L'introduzione più completa alle varie varietà di leghe Hastelloy
Lega Hastelloy
I. Introduzione
Hastelloy è un tipo di lega a base di nichel. Attualmente è diviso in tre serie: B, C e G. Viene utilizzato principalmente per la corrosione forte che non può essere utilizzata in acciaio inossidabile Cr-Ni o Cr-Ni-Mo a base di ferro, materiali non metallici, ecc. è stato ampiamente utilizzato nel petrolio, nell'industria chimica, nella protezione ambientale e in molti altri campi all'estero. I suoi gradi e le situazioni tipiche di utilizzo sono mostrati nella tabella seguente.
Gradi Hastelloy
Per migliorare la resistenza alla corrosione e le proprietà di lavorazione a freddo e a caldo di Hastelloy, Hastelloy ha apportato tre importanti miglioramenti. Il processo di sviluppo è il seguente: Riferimento:
Serie B: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
Serie C: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
Serie G: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)
I materiali attualmente più utilizzati sono N10665 (B-2), N10276 (C-276), N06022 (C-22), N06455 (C-4) e N06985 ( G-3). I materiali di terza generazione N10675 (B-3), N10629 (B-4) e N06059 (C-59) sono in fase di promozione. A causa del progresso della tecnologia metallurgica, negli ultimi anni sono apparse numerose marche del cosiddetto "super acciaio inossidabile" contenente circa il 6% di Mo, in sostituzione delle leghe della serie G, causando un rapido declino nella produzione e nell'uso delle leghe della serie G.
2. Composizione chimica tipica della lega Hastelloy
composizione chimica del materiale
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Base Minore o uguale a 1.0 26.0~30 Minore o uguale a 2.{{ 10}} Inferiore o uguale a 0.02 Inferiore o uguale a 0.10 Inferiore o uguale a 1.0 Inferiore o uguale a 1.0 Meno maggiore o uguale a 0,04 minore o uguale a 0,03
N10276 (C-276) Base 14,5~16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.{{ 12}} Inferiore o uguale a 0.01 Inferiore o uguale a {{20}}.08 Inferiore o uguale a 2,5 Inferiore a o uguale a 1.0 Inferiore o uguale a 0,04 Inferiore o uguale a 0.03 3.0~ 4,5 Inferiore o uguale a 0,035
N06007 (Sol-3) Base 21.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 Minore o uguale a 0.015 Minore o uguale a 1.0 Minore o uguale a 5. 0 Inferiore o uguale a 1,0 Inferiore o uguale a 0,04 Inferiore o uguale a 0,03 Inferiore o uguale a 1.5 1.5~2,5 Inferiore o uguale a 0,50
3. Riferimento alle proprietà meccaniche:
Le proprietà meccaniche dell'Hastelloy sono eccezionali. Ha le caratteristiche di elevata resistenza ed elevata tenacità, quindi è difficile da lavorare. Inoltre, la sua tendenza all'incrudimento è estremamente forte. Quando il tasso di deformazione raggiunge il 15%, è circa 18-8 il doppio di quello dell'acciaio inossidabile. Hastelloy ha anche una zona di sensibilizzazione a temperatura media e la sua tendenza alla sensibilizzazione aumenta con l'aumento del tasso di deformazione. Quando la temperatura è elevata, Hastelloy assorbe facilmente gli elementi dannosi, provocando una diminuzione delle sue proprietà meccaniche e della resistenza alla corrosione.
4. Leghe Hastelloy comunemente usate
1: Lega Hastelloy B-2 (lega Hastelloy B-2)
1. Resistenza alla corrosione
La lega Hastelloy B-2 è una lega Ni-Mo con un contenuto estremamente basso di carbonio e silicio. Riduce la precipitazione di carburi e altre fasi nella zona di saldatura e alterata dal calore, garantendo così una buona resistenza alla corrosione anche in condizioni di saldatura.
Come tutti sappiamo, la lega Hastelloy B-2 ha un'eccellente resistenza alla corrosione in vari mezzi riducenti e può resistere alla corrosione a qualsiasi temperatura e concentrazione di acido cloridrico a pressione normale. Ha un'eccellente resistenza alla corrosione in acido solforico non ossidante a media concentrazione non aerato, varie concentrazioni di acido fosforico, acido acetico ad alta temperatura, acido formico e altri acidi organici, acido bromico e gas di acido cloridrico. Allo stesso tempo è anche resistente alla corrosione dei catalizzatori alogeni. Pertanto, la lega Hastelloy B-2 viene solitamente utilizzata in una varietà di processi chimici e petroliferi aggressivi, come la distillazione e la concentrazione dell'acido cloridrico; l'alchilazione dell'etilbenzene e la ossosintesi a bassa pressione dell'acido acetico e altri processi produttivi.
