La introducció més completa a diverses varietats d'aliatges Hastelloy
Aliatge Hastelloy
I. Introducció
Hastelloy és un tipus d'aliatge a base de níquel. Actualment es divideix en tres sèries: B, C i G. S'utilitza principalment per a la corrosió forta que no es pot utilitzar en acer inoxidable Cr-Ni o Cr-Ni-Mo a base de ferro, materials no metàl·lics, etc. s'ha utilitzat àmpliament en el petroli, la indústria química, la protecció del medi ambient i molts altres camps a l'estranger. Els seus graus i situacions d'ús típiques es mostren a la taula següent.
Graus Hastelloy
Per tal de millorar la resistència a la corrosió i les propietats de treball en fred i calent d'Hastelloy, Hastelloy ha fet tres millores importants. El procés de desenvolupament és el següent: Referència:
Sèrie B: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
Sèrie C: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
Sèrie G: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)
Els materials més utilitzats actualment són N10665 (B-2), N10276 (C{-276), N06022 (C{-22), N06455 (C{-4) i N06985 ( G-3). Els materials de tercera generació N10675 (B-3), N10629 (B{-4) i N06059 (C{-59) es troben en fase de promoció. A causa de l'avenç de la tecnologia metal·lúrgica, en els darrers anys han aparegut diverses marques de l'anomenat "súper acer inoxidable" que contenen ~ 6% Mo, substituint els aliatges de la sèrie G, provocant un ràpid descens en la producció i l'ús d'aliatges de la sèrie G.
2. Composició química típica de l'aliatge Hastelloy
composició química del material
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Base Menor o igual a 1.0 26.0~30 Menor o igual a 2.{{ 10}} Menor o igual a 0.02 Menor o igual a 0,10 Menor o igual a 1,0 Menor o igual a 1,0 Menys igual o superior a 0,04 Inferior o igual a 0,03
N10276 (C-276) Base 14,5~16.5 15.0~17.0 4.0~7.{{ 12}} Menor o igual a 0.01 Menor o igual a {{2{0}}.08 Menor o igual a 2,5 Menys que o igual a 1.0 Menor o igual a 0,04 Menor o igual a 0.03 3,0~ 4,5 Menor o igual a 0,035
N06007 (G{-3) Base 21.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 Menor o igual a 0.{015 Menor o igual a 1.0 Menor o igual a 5. 0 Menys que o igual a 1,0 Menys que o igual a 0,04 Menys o igual a 0,03 Menys o igual a 1.5 1.5~2,5 Menys o igual a 0,50
3. Referència de propietats mecàniques:
Les propietats mecàniques d'Hastelloy són molt destacades. Té les característiques d'alta resistència i alta tenacitat, per la qual cosa és difícil de mecanitzar. A més, la seva tendència a l'enduriment per tensió és extremadament forta. Quan la taxa de deformació arriba al 15%, és aproximadament 18-8 el doble que l'acer inoxidable. Hastelloy també té una zona de sensibilització a temperatura mitjana i la seva tendència a la sensibilització augmenta amb l'augment de la taxa de deformació. Quan la temperatura és alta, Hastelloy absorbeix fàcilment els elements nocius, fent que les seves propietats mecàniques i la resistència a la corrosió disminueixin.
4. Aliatges Hastelloy d'ús habitual
1: aliatge Hastelloy B-2 (aliatge Hastelloy B-2)
1. Resistència a la corrosió
L'aliatge Hastelloy B-2 és un aliatge Ni-Mo amb un contingut extremadament baix de carboni i silici. Redueix la precipitació de carburs i altres fases a la soldadura i la zona afectada per la calor, assegurant així que fins i tot en condicions de soldadura també té una bona resistència a la corrosió.
Com tots sabem, l'aliatge Hastelloy B-2 té una excel·lent resistència a la corrosió en diversos mitjans reductors i pot suportar la corrosió a qualsevol temperatura i concentració d'àcid clorhídric a pressió normal. Té una excel·lent resistència a la corrosió en àcid sulfúric no oxidant de concentració mitjana no airejada, diverses concentracions d'àcid fosfòric, àcid acètic d'alta temperatura, àcid fòrmic i altres àcids orgànics, àcid bròmic i gasos de clorur d'hidrogen. Al mateix temps, també és resistent a la corrosió dels catalitzadors halògens. Per tant, l'aliatge Hastelloy B-2 s'utilitza generalment en una varietat de processos químics i de petroli durs, com ara la destil·lació i la concentració d'àcid clorhídric; l'alquilació de l'etilbenzè i la síntesi d'oxo a baixa pressió d'àcid acètic i altres processos de producció.
