Den mest omfattande introduktionen till olika varianter av Hastelloy-legeringar
Hastelloy legering
I. INLEDNING
Hastelloy är en typ av nickelbaserad legering. Den är för närvarande uppdelad i tre serier: B, C och G. Den används främst för stark korrosion som inte kan användas i järnbaserat Cr-Ni eller Cr-Ni-Mo rostfritt stål, icke-metalliska material etc. Det har använts i stor utsträckning inom petroleum, kemisk industri, miljöskydd och många andra områden utomlands. Dess kvaliteter och typiska användningssituationer visas i tabellen nedan.
Hastelloy betyg
För att förbättra Hastelloys korrosionsbeständighet och kall- och varmbearbetningsegenskaper har Hastelloy gjort tre stora förbättringar. Utvecklingsprocessen är som följer: Referens:
B-serien: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
C-serien: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
G-serien: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)
De mest använda materialen för närvarande är N10665 (B-2), N10276 (C-276), N06022 (C-22), N06455 (C-4) och N06985 ( G-3). Tredje generationens material N10675 (B-3), N10629 (B-4) och N06059 (C-59) är i kampanjstadiet. På grund av framstegen inom metallurgisk teknik har flera märken av så kallat "superrostfritt stål" som innehåller ~6% Mo dykt upp under de senaste åren, som ersätter G-seriens legeringar, vilket har orsakat en snabb nedgång i produktionen och användningen av G-seriens legeringar.
2. Typisk kemisk sammansättning av Hastelloy-legering
kemisk sammansättning av materialet
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Bas Mindre än eller lika med 1.0 26.0~30 Mindre än eller lika med 2.{{ 10}} Mindre än eller lika med 0.02 Mindre än eller lika med 0.10 Mindre än eller lika med 1,0 Mindre än eller lika med 1,0 Mindre än eller lika med 0,04 Mindre än eller lika med 0,03
N10276 (C-276) Bas 14,5~16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.{{ 12}} Mindre än eller lika med 0.01 Mindre än eller lika med {{20}}.08 Mindre än eller lika med 2,5 Mindre än eller lika med 1.0 Mindre än eller lika med 0,04 Mindre än eller lika med 0.03 3.0~ 4,5 Mindre än eller lika med 0,035
N06007 (G-3) Bas 21.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 Mindre än eller lika med 0.015 Mindre än eller lika med 1.0 Mindre än eller lika med 5. 0 Mindre än eller lika med 1,0 Mindre än eller lika med 0,04 Mindre än eller lika med 0,03 Mindre än eller lika med 1.5 1.5~2.5 Mindre än eller lika med 0.50
3. Mekaniska egenskaper referens:
De mekaniska egenskaperna hos Hastelloy är mycket enastående. Det har egenskaperna hög hållfasthet och hög seghet, så det är svårt att bearbeta. Dessutom är dess töjningshärdningstendens extremt stark. När deformationshastigheten når 15 % är den ungefär 18-8 dubbelt så stor som för rostfritt stål. Hastelloy har också en medeltemperatursensibiliseringszon, och dess sensibiliseringstendens ökar med ökningen av deformationshastigheten. När temperaturen är hög absorberar Hastelloy lätt skadliga element, vilket gör att dess mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet minskar.
4. Vanligt använda Hastelloy-legeringar
1: Hastelloy B-2 legering (Hastelloy B-2 legering)
1. Korrosionsbeständighet
Hastelloy B-2-legering är en Ni-Mo-legering med extremt låg kol- och kiselhalt. Det minskar utfällningen av karbider och andra faser i den svets- och värmepåverkade zonen, och säkerställer därigenom att även under svetsförhållanden också har god korrosionsbeständighet.
