Den mest omfattende introduksjonen til ulike varianter av Hastelloy-legeringer
Hastelloy-legering
introduksjon
Hastelloy er en type nikkelbasert legering. Den er for tiden delt inn i tre serier: B, C og G. Den brukes hovedsakelig til sterk korrosjon som ikke kan brukes i jernbasert Cr-Ni eller Cr-Ni-Mo rustfritt stål, ikke-metalliske materialer osv. Det har blitt mye brukt i petroleum, kjemisk industri, miljøvern og mange andre felt i utlandet. Karakterene og typiske brukssituasjoner er vist i tabellen nedenfor.
Hastelloy karakterer
For å forbedre korrosjonsmotstanden og kald- og varmebearbeidingsegenskapene til Hastelloy, har Hastelloy gjort tre store forbedringer. Utviklingsprosessen er som følger: Referanse:
B-serie: 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 brukte materialene for tiden er N10665 (B-2), N10276 (C-276), N06022 (C-22), N06455 (C-4) og N06985 ( G-3). Tredjegenerasjonsmaterialene N10675 (B-3), N10629 (B-4) og N06059 (C-59) er i kampanjestadiet. På grunn av fremskritt innen metallurgisk teknologi, har flere merker av såkalt "super rustfritt stål" som inneholder ~6% Mo dukket opp de siste årene, og erstattet G-seriens legeringer, noe som forårsaker en rask nedgang i produksjonen og bruken av G-seriens legeringer.
2. Typisk kjemisk sammensetning av Hastelloy-legering
kjemisk sammensetning av materialet
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Base Mindre enn eller lik 1.0 26.0~30 Mindre enn eller lik 2.{{ 10}} Mindre enn eller lik 0.02 Mindre enn eller lik 0.10 Mindre enn eller lik 1,0 Mindre enn eller lik 1,0 Mindre enn eller lik 0,04 Mindre enn eller lik 0,03
N10276 (C-276) Base 14.5~16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.{{ 12}} Mindre enn eller lik 0.01 Mindre enn eller lik {{20}}.08 Mindre enn eller lik 2,5 Mindre enn eller lik 1.0 Mindre enn eller lik 0,04 Mindre enn eller lik 0.03 3.0~ 4,5 Mindre enn eller lik 0,035
N06007 (G-3) Base 21.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 Mindre enn eller lik 0.015 Mindre enn eller lik 1.0 Mindre enn eller lik 5. 0 Mindre enn eller lik 1,0 Mindre enn eller lik 0,04 Mindre enn eller lik 0,03 Mindre enn eller lik 1.5 1.5~2.5 Mindre enn eller lik 0.50
3. Referanse til mekaniske egenskaper:
De mekaniske egenskapene til Hastelloy er svært enestående. Den har egenskapene til høy styrke og høy seighet, så den er vanskelig å maskinere. Dessuten er dens tøyningsherdingstendens ekstremt sterk. Når deformasjonshastigheten når 15 %, er den omtrent 18-8 det dobbelte av rustfritt stål. Hastelloy har også en middels temperatur sensibiliseringssone, og dens sensibiliseringstendens øker med økningen i deformasjonshastigheten. Når temperaturen er høy, absorberer Hastelloy lett skadelige elementer, noe som fører til at dens mekaniske egenskaper og korrosjonsbestandighet reduseres.
4. Vanlig brukte Hastelloy-legeringer
1: Hastelloy B-2 legering (Hastelloy B-2 legering)
1. Korrosjonsbestandighet
Hastelloy B-2-legering er en Ni-Mo-legering med ekstremt lavt innhold av karbon og silisium. Det reduserer utfellingen av karbider og andre faser i sveise- og varmepåvirket sone, og sikrer dermed at selv under sveiseforhold Også har god korrosjonsbestandighet.