Tuttavia, da molti anni nell'applicazione industriale della lega Hastelloy B-2, si è scoperto che: (1) La lega Hastelloy B-2 ha due zone di sensibilizzazione che hanno un impatto considerevole sulla resistenza ai fenomeni intergranulari corrosione: la zona ad alta temperatura di 1200~1300 gradi e la zona di sensibilizzazione di 550 gradi. zona di temperatura media di ~900 gradi; (2) A causa della segregazione dei dendriti nel metallo saldato e nella zona alterata dal calore della lega Hastelloy B-2, le fasi intermetalliche e i carburi precipitano lungo i bordi dei grani, rendendoli più sensibili alla corrosione intergranulare; (3) La lega Hastelloy B-2 ha una scarsa stabilità termica a temperatura media. Quando il contenuto di ferro nella lega Hastelloy B-2 scende al di sotto del 2%, la lega è sensibile alla trasformazione della fase beta (cioè la fase Ni4Mo, un composto intermetallico ordinato). Quando la lega rimane nell'intervallo di temperatura compreso tra 650 e 750 gradi per un periodo leggermente più lungo, la fase viene generata istantaneamente. L'esistenza della fase riduce la tenacità della lega Hastelloy B-2, rendendola sensibile alla tensocorrosione e causa addirittura danni alla lega Hastelloy B-2 durante la produzione delle materie prime (come il processo di laminazione a caldo) e processo di produzione delle apparecchiature (come il trattamento termico complessivo post-saldatura delle apparecchiature in lega Hastelloy B-2) e crepe nelle apparecchiature in lega Hastelloy B-2 nell'ambiente di servizio. Al giorno d'oggi, il metodo di prova standard designato dal mio paese e da altri paesi in tutto il mondo per la resistenza alla corrosione intergranulare della lega Hastelloy B-2 è il metodo dell'acido cloridrico con ebollizione a pressione normale e il metodo di valutazione è il metodo della perdita di peso. Poiché la lega Hastelloy B-2 è una lega resistente alla corrosione dell'acido cloridrico, il metodo dell'acido cloridrico con ebollizione a pressione normale è abbastanza insensibile per testare la tendenza alla corrosione intergranulare della lega Hastelloy B-2. Gli istituti di ricerca scientifica nazionali hanno utilizzato il metodo dell'acido cloridrico ad alta temperatura per studiare la lega Hastelloy B-2 e hanno scoperto che la resistenza alla corrosione della lega Hastelloy B-2 non dipende solo dalla sua composizione chimica, ma dipende anche dalla sua temperatura processo di controllo del trattamento. Quando il processo di trattamento termico non viene controllato correttamente, i grani della lega Hastelloy B-2 non solo crescono, ma anche la fase ad alto contenuto di Mo σ precipita tra i grani. In questo momento, la resistenza alla corrosione intergranulare della lega Hastelloy B-2 diminuisce in modo significativo. , nel test dell'acido cloridrico ad alta temperatura, la profondità di incisione dei bordi dei grani della piastra a grana grossa e della piastra normale differiva di circa il doppio.
2. Riferimento alle prestazioni fisiche
Le proprietà fisiche della lega Hastelloy B-2 sono mostrate nella tabella seguente.
Densità: 9,2 g/cm3, punto di fusione: 1330~1380 gradi, permeabilità magnetica: (gradi, RT) Inferiore o uguale a 1,001
Proprietà fisiche
Temperatura (gradi) Calore specifico (J/kg-k) Coefficiente di conducibilità termica (W/mk) Resistività (μΩcm) Modulo elastico (Gpa) Coefficiente di dilatazione termica dalla temperatura ambiente 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. Composizione chimica
Composizione chimica
Elemento Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Margine minimo {{0}}.4 1.6 26.0
Massimo 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0 .02 0.010
4. Proprietà meccaniche
Le proprietà meccaniche generali della lega Hastelloy B-2 sono riportate nelle due tabelle seguenti
Valori minimi di proprietà meccaniche a temperatura ambiente (fare riferimento alle norme DIN/ASTM)
Forma del prodotto Dimensioni (mm) {{0}}.2% Carico di snervamento (Mpa) 1.0% Carico di snervamento (Mpa) Resistenza alla trazione (Mpa) Allungamento A5 % Durezza Brinell HB Granulometria (μm)
Nastri laminati a freddo Inferiore o uguale a 5 340 380 755 40 250 127
Piastra laminata a caldo 5~65 214
Asta 325 370 745 - -
Metropolitana 340 360 755 - -
Standard ASTM 350 - 760 241 Come sopra
Valori minimi di proprietà meccaniche alle alte temperature
Forma del prodotto {{0}}.2% grado di resistenza allo snervamento (Mpa) 1,0% grado di resistenza allo snervamento (Mpa)
100 200 300 400 100 200 300 400
Consiglio 315 285 270 255 355 325 310 295
Tubo
Asta 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Produzione e trattamento termico
1: Riscaldamento
Per la lega Hastelloy B{{0}}, è molto importante che la superficie sia mantenuta pulita e priva di contaminanti prima e durante il riscaldamento. La lega Hastelloy B-2 diventerà fragile se riscaldata in un ambiente contenente zolfo, fosforo, piombo o altri contaminanti metallici a basso punto di fusione. Le principali fonti di questi contaminanti includono segni di marcatura, vernice che indica la temperatura, grasso e liquidi, fumo. Questi fumi devono contenere un basso contenuto di zolfo; ad esempio: il contenuto di zolfo del gas naturale e del gas di petrolio liquefatto non supera lo 0,1%, il contenuto di zolfo dell'aria urbana non supera i 0,25 g/m3 e il contenuto di zolfo del carburante il petrolio non supera lo 0,5% è qualificato.