Som vi alla vet har Hastelloy B-2-legering utmärkt korrosionsbeständighet i olika reducerande medier och kan motstå korrosion vid alla temperaturer och koncentrationer av saltsyra under normalt tryck. Den har utmärkt korrosionsbeständighet i icke-luftad medelkoncentrerad icke-oxiderande svavelsyra, olika koncentrationer av fosforsyra, högtemperaturättiksyra, myrsyra och andra organiska syror, bromsyra och vätekloridgaser. Samtidigt är den också resistent mot korrosion av halogenkatalysatorer. Därför används Hastelloy B-2-legering vanligtvis i en mängd hårda petroleum- och kemiska processer, såsom destillation och koncentration av saltsyra; alkylering av etylbensen och lågtrycks-oxosyntes av ättiksyra och andra produktionsprocesser.
Vid industriell tillämpning av Hastelloy B-2-legering under många år har det emellertid visat sig att: (1) Hastelloy B-2-legering har två sensibiliseringszoner som har en betydande inverkan på motståndet mot intergranulär korrosion: högtemperaturzonen på 1200 ~ 1300 grader och 550 graders sensibiliseringszon. ~900 grader medeltemperaturzon; (2) På grund av dendritsegregering i svetsmetallen och värmepåverkade zoner av Hastelloy B-2-legering fälls intermetalliska faser och karbider ut längs korngränserna, vilket gör dem mer känsliga för intergranulär korrosion; (3) Hastelloy B-2-legering har dålig termisk stabilitet i medeltemperatur. När järnhalten i Hastelloy B-2-legeringen sjunker under 2 % är legeringen känslig för omvandlingen av betafasen (dvs Ni4Mo-fasen, en ordnad intermetallisk förening). När legeringen stannar i temperaturområdet 650 ~ 750 grader under en något längre tid genereras fasen omedelbart. Förekomsten av fas minskar segheten hos Hastelloy B-2-legeringen, vilket gör den känslig för spänningskorrosion, och orsakar till och med att Hastelloy B-2-legeringen skadas under råmaterialproduktion (som varmvalsning) och utrustningstillverkningsprocess (såsom Hastelloy B-2 legeringsutrustning efter svets övergripande värmebehandling) och Hastelloy B-2 legeringsutrustning spricker i servicemiljön. Nuförtiden är standardtestmetoden som utsetts av mitt land och andra länder runt om i världen för intergranulär korrosionsbeständighet hos Hastelloy B-2-legering den normala tryckkokande saltsyrametoden, och utvärderingsmetoden är viktminskningsmetoden. Eftersom Hastelloy B-2-legering är en legering som är resistent mot saltsyrakorrosion, är den normala tryckkokande saltsyrametoden ganska okänslig för att testa den intergranulära korrosionstendensen hos Hastelloy B-2-legering. Inhemska vetenskapliga forskningsinstitutioner använde högtemperatursaltsyrametoden för att studera Hastelloy B-2-legeringen och fann att korrosionsbeständigheten hos Hastelloy B-2-legeringen inte bara beror på dess kemiska sammansättning, utan också på dess termiska processkontroll. När den termiska bearbetningsprocessen är felaktigt kontrollerad växer inte bara kornen av Hastelloy B-2-legering, utan även den höga Mo σ-fasen fälls ut mellan kornen. Vid denna tidpunkt minskar motståndet mot intergranulär korrosion hos legeringen Hastelloy B-2 avsevärt. vid högtemperatursaltsyratestet skilde sig korngränsets etsdjup för den grovkorniga plattan och normalplattan ungefär två gånger.
2. Fysisk prestationsreferens
De fysikaliska egenskaperna hos legeringen Hastelloy B-2 visas i tabellen nedan.