Tanmateix, en l'aplicació industrial de l'aliatge Hastelloy B-2 durant molts anys, s'ha trobat que: (1) L'aliatge Hastelloy B-2 té dues zones de sensibilització que tenen un impacte considerable en la resistència a la intergranulació. corrosió: la zona d'alta temperatura de 1200 ~ 1300 graus i la zona de sensibilització de 550 graus. Zona de temperatura mitjana ~ 900 graus; (2) A causa de la segregació de dendrites al metall de soldadura i la zona afectada per la calor de l'aliatge Hastelloy B-2, les fases intermetàl·liques i els carburs precipiten al llarg dels límits de gra, fent-los més sensibles a la corrosió intergranular; (3) L'aliatge Hastelloy B-2 té una estabilitat tèrmica deficient a mitja temperatura. Quan el contingut de ferro de l'aliatge Hastelloy B-2 baixa per sota del 2%, l'aliatge és sensible a la transformació de la fase beta (és a dir, la fase Ni4Mo, un compost intermetàl·lic ordenat). Quan l'aliatge es manté en el rang de temperatura de 650 ~ 750 graus durant un temps una mica més llarg, la fase es genera a l'instant. L'existència de fase redueix la duresa de l'aliatge Hastelloy B-2, fent-lo sensible a la corrosió per tensió, i fins i tot fa que l'aliatge Hastelloy B-2 es dany durant la producció de matèries primeres (com el procés de laminació en calent) i procés de fabricació d'equips (com ara equips d'aliatge Hastelloy B-2 tractament tèrmic general posterior a la soldadura) i esquerdes d'equips d'aliatge Hastelloy B-2 a l'entorn del servei. Avui en dia, el mètode de prova estàndard designat pel meu país i altres països del món per a la resistència a la corrosió intergranular de l'aliatge Hastelloy B-2 és el mètode d'àcid clorhídric bullint a pressió normal i el mètode d'avaluació és el mètode de pèrdua de pes. Com que l'aliatge Hastelloy B-2 és un aliatge resistent a la corrosió de l'àcid clorhídric, el mètode d'ebullició a pressió normal d'àcid clorhídric és força insensible per provar la tendència a la corrosió intergranular de l'aliatge Hastelloy B-2. Les institucions nacionals de recerca científica van utilitzar el mètode d'àcid clorhídric d'alta temperatura per estudiar l'aliatge Hastelloy B-2 i van trobar que la resistència a la corrosió de l'aliatge Hastelloy B-2 no només depèn de la seva composició química, sinó que també depèn de la seva tèrmica. procés de control del processament. Quan el procés de processament tèrmic no es controla correctament, els grans de l'aliatge Hastelloy B-2 no només creixen, sinó que també precipita la fase Mo σ alta entre els grans. En aquest moment, la resistència a la corrosió intergranular de l'aliatge Hastelloy B-2 disminueix significativament. , a la prova d'àcid clorhídric a alta temperatura, la profunditat de gravat del límit del gra de la placa de gra gruixut i la placa normal difereixen aproximadament dues vegades.
2. Referència de rendiment físic
Les propietats físiques de l'aliatge Hastelloy B-2 es mostren a la taula següent.
