Pengenalan paling komprehensif kepada pelbagai jenis aloi Hastelloy
Aloi hastelloy
I. Pengenalan
Hastelloy ialah sejenis aloi berasaskan nikel. Ia kini dibahagikan kepada tiga siri: B, C, dan G. Ia digunakan terutamanya untuk kakisan kuat yang tidak boleh digunakan dalam keluli tahan karat Cr-Ni atau Cr-Ni-Mo berasaskan besi, bahan bukan logam, dll. Ia telah digunakan secara meluas dalam petroleum, industri kimia, perlindungan alam sekitar dan banyak bidang lain di luar negara. Gred dan situasi penggunaan biasa ditunjukkan dalam jadual di bawah.
Gred Hastelloy
Untuk meningkatkan rintangan kakisan dan sifat kerja sejuk dan panas Hastelloy, Hastelloy telah membuat tiga penambahbaikan utama. Proses pembangunan adalah seperti berikut: Rujukan:
Siri B: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
Siri C: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
Siri G: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)
Bahan yang paling banyak digunakan pada masa ini ialah N10665 (B-2), N10276 (C-276), N06022 (C-22), N06455 (C-4) dan N06985 ( G-3). Bahan generasi ketiga N10675 (B-3), N10629 (B-4) dan N06059 (C-59) sedang dalam peringkat promosi. Disebabkan oleh kemajuan teknologi metalurgi, pelbagai jenama yang dipanggil "keluli tahan karat super" yang mengandungi ~6% Mo telah muncul dalam beberapa tahun kebelakangan ini, menggantikan aloi siri G, menyebabkan penurunan pesat dalam pengeluaran dan penggunaan aloi siri G.
2. Komposisi kimia biasa aloi Hastelloy
komposisi kimia bahan
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Asas Kurang daripada atau sama dengan 1.0 26.0~30 Kurang daripada atau sama dengan 2.{{ 10}} Kurang daripada atau sama dengan 0.02 Kurang daripada atau sama dengan 0.10 Kurang daripada atau sama dengan 1.0 Kurang daripada atau sama dengan 1.0 Kurang daripada atau sama dengan 0.04 Kurang daripada atau sama dengan 0.03
N10276 (C-276) Pangkalan 14.5~16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.{{ 12}} Kurang daripada atau sama dengan 0.01 Kurang daripada atau sama dengan {{20}}.08 Kurang daripada atau sama dengan 2.5 Kurang daripada atau sama dengan 1.0 Kurang daripada atau sama dengan 0.04 Kurang daripada atau sama dengan 0.03 3.0~ 4.5 Kurang daripada atau sama dengan 0.035
N06007 (G-3) Pangkalan 21.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 Kurang daripada atau sama dengan 0.015 Kurang daripada atau sama dengan 1.0 Kurang daripada atau sama dengan 5. 0 Kurang daripada atau sama dengan 1.0 Kurang daripada atau sama dengan 0.04 Kurang daripada atau sama dengan 0.03 Kurang daripada atau sama dengan 1.5 1.5~2.5 Kurang daripada atau sama dengan 0.50
3. Rujukan sifat mekanikal:
Sifat mekanikal Hastelloy sangat cemerlang. Ia mempunyai ciri-ciri kekuatan tinggi dan keliatan tinggi, jadi sukar untuk dimesin. Selain itu, kecenderungan pengerasan terikan adalah sangat kuat. Apabila kadar ubah bentuk mencapai 15%, ia adalah kira-kira 18-8 Dua kali ganda daripada keluli tahan karat. Hastelloy juga mempunyai zon pemekaan suhu sederhana, dan kecenderungan pemekaannya meningkat dengan peningkatan kadar ubah bentuk. Apabila suhu tinggi, Hastelloy mudah menyerap unsur berbahaya, menyebabkan sifat mekanikal dan rintangan kakisannya berkurangan.
4. Aloi Hastelloy yang biasa digunakan
1: Aloi Hastelloy B-2 (aloi Hastelloy B-2)
1. Rintangan kakisan
Aloi Hastelloy B-2 ialah aloi Ni-Mo dengan kandungan karbon dan silikon yang sangat rendah. Ia mengurangkan pemendakan karbida dan fasa lain dalam zon kimpalan dan terjejas haba, dengan itu memastikan bahawa walaupun dalam keadaan kimpalan Juga mempunyai rintangan kakisan yang baik.