Densitet: 9,2 g/cm3, smältpunkt: 1330~1380 grader, magnetisk permeabilitet: (grad, RT) Mindre än eller lika med 1,001
Fysikaliska egenskaper
Temperatur ( grad ) Specifik värme (J/kg-k) Värmeledningskoefficient (W/mk) Resistivitet (μΩcm) Elastisk modul (Gpa) Termisk expansionskoefficient från rumstemperatur till 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. Kemisk sammansättning
kemisk sammansättning
Element Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Minsta marginal {{0}}.4 1.6 26.0
Max 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0 .02 0.010
4. Mekaniska egenskaper
De allmänna mekaniska egenskaperna för Hastelloy B-2-legering visas i följande två tabeller
Minsta värden för mekaniska egenskaper vid rumstemperatur (se DIN/ASTM-standarder)
Produktform Mått (mm) {{0}},2% Sträckgräns (Mpa) 1,0% Sträckgräns (Mpa) Draghållfasthet (Mpa) Förlängning A5 % Brinell hårdhet HB Kornstorlek (μm)
Kallvalsad remsa Mindre än eller lika med 5 340 380 755 40 250 127
Varmvalsad plåt 5~65 214
Stång 325 370 745 - -
Rör 340 360 755 - -
ASTM Standard 350 - 760 241 Samma som ovan
Minsta mekaniska egenskaper vid höga temperaturer
Produktform {{0}},2 % sträckgräns (Mpa) grad 1,0 % sträckgräns (Mpa) grad
100 200 300 400 100 200 300 400
Gå ombord 315 285 270 255 355 325 310 295
Rör
Stång 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Tillverkning och värmebehandling
1: Uppvärmning
För Hastelloy B{{0}} legering är det mycket viktigt att ytan hålls ren och fri från föroreningar före och under uppvärmning. Hastelloy B-2-legeringen blir spröd om den värms upp i en miljö som innehåller svavel, fosfor, bly eller andra metallföroreningar med låg smältpunkt. De huvudsakliga källorna till dessa föroreningar inkluderar markörer, temperaturindikerande färg, fett och vätskor, rök. Denna rökgas måste innehålla låg svavelhalt; till exempel: svavelhalten i naturgas och flytande petroleumgas överstiger inte 0,1 %, svavelhalten i stadsluft överstiger inte 0,25 g/m3, och svavelhalten i bränsle olja inte överstiger 0,5% är kvalificerad.
Gasmiljön i uppvärmningsugnen måste vara en neutral miljö eller en lätt reducerande miljö, och den kan inte fluktuera mellan oxiderande och reducerande. Lågan i ugnen kan inte direkt påverka Hastelloy B-2-legeringen. Samtidigt måste materialet värmas upp till önskad temperatur med den snabbaste uppvärmningshastigheten, vilket innebär att temperaturen på värmeugnen först måste höjas till önskad temperatur, och sedan måste materialet sättas in i ugnen för uppvärmning .
2: Termisk bearbetning
Hastelloy B-2-legering kan varmbearbetas i intervallet 900~1160 grader och bör släckas med vatten efter bearbetning. För att säkerställa bästa korrosionsbeständighet bör glödgning utföras efter varmbearbetning.
3: Kallbearbetning
Kallbearbetad Hastelloy B-2-legering måste genomgå lösningsbehandling. Eftersom det har en mycket högre arbetshärdningshastighet än austenitiskt rostfritt stål, måste formningsutrustningen övervägas noggrant. Om en kallformningsprocess utförs är mellanstegsglödgning nödvändig.
När kallbearbetningsdeformationen överstiger 15 % krävs lösningsbehandling före användning.
4: Värmebehandling
Lösningens värmebehandlingstemperatur bör kontrolleras mellan 1060 och 1080 grader, följt av vattenkylning eller snabb luftkylning när materialtjockleken är över 1,5 mm för att erhålla bästa korrosionsbeständighet. Under alla uppvärmningsoperationer måste försiktighetsåtgärder vidtas för att rengöra materialets yta. Följande frågor bör uppmärksammas vid värmebehandling av Hastelloy-material eller utrustningsdelar: För att förhindra värmebehandlingsdeformation av utrustningsdelar bör förstärkningsringar av rostfritt stål användas; ugnens laddningstemperatur, uppvärmning och kylningstid bör kontrolleras strikt; före laddning av ugnen, värmebehandlingsdelar Förbehandling utförs för att förhindra uppkomsten av termiska sprickor; efter värmebehandling är de värmebehandlade delarna 100 % PT; om termiska sprickor uppstår under värmebehandlingsprocessen och behöver repareras efter att ha polerats och eliminerats, måste en speciell reparationssvetsprocess användas.