Densitat: 9,2 g/cm3, punt de fusió: 1330 ~ 1380 graus, permeabilitat magnètica: (grau, RT) Menor o igual a 1,001
Propietats físiques
Temperatura (graus) Calor específica (J/kg-k) Coeficient de conductivitat tèrmica (W/mk) Resistivitat (μΩcm) Mòdul elàstic (Gpa) Coeficient d'expansió tèrmica de temperatura ambient a 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. Composició química
composició química
Element Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Marge mínim {{0}}.4 1.6 26.0
Màxim 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0 .02 0.010
4. Propietats mecàniques
Les propietats mecàniques generals de l'aliatge Hastelloy B-2 es mostren a les dues taules següents
Valors mínims de propietats mecàniques a temperatura ambient (consulteu les normes DIN/ASTM)
Forma del producte Dimensions (mm) {{0}},2% Límit elàstic (Mpa) 1,0% Límit elàstic (Mpa) Resistència a la tracció (Mpa) Elongació A5 % Duresa Brinell HB Mida del gra (μm)
Tira laminat en fred Menor o igual a 5 340 380 755 40 250 127
Placa laminat en calent 5~65 214
Vareta 325 370 745 - -
Tub 340 360 755 - -
Norma ASTM 350 - 760 241 Igual que l'anterior
Valors mínims de propietats mecàniques a altes temperatures
Forma del producte {{0}}, 2% grau elàstic (Mpa) grau 1,0% grau elàstic (Mpa)
100 200 300 400 100 200 300 400
Junta 315 285 270 255 355 325 310 295
Tub
Vareta 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Fabricació i tractament tèrmic
1: Calefacció
Per a l'aliatge Hastelloy B{{0}}, és molt important que la superfície es mantingui neta i lliure de contaminants abans i durant l'escalfament. L'aliatge Hastelloy B-2 es tornarà trencadís si s'escalfa en un ambient que conté sofre, fòsfor, plom o altres contaminants metàl·lics de baix punt de fusió. Les principals fonts d'aquests contaminants inclouen marques de marcadors, pintura indicativa de temperatura, greixos i líquids, fum. Aquest gas de combustió ha de contenir baix sofre; per exemple: el contingut de sofre del gas natural i del gas liquat del petroli no supera el 0,1%, el contingut de sofre de l'aire urbà no supera els 0,25 g/m3 i el contingut de sofre del combustible L'oli no supera el 0,5% està qualificat.
L'entorn de gas del forn de calefacció ha de ser un entorn neutre o un entorn lleugerament reductor, i no pot fluctuar entre oxidant i reductor. La flama del forn no pot afectar directament l'aliatge Hastelloy B-2. Al mateix temps, el material s'ha d'escalfar a la temperatura requerida a la velocitat d'escalfament més ràpida, el que significa que la temperatura del forn de calefacció primer s'ha d'elevar a la temperatura requerida i, a continuació, el material s'ha de posar al forn per escalfar-lo. .
2: Processament tèrmic
L'aliatge Hastelloy B-2 es pot processar en calent en el rang de 900 ~ 1160 graus i s'ha d'apagar amb aigua després del processament. Per tal d'assegurar la millor resistència a la corrosió, el recuit s'ha de realitzar després del treball en calent.
3: Processament en fred
L'aliatge Hastelloy B-2 treballat en fred s'ha de sotmetre a un tractament en solució. Com que té una taxa d'enduriment per treball molt més alta que l'acer inoxidable austenític, l'equip de conformació s'ha de considerar acuradament. Si es realitza un procés de conformació en fred, és necessari un recuit entre etapes.
Quan la deformació de treball en fred supera el 15%, es requereix un tractament de solució abans de l'ús.
4: Tractament tèrmic
La temperatura del tractament tèrmic de la solució s'ha de controlar entre 1060 i 1080 graus, seguida d'un refredament per aigua o un refredament ràpid per aire quan el gruix del material és superior a 1,5 mm per obtenir la millor resistència a la corrosió. Durant qualsevol operació d'escalfament, s'han de prendre precaucions per netejar la superfície del material. S'ha de prestar atenció als problemes següents quan es tracten tèrmicament materials o peces d'equip Hastelloy: Per evitar la deformació de les peces de l'equip amb tractament tèrmic, s'han d'utilitzar anells de reforç d'acer inoxidable; la temperatura de càrrega del forn, el temps d'escalfament i refredament s'han de controlar estrictament; abans de carregar el forn, les peces de tractament tèrmic es realitza un pretractament per evitar l'aparició d'esquerdes tèrmiques; després del tractament tèrmic, les peces tractades tèrmicament són 100% PT; si es produeixen esquerdes tèrmiques durant el procés de tractament tèrmic i s'han de reparar després de ser polides i eliminades, s'ha d'utilitzar un procés especial de soldadura de reparació.