Seperti yang kita sedia maklum, aloi Hastelloy B-2 mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik dalam pelbagai media penurun dan boleh menahan kakisan pada sebarang suhu dan kepekatan asid hidroklorik di bawah tekanan normal. Ia mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik dalam asid sulfurik bukan pengoksida kepekatan sederhana tidak berudara, pelbagai kepekatan asid fosforik, asid asetik suhu tinggi, asid formik dan asid organik lain, asid bromik dan gas hidrogen klorida. Pada masa yang sama, ia juga tahan kakisan oleh pemangkin halogen. Oleh itu, aloi Hastelloy B-2 biasanya digunakan dalam pelbagai proses petroleum dan kimia yang keras, seperti penyulingan dan kepekatan asid hidroklorik; pengalkilasi etilbenzena dan sintesis oxo tekanan rendah asid asetik dan proses pengeluaran lain.
Walau bagaimanapun, dalam aplikasi industri aloi Hastelloy B-2 selama bertahun-tahun, didapati bahawa: (1) Aloi Hastelloy B-2 mempunyai dua zon pemekaan yang mempunyai kesan yang besar terhadap rintangan kepada antara butiran. kakisan: zon suhu tinggi 1200 ~ 1300 darjah dan zon pemekaan 550 darjah. ~900 darjah zon suhu sederhana; (2) Disebabkan pengasingan dendrit dalam logam kimpalan dan zon terjejas haba aloi Hastelloy B-2, fasa antara logam dan karbida mendakan di sepanjang sempadan butiran, menjadikannya lebih sensitif kepada kakisan antara butiran ; (3) Aloi Hastelloy B-2 mempunyai kestabilan terma suhu sederhana yang lemah. Apabila kandungan besi dalam aloi Hastelloy B-2 turun di bawah 2%, aloi itu sensitif kepada perubahan fasa beta (iaitu, fasa Ni4Mo, sebatian antara logam tersusun). Apabila aloi kekal dalam julat suhu 650~750 darjah untuk masa yang lebih lama, fasa dijana serta-merta. Kewujudan fasa mengurangkan keliatan aloi Hastelloy B-2, menjadikannya sensitif kepada kakisan tegasan, malah menyebabkan aloi Hastelloy B-2 rosak semasa pengeluaran bahan mentah (seperti proses penggulungan panas) dan proses pembuatan peralatan (seperti peralatan aloi Hastelloy B-2 rawatan haba keseluruhan selepas kimpalan) dan peralatan aloi Hastelloy B-2 retak dalam persekitaran perkhidmatan. Pada masa kini, kaedah ujian standard yang ditetapkan oleh negara saya dan negara lain di seluruh dunia untuk rintangan kakisan antara butiran aloi Hastelloy B-2 ialah kaedah asid hidroklorik mendidih tekanan biasa, dan kaedah penilaian ialah kaedah penurunan berat badan. Memandangkan aloi Hastelloy B-2 ialah aloi yang tahan terhadap kakisan asid hidroklorik, kaedah asid hidroklorik mendidih tekanan biasa agak tidak sensitif untuk menguji kecenderungan kakisan antara butiran aloi Hastelloy B-2. Institusi penyelidikan saintifik domestik menggunakan kaedah asid hidroklorik suhu tinggi untuk mengkaji aloi Hastelloy B-2 dan mendapati bahawa rintangan kakisan aloi Hastelloy B-2 bukan sahaja bergantung pada komposisi kimianya, tetapi juga bergantung pada termanya. proses kawalan pemprosesan. Apabila proses pemprosesan haba dikawal secara tidak betul, butiran aloi Hastelloy B-2 bukan sahaja tumbuh, tetapi juga fasa Mo σ yang tinggi memendakan antara butiran. Pada masa ini, rintangan terhadap kakisan antara butiran aloi Hastelloy B-2 berkurangan dengan ketara. , dalam ujian asid hidroklorik suhu tinggi, kedalaman goresan sempadan bijian plat berbutir kasar dan plat biasa berbeza kira-kira dua kali.
2. Rujukan prestasi fizikal
Sifat fizikal aloi Hastelloy B-2 ditunjukkan dalam jadual di bawah.