5: Avkalkning
Oxiderna på ytan av Hastelloy B-2-legeringen och fläckarna nära svetsarna måste poleras bort med fina slipskivor.
Eftersom Hastelloy B-2-legering är relativt känslig för oxiderande medier, kommer mer kvävehaltiga gaser att produceras under betningsprocessen.
6: Bearbetning
Hastelloy B-2-legering måste bearbetas i glödgat tillstånd, och en tydlig förståelse av dess arbetshärdning måste antas. Till exempel, jämfört med standard austenitiskt rostfritt stål, måste en lägre ytskärhastighet användas, och det härdade lagret på ytan måste användas. Större matningsmängd och håller verktyget i kontinuerligt arbetstillstånd.
Svetsmetallen och den värmepåverkade zonen i Hastelloy B-2-legeringen är Mo-fattiga på grund av den lätta utfällningen av fasen, som är benägen för intergranulär korrosion. Därför bör svetsprocessen för Hastelloy B-2-legering vara noggrant formulerad och strikt kontrollerad. Den allmänna svetsprocessen är som följer: svetsmaterialet är ERNiMo-7; svetsmetoden är GTAW; mellanskiktstemperaturen kontrolleras så att den inte är mer än 120 grader; svetstrådens diameter är φ2,4, φ3,2; svetsströmmen är 90~150A. Samtidigt, före svetsning, ska svetstråden, spåret på de svetsade delarna och intilliggande delar dekontamineras och avfettas.
Värmeledningsförmågan för Hastelloy B-2-legering är mycket mindre än för stål. Om ett enda V-format spår väljs bör spårets vinkel vara cirka 70 grader och en lägre värmetillförsel bör användas.
Värmebehandling efter svetsning kan eliminera kvarvarande spänningar och förbättra motståndskraften mot spänningskorrosion.
2: Hastelloy C-276
1. Korrosionsbeständighet
Hastelloy C-276 metall är en nickel-molybden-krom-järn-volfram nickel-baserad legering. Det är ett av de mest korrosionsbeständiga moderna metallmaterialen. Huvudsakligen resistent mot vått klor, olika oxiderande klorider, kloridsaltlösningar, svavelsyra och oxiderande salter, och har god korrosionsbeständighet i låg- och medeltemperatur saltsyra. Därför har det under de senaste trettio åren använts i stor utsträckning i hårda korrosiva miljöer, såsom kemisk industri, petrokemisk industri, rökgasavsvavling, massa- och papperstillverkning, miljöskydd och andra industriområden.
De olika korrosionsdata för Hastelloy C-27 nickelbaserad legering är typiska, men de kan inte användas som specifikationer, särskilt i okända miljöer, och material måste väljas efter testning. Det finns inte tillräckligt med Cr i Hastelloy C-27 nickelbaserad legering för att motstå korrosion i starkt oxiderande miljöer, såsom varm koncentrerad salpetersyra. Tillverkningen av denna legering är huvudsakligen för kemiska processmiljöer, särskilt i närvaro av blandade syror, såsom utloppsröret för rökgasavsvavlingssystem. Följande tabell visar korrosionsjämförelsen av fyra legeringar i olika miljöer.
testsituation. (Alla svetsprover använder autogen volframbågsvetsning)
Jämförande korrosionstest av fyra metaller i olika miljöer
Testmiljö (kokande) Korrosionshastighet (mm/)
Typisk 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Basic metal specimen Svetsprover Basic metal specimen Svetsprover Basic metal specimen Basic metal specimen Svetsprover
20% ättiksyra 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45 % myrsyra 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10 % oxalsyra 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% fosforsyra 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10 % sulfaminsyra 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10 % svavelsyra 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
10 % natriumbikarbonat 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