5: Descalcificació
Els òxids de la superfície de l'aliatge Hastelloy B-2 i les taques properes a les soldadures s'han de polir amb moles fines.
Com que l'aliatge Hastelloy B-2 és relativament sensible als medis oxidants, es produiran més gasos que contenen nitrogen durant el procés de decapat.
6: Mecanitzat
L'aliatge Hastelloy B-2 s'ha de mecanitzar en estat recuit i s'ha d'adoptar una comprensió clara del seu enduriment per treball. Per exemple, en comparació amb l'acer inoxidable austenític estàndard, s'ha d'utilitzar una velocitat de tall superficial més lenta i s'ha d'utilitzar la capa endurida a la superfície. Major quantitat d'alimentació i mantenir l'eina en condicions de treball contínues.
El metall de soldadura i la zona afectada per la calor de l'aliatge Hastelloy B-2 són pobres en Mo a causa de la fàcil precipitació de fase, que és propensa a la corrosió intergranular. Per tant, el procés de soldadura de l'aliatge Hastelloy B-2 s'ha de formular amb cura i controlar-lo estrictament. El procés general de soldadura és el següent: el material de soldadura és ERNiMo-7; el mètode de soldadura és GTAW; la temperatura entre capes es controla per no superar els 120 graus; el diàmetre del fil de soldadura és φ2,4, φ3,2; el corrent de soldadura és de 90 ~ 150 A. Al mateix temps, abans de soldar, el cable de soldadura, la ranura de les peces soldades i les peces adjacents s'han de descontaminar i desengreixar.
La conductivitat tèrmica de l'aliatge Hastelloy B-2 és molt menor que la de l'acer. Si es selecciona una única ranura en forma de V, l'angle de la ranura hauria de ser d'uns 70 graus i s'hauria d'utilitzar una entrada de calor més baixa.
El tractament tèrmic posterior a la soldadura pot eliminar l'estrès residual i millorar la resistència a l'esquerda per corrosió per estrès.
2: Hastelloy C-276
1. Resistència a la corrosió
El metall Hastelloy C-276 és un aliatge a base de níquel-molibdè-crom-ferro-tungstè. És un dels materials metàl·lics moderns més resistents a la corrosió. Principalment resistent al clor humit, diversos clorurs oxidants, solucions de sal de clorur, àcid sulfúric i sals oxidants, i té una bona resistència a la corrosió en àcid clorhídric a baixa i mitjana temperatura. Per tant, en els últims trenta anys, s'ha utilitzat àmpliament en entorns corrosius durs, com ara la indústria química, la indústria petroquímica, la desulfuració de gasos de combustió, la fabricació de pasta i paper, la protecció del medi ambient i altres camps industrials.
Les diverses dades de corrosió de l'aliatge a base de níquel Hastelloy C-27 són típiques, però no es poden utilitzar com a especificacions, especialment en entorns desconeguts, i els materials s'han de seleccionar després de la prova. No hi ha prou Cr a l'aliatge a base de níquel Hastelloy C-27 per resistir la corrosió en entorns oxidants forts, com l'àcid nítric concentrat calent. La producció d'aquest aliatge és principalment per a entorns de processos químics, especialment en presència d'àcids barrejats, com ara la canonada de descàrrega dels sistemes de desulfuració de gasos de combustió. La taula següent mostra la comparació de la corrosió de quatre aliatges en diferents entorns.
situació de prova. (Totes les mostres de soldadura adopten soldadura d'arc de tungstè autògena)
Prova comparativa de corrosió de quatre metalls en diferents entorns
Entorn de prova (ebullició) Velocitat de corrosió (mm/)
316 AL-6XN Inconel625 C-276 típic
Mostra metàl·lica bàsica Mostra de soldadura Mostra bàsica de metall Mostra de soldadura Mostra bàsica de metall Mostra bàsica de metall Mostra de soldadura
20% àcid acètic 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45% d'àcid fòrmic 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
Àcid oxàlic al 10% 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% àcid fosfòric 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
Àcid sulfàmic al 10% 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
Àcid sulfúric al 10% 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.14 2.34 0.64 0.35 0.503
Bicarbonat de sodi al 10% 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