Som vi alle vet, har Hastelloy B-2-legering utmerket korrosjonsmotstand i ulike reduserende medier og tåler korrosjon ved enhver temperatur og konsentrasjon av saltsyre under normalt trykk. Den har utmerket korrosjonsbestandighet i ikke-luftet middels konsentrasjon ikke-oksiderende svovelsyre, forskjellige konsentrasjoner av fosforsyre, høytemperatur eddiksyre, maursyre og andre organiske syrer, bromsyre og hydrogenkloridgasser. Samtidig er den også motstandsdyktig mot korrosjon fra halogenkatalysatorer. Derfor brukes Hastelloy B-2-legering vanligvis i en rekke tøffe petroleums- og kjemiske prosesser, for eksempel destillasjon og konsentrasjon av saltsyre; alkylering av etylbenzen og lavtrykksoksosyntese av eddiksyre og andre produksjonsprosesser.
Ved industriell bruk av Hastelloy B-2-legering i mange år har det imidlertid blitt funnet at: (1) Hastelloy B-2-legering har to sensibiliseringssoner som har en betydelig innvirkning på motstanden mot intergranulær korrosjon: høytemperatursonen på 1200 ~ 1300 grader og 550 graders sensibiliseringssone. ~900 grader middels temperatursone; (2) På grunn av dendrittsegregering i sveisemetallet og varmepåvirket sone av Hastelloy B-2-legering, utfelles intermetalliske faser og karbider langs korngrensene, noe som gjør dem mer følsomme for intergranulær korrosjon; (3) Hastelloy B-2-legering har dårlig termisk stabilitet ved middels temperatur. Når jerninnholdet i Hastelloy B-2-legeringen faller under 2 %, er legeringen følsom for transformasjonen av betafasen (dvs. Ni4Mo-fasen, en ordnet intermetallisk forbindelse). Når legeringen holder seg i temperaturområdet 650 ~ 750 grader i litt lengre tid, genereres fasen umiddelbart. Eksistensen av fase reduserer seigheten til Hastelloy B-2-legeringen, noe som gjør den følsom for spenningskorrosjon, og forårsaker til og med at Hastelloy B-2-legeringen blir skadet under råvareproduksjon (som varmvalsing) og produksjonsprosess for utstyr (som for eksempel Hastelloy B-2 legeringsutstyr etter sveising overordnet varmebehandling) og Hastelloy B-2 legeringsutstyr sprekker i servicemiljøet. I dag er standard testmetoden utpekt av mitt land og andre land rundt om i verden for intergranulær korrosjonsmotstand til Hastelloy B-2-legering den normale trykkkokende saltsyremetoden, og evalueringsmetoden er vekttapsmetoden. Siden Hastelloy B-2-legering er en legering som er motstandsdyktig mot saltsyrekorrosjon, er den normale trykkkokende saltsyremetoden ganske ufølsom for å teste den intergranulære korrosjonstendensen til Hastelloy B-2-legering. Innenlandske vitenskapelige forskningsinstitusjoner brukte høytemperatur saltsyremetode for å studere Hastelloy B-2-legering og fant ut at korrosjonsmotstanden til Hastelloy B-2-legering ikke bare avhenger av dens kjemiske sammensetning, men også av dens termiske prosesskontrollprosess. Når den termiske prosesseringsprosessen er feilkontrollert, vokser ikke bare kornene av Hastelloy B-2-legering, men også den høye Mo σ-fasen utfelles mellom kornene. På dette tidspunktet reduseres motstanden mot intergranulær korrosjon av Hastelloy B-2-legering betydelig. , i høytemperatur-saltsyretesten skilte korngrensens etsedybde for den grovkornede platen og den normale platen seg omtrent to ganger.
2. Fysisk ytelsesreferanse
De fysiske egenskapene til Hastelloy B-2-legering er vist i tabellen nedenfor.