Ketumpatan: 9.2g/cm3, takat lebur: 1330~1380 darjah, kebolehtelapan magnet: (darjah , RT) Kurang daripada atau sama dengan 1.001
Ciri-ciri fizikal
Suhu ( darjah ) Haba tentu (J/kg-k) Pekali kekonduksian terma (W/mk) Kerintangan (μΩcm) Modulus keanjalan (Gpa) Pekali pengembangan terma dari suhu bilik ke 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. Komposisi kimia
komposisi kimia
Elemen Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Jidar minimum {{0}}.4 1.6 26.0
Maksimum 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0 .02 0.010
4. Sifat mekanikal
Sifat mekanikal am aloi Hastelloy B-2 ditunjukkan dalam dua jadual berikut
Nilai sifat mekanikal minimum pada suhu bilik (rujuk piawaian DIN/ASTM)
Bentuk produk Dimensi (mm) {{0}}.2% Kekuatan hasil (Mpa) 1.0% Kekuatan hasil (Mpa) Kekuatan tegangan (Mpa) Pemanjangan A5 % Kekerasan Brinell HB Saiz butiran (μm)
Jalur canai sejuk Kurang daripada atau sama dengan 5 340 380 755 40 250 127
Plat canai panas 5~65 214
Rod 325 370 745 - -
Tiub 340 360 755 - -
Piawaian ASTM 350 - 760 241 Sama seperti di atas
Nilai sifat mekanikal minimum pada suhu tinggi
Bentuk produk {{0}}.2% kekuatan hasil (Mpa) darjah 1.0% kekuatan hasil (Mpa) darjah
100 200 300 400 100 200 300 400
Papan 315 285 270 255 355 325 310 295
tiub
Rod 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Pembuatan dan rawatan haba
1: Pemanasan
Untuk aloi Hastelloy B{{0}}, adalah sangat penting untuk memastikan permukaan sentiasa bersih dan bebas daripada bahan cemar sebelum dan semasa pemanasan. Aloi Hastelloy B-2 akan menjadi rapuh jika dipanaskan dalam persekitaran yang mengandungi sulfur, fosforus, plumbum atau bahan cemar logam takat lebur rendah yang lain. Sumber utama bahan cemar ini termasuk tanda penanda, cat yang menunjukkan suhu, gris dan cecair, asap. Gas serombong ini mesti mengandungi sulfur rendah; contohnya: kandungan sulfur gas asli dan gas petroleum cecair tidak melebihi 0.1%, kandungan sulfur udara bandar tidak melebihi 0.25g/m3, dan kandungan sulfur bahan api minyak tidak melebihi 0.5% adalah layak.
Persekitaran gas relau pemanasan diperlukan untuk menjadi persekitaran neutral atau persekitaran pengurangan ringan, dan ia tidak boleh berubah-ubah antara pengoksidaan dan pengurangan. Nyalaan dalam relau tidak boleh menjejaskan aloi Hastelloy B-2 secara langsung. Pada masa yang sama, bahan mesti dipanaskan ke suhu yang diperlukan pada kelajuan pemanasan terpantas, yang bermaksud bahawa suhu relau pemanasan mesti dinaikkan terlebih dahulu ke suhu yang diperlukan, dan kemudian bahan mesti dimasukkan ke dalam relau untuk pemanasan. .
2: Pemprosesan terma
Aloi Hastelloy B-2 boleh diproses secara panas dalam julat 900~1160 darjah, dan harus dipadamkan dengan air selepas diproses. Untuk memastikan rintangan kakisan yang terbaik, penyepuhlindapan perlu dilakukan selepas kerja panas.
3: Pemprosesan sejuk
Aloi Hastelloy B-2 kerja sejuk mesti menjalani rawatan penyelesaian. Oleh kerana ia mempunyai kadar pengerasan kerja yang jauh lebih tinggi daripada keluli tahan karat austenit, peralatan pembentuk mesti dipertimbangkan dengan teliti. Jika proses pembentukan sejuk dilakukan, penyepuhlindapan antara peringkat diperlukan.
Apabila ubah bentuk kerja sejuk melebihi 15%, rawatan penyelesaian diperlukan sebelum digunakan.
4: Rawatan haba
Suhu rawatan haba larutan hendaklah dikawal antara 1060 dan 1080 darjah, diikuti dengan pelindapkejutan penyejukan air atau penyejukan udara yang cepat apabila ketebalan bahan melebihi 1.5mm untuk mendapatkan rintangan kakisan yang terbaik. Semasa sebarang operasi pemanasan, langkah berjaga-jaga mesti diambil untuk membersihkan permukaan bahan. Isu-isu berikut harus diberi perhatian apabila rawatan haba bahan atau bahagian peralatan Hastelloy: Untuk mengelakkan ubah bentuk rawatan haba bahagian peralatan, gelang pengukuh keluli tahan karat harus digunakan; suhu memuatkan relau, masa pemanasan dan penyejukan hendaklah dikawal dengan ketat; sebelum memuatkan relau, bahagian rawatan haba Pra-rawatan dijalankan untuk mengelakkan berlakunya keretakan haba; selepas rawatan haba, bahagian yang dirawat haba adalah 100% PT; jika keretakan haba berlaku semasa proses rawatan haba dan perlu dibaiki selepas digilap dan dihapuskan, proses kimpalan pembaikan khas mesti digunakan.
