 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10% oxálsav 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% foszforsav 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10%-os szulfaminsav 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10%-os kénsav 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
10% nátrium-hidrogén-karbonát 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