Tetthet: 9,2 g/cm3, smeltepunkt: 1330~1380 grader, magnetisk permeabilitet: (grad, RT) Mindre enn eller lik 1,001
Fysiske egenskaper
Temperatur ( grad ) Spesifikk varme (J/kg-k) Termisk konduktivitetskoeffisient (W/mk) Resistivitet (μΩcm) Elastisk modul (Gpa) Termisk ekspansjonskoeffisient fra romtemperatur til 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. Kjemisk sammensetning
kjemisk oppbygning
Element Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Minimumsmargin {{0}}.4 1.6 26.0
Maksimalt 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0 .02 0.010
4. Mekaniske egenskaper
De generelle mekaniske egenskapene til Hastelloy B-2-legering er vist i de to følgende tabellene
Minimumsverdier for mekaniske egenskaper ved romtemperatur (se DIN/ASTM-standarder)
Produktform Dimensjoner (mm) {{0}},2% Flytegrense (Mpa) 1,0% Flytegrense (Mpa) Strekkfasthet (Mpa) Forlengelse A5 % Brinell hardhet HB Kornstørrelse (μm)
Kaldvalset bånd Mindre enn eller lik 5 340 380 755 40 250 127
Varmvalset plate 5~65 214
Stang 325 370 745 - -
Rør 340 360 755 - -
ASTM Standard 350 - 760 241 Samme som ovenfor
Minimumsverdier for mekaniske egenskaper ved høye temperaturer
Produktform {{0}},2 % flytegrense (Mpa) grad 1,0 % flytegrense (Mpa) grad
100 200 300 400 100 200 300 400
Brett 315 285 270 255 355 325 310 295
Rør
Stang 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Produksjon og varmebehandling
1: Oppvarming
For Hastelloy B{{0}} legering er det svært viktig at overflaten holdes ren og fri for forurensninger før og under oppvarming. Hastelloy B-2-legering vil bli sprø hvis den varmes opp i et miljø som inneholder svovel, fosfor, bly eller andre metallforurensninger med lavt smeltepunkt. Hovedkildene til disse forurensningene inkluderer markeringsmerker, temperatur som indikerer maling, fett og væsker, røyk. Denne røykgassen må inneholde lavt svovelinnhold; for eksempel: svovelinnholdet i naturgass og flytende petroleumsgass overstiger ikke 0,1 %, svovelinnholdet i byluft overstiger ikke 0,25 g/m3, og svovelinnholdet i drivstoff olje ikke overstiger 0,5 % er kvalifisert.
Det kreves at gassmiljøet i varmeovnen er et nøytralt miljø eller et lett reduserende miljø, og det kan ikke svinge mellom oksiderende og reduserende. Flammen i ovnen kan ikke direkte påvirke Hastelloy B-2-legeringen. Samtidig må materialet varmes opp til ønsket temperatur med raskeste oppvarmingshastighet, noe som betyr at temperaturen på varmeovnen først må heves til ønsket temperatur, og deretter må materialet settes inn i ovnen for oppvarming .
2: Termisk prosessering
Hastelloy B-2-legering kan varmebehandles i området 900~1160 grader, og bør bråkjøles med vann etter prosessering. For å sikre best mulig korrosjonsbestandighet, bør gløding utføres etter varmbearbeiding.
3: Kald behandling
Kaldbearbeidet Hastelloy B-2-legering må gjennomgå løsningsbehandling. Siden det har en mye høyere arbeidsherdehastighet enn austenittisk rustfritt stål, må formingsutstyret vurderes nøye. Hvis en kaldformingsprosess utføres, er mellomtrinnsgløding nødvendig.
Når kaldbearbeidingsdeformasjonen overstiger 15 %, er løsningsbehandling nødvendig før bruk.
4: Varmebehandling
Oppløsningens varmebehandlingstemperatur bør kontrolleres mellom 1060 og 1080 grader, etterfulgt av vannkjøling eller rask luftkjøling når materialtykkelsen er over 1,5 mm for å oppnå best mulig korrosjonsmotstand. Under enhver oppvarming må det tas forholdsregler for å rengjøre overflaten av materialet. Følgende forhold bør tas hensyn til ved varmebehandling av Hastelloy-materialer eller utstyrsdeler: For å forhindre varmebehandlingsdeformasjon av utstyrsdeler, bør forsterkende ringer i rustfritt stål brukes; ovnens belastningstemperatur, oppvarming og kjøletid bør kontrolleres strengt; før lasting av ovnen, varmebehandlingsdeler Forbehandling utføres for å forhindre forekomst av termiske sprekker; etter varmebehandling er de varmebehandlede delene 100% PT; hvis termiske sprekker oppstår under varmebehandlingsprosessen og må repareres etter å ha blitt polert og eliminert, må en spesiell reparasjonssveiseprosess brukes.