5: Menyahkerak
Oksida pada permukaan aloi Hastelloy B-2 dan kotoran berhampiran kimpalan mesti digilap dengan roda pengisar halus.
Memandangkan aloi Hastelloy B-2 agak sensitif kepada media pengoksidaan, lebih banyak gas yang mengandungi nitrogen akan dihasilkan semasa proses penjerukan.
6: Pemesinan
Aloi Hastelloy B-2 mesti dimesin dalam keadaan anil dan pemahaman yang jelas tentang pengerasan kerjanya mesti diterima pakai. Sebagai contoh, berbanding dengan keluli tahan karat austenit standard, kelajuan pemotongan permukaan yang lebih perlahan mesti digunakan, dan lapisan keras pada permukaan mesti digunakan. Jumlah suapan yang lebih besar dan memastikan alat dalam keadaan kerja yang berterusan.
Logam kimpalan dan zon terjejas haba bagi aloi Hastelloy B-2 adalah Mo-poor disebabkan oleh pemendakan fasa yang mudah, yang terdedah kepada kakisan antara butiran. Oleh itu, proses kimpalan aloi Hastelloy B-2 hendaklah dirumus dengan teliti dan dikawal dengan ketat. Proses kimpalan am adalah seperti berikut: bahan kimpalan ialah ERNiMo-7; kaedah kimpalan ialah GTAW; suhu interlayer dikawal tidak lebih daripada 120 darjah; diameter wayar kimpalan ialah φ2.4, φ3.2; arus kimpalan ialah 90~150A. Pada masa yang sama, sebelum mengimpal, dawai kimpalan, alur bahagian yang dikimpal dan bahagian bersebelahan hendaklah dinyahkontaminasi dan degreased.
Kekonduksian terma aloi Hastelloy B-2 jauh lebih kecil daripada keluli. Jika satu alur berbentuk V dipilih, sudut alur hendaklah kira-kira 70 darjah, dan input haba yang lebih rendah harus digunakan.
Rawatan haba selepas kimpalan boleh menghapuskan tekanan sisa dan meningkatkan rintangan keretakan kakisan tegasan.
2: Hastelloy C-276
1. Rintangan kakisan
Logam Hastelloy C-276 ialah aloi berasaskan nikel-molibdenum-kromium-besi-tungsten nikel. Ia adalah salah satu bahan logam moden yang paling tahan kakisan. Terutamanya tahan terhadap klorin basah, pelbagai klorida pengoksidaan, larutan garam klorida, asid sulfurik dan garam pengoksida, dan mempunyai rintangan kakisan yang baik dalam asid hidroklorik suhu rendah dan sederhana. Oleh itu, dalam tempoh tiga puluh tahun yang lalu, ia telah digunakan secara meluas dalam persekitaran menghakis yang keras, seperti industri kimia, industri petrokimia, penyahsulfuran gas serombong, pembuatan pulpa dan kertas, perlindungan alam sekitar dan bidang perindustrian lain.
Pelbagai data kakisan aloi berasaskan nikel Hastelloy C-27 adalah tipikal, tetapi ia tidak boleh digunakan sebagai spesifikasi, terutamanya dalam persekitaran yang tidak diketahui dan bahan mesti dipilih selepas ujian. Tidak cukup Cr dalam aloi berasaskan nikel Hastelloy C-27 untuk menahan kakisan dalam persekitaran pengoksidaan yang kuat, seperti asid nitrik pekat panas. Pengeluaran aloi ini adalah terutamanya untuk persekitaran proses kimia, terutamanya dengan kehadiran asid campuran, seperti paip pelepasan sistem penyahsulfuran gas serombong. Jadual berikut menunjukkan perbandingan kakisan empat aloi dalam persekitaran yang berbeza.
situasi ujian. (Semua sampel kimpalan menggunakan kimpalan arka tungsten autogenous)
Ujian kakisan perbandingan empat logam dalam persekitaran yang berbeza
Persekitaran ujian (mendidih) Kadar kakisan (mm/)
Biasa 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Spesimen logam asas Spesimen kimpalan Spesimen logam asas Spesimen kimpalan Spesimen logam asas Spesimen logam asas Spesimen kimpalan
20% asid asetik 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45% asid formik 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10% asid oksalik 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% asid fosforik 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10% asid sulfamik 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10% asid sulfurik 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
10% natrium bikarbonat 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