5: Avkalking
Oksydene på overflaten av Hastelloy B-2-legeringen og flekkene nær sveisene må poleres bort med fine slipeskiver.
Siden Hastelloy B-2-legering er relativt følsom for oksiderende medier, vil det produseres flere nitrogenholdige gasser under beiseprosessen.
6: Maskinering
Hastelloy B-2-legering må maskineres i glødet tilstand, og en klar forståelse av dens arbeidsherding må tas i bruk. For eksempel, sammenlignet med standard austenittisk rustfritt stål, må det brukes en lavere overflateskjærehastighet, og det herdede laget på overflaten må brukes. Større matemengde og holder verktøyet i kontinuerlig arbeidstilstand.
Sveisemetallet og den varmepåvirkede sonen til Hastelloy B-2-legeringen er Mo-fattig på grunn av lett utfelling av fase, som er utsatt for intergranulær korrosjon. Derfor bør sveiseprosessen til Hastelloy B-2-legering være nøye formulert og strengt kontrollert. Den generelle sveiseprosessen er som følger: sveisematerialet er ERNiMo-7; sveisemetoden er GTAW; mellomlagstemperaturen kontrolleres til ikke å være mer enn 120 grader; sveisetrådens diameter er φ2.4, φ3.2; sveisestrømmen er 90~150A. Samtidig, før sveising, bør sveisetråden, sporet til de sveisede delene og tilstøtende deler dekontamineres og avfettes.
Den termiske ledningsevnen til Hastelloy B-2-legering er mye mindre enn for stål. Hvis et enkelt V-formet spor velges, bør sporvinkelen være ca. 70 grader, og en lavere varmetilførsel bør brukes.
Varmebehandling etter sveising kan eliminere restspenning og forbedre motstand mot spenningskorrosjon.
2: Hastelloy C-276
1. Korrosjonsbestandighet
Hastelloy C-276-metall er en nikkel-molybden-krom-jern-wolfram nikkel-basert legering. Det er et av de mest korrosjonsbestandige moderne metallmaterialene. Hovedsakelig motstandsdyktig mot vått klor, ulike oksiderende klorider, kloridsaltløsninger, svovelsyre og oksiderende salter, og har god korrosjonsbestandighet i saltsyre ved lav og middels temperatur. Derfor har den i løpet av de siste tretti årene blitt mye brukt i tøffe korrosive miljøer, som kjemisk industri, petrokjemisk industri, røykgassavsvovling, papirmasse- og papirproduksjon, miljøvern og andre industriområder.
De ulike korrosjonsdataene til Hastelloy C-27 nikkelbasert legering er typiske, men de kan ikke brukes som spesifikasjoner, spesielt i ukjente miljøer, og materialer må velges etter testing. Det er ikke nok Cr i Hastelloy C-27 nikkelbasert legering til å motstå korrosjon i sterkt oksiderende miljøer, for eksempel varm konsentrert salpetersyre. Produksjonen av denne legeringen er hovedsakelig for kjemiske prosessmiljøer, spesielt i nærvær av blandede syrer, slik som utslippsrøret til røykgassavsvovlingssystemer. Tabellen nedenfor viser korrosjonssammenligningen av fire legeringer i forskjellige miljøer.
testsituasjon. (Alle sveiseprøver bruker autogen wolframbuesveising)
Sammenlignende korrosjonstest av fire metaller i forskjellige miljøer
Testmiljø (koking) Korrosjonshastighet (mm/)
Typisk 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Grunnleggende metallprøve Sveiseprøve Grunnleggende metallprøve Sveiseprøve Grunnleggende metallprøve Grunnmetallprøve Sveiseprøve
20% eddiksyre 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45 % maursyre 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10 % oksalsyre 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% fosforsyre 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10 % sulfaminsyre 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10 % svovelsyre 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