L'ambiente del gas del forno di riscaldamento deve essere un ambiente neutro o leggermente riducente e non può fluttuare tra ossidante e riducente. La fiamma nel forno non può avere un impatto diretto sulla lega Hastelloy B-2. Allo stesso tempo, il materiale deve essere riscaldato alla temperatura richiesta alla massima velocità di riscaldamento, il che significa che la temperatura del forno di riscaldamento deve prima essere aumentata alla temperatura richiesta, quindi il materiale deve essere inserito nel forno per il riscaldamento .
2: Trattamento termico
La lega Hastelloy B-2 può essere lavorata a caldo nell'intervallo di 900~1160 gradi e deve essere raffreddata con acqua dopo la lavorazione. Per garantire la migliore resistenza alla corrosione, la ricottura deve essere eseguita dopo la lavorazione a caldo.
3: Lavorazione a freddo
La lega Hastelloy B-2 lavorata a freddo deve essere sottoposta a trattamento di solubilizzazione. Poiché ha un tasso di incrudimento molto più elevato rispetto all'acciaio inossidabile austenitico, l'attrezzatura per la formatura deve essere attentamente considerata. Se viene eseguito un processo di formatura a freddo, è necessaria la ricottura interfase.
Quando la deformazione dovuta alla lavorazione a freddo supera il 15%, è necessario un trattamento con la soluzione prima dell'uso.
4: Trattamento termico
La temperatura del trattamento termico della soluzione deve essere controllata tra 1060 e 1080 gradi, seguita da raffreddamento ad acqua o raffreddamento rapido ad aria quando lo spessore del materiale è superiore a 1,5 mm per ottenere la migliore resistenza alla corrosione. Durante qualsiasi operazione di riscaldamento è necessario adottare precauzioni per pulire la superficie del materiale. È necessario prestare attenzione ai seguenti aspetti durante il trattamento termico dei materiali Hastelloy o delle parti dell'attrezzatura: per evitare la deformazione del trattamento termico delle parti dell'attrezzatura, è necessario utilizzare anelli di rinforzo in acciaio inossidabile; la temperatura di caricamento del forno, il tempo di riscaldamento e di raffreddamento devono essere rigorosamente controllati; prima di caricare il forno, parti trattate termicamente Viene effettuato un pretrattamento per prevenire il verificarsi di cricche termiche; dopo il trattamento termico, le parti trattate termicamente sono PT al 100%; se durante il processo di trattamento termico si verificano cricche termiche e necessitano di essere riparate dopo essere state lucidate ed eliminate, è necessario utilizzare uno speciale processo di saldatura di riparazione.
5: Decalcificazione
Gli ossidi sulla superficie della lega Hastelloy B-2 e le macchie vicino alle saldature devono essere rimossi con mole fini.
Poiché la lega Hastelloy B-2 è relativamente sensibile ai mezzi ossidanti, durante il processo di decapaggio verranno prodotti più gas contenenti azoto.
6: Lavorazione
La lega Hastelloy B-2 deve essere lavorata allo stato ricotto e deve essere adottata una chiara comprensione del suo incrudimento. Ad esempio, rispetto all'acciaio inossidabile austenitico standard, è necessario utilizzare una velocità di taglio superficiale inferiore e utilizzare lo strato indurito sulla superficie. Maggiore quantità di alimentazione e mantenimento dell'utensile in condizioni di lavoro continuo.
Il metallo saldato e la zona alterata dal calore della lega Hastelloy B-2 sono poveri di Mo a causa della facile precipitazione della fase, che è soggetta a corrosione intergranulare. Pertanto, il processo di saldatura della lega Hastelloy B-2 deve essere attentamente formulato e rigorosamente controllato. Il processo di saldatura generale è il seguente: il materiale di saldatura è ERNiMo-7; il metodo di saldatura è GTAW; la temperatura dell'interstrato è controllata in modo che non sia superiore a 120 gradi; il diametro del filo di saldatura è φ2,4, φ3,2; la corrente di saldatura è 90~150A. Allo stesso tempo, prima della saldatura, il filo di saldatura, la scanalatura delle parti saldate e le parti adiacenti devono essere decontaminate e sgrassate.
La conduttività termica della lega Hastelloy B-2 è molto inferiore a quella dell'acciaio. Se viene selezionata una singola scanalatura a V, l'angolo della scanalatura dovrebbe essere di circa 70 gradi e dovrebbe essere utilizzato un apporto di calore inferiore.
Il trattamento termico post-saldatura può eliminare lo stress residuo e migliorare la resistenza alla tensocorrosione.
2: Hastelloy C-276
1. Resistenza alla corrosione
Il metallo Hastelloy C-276 è una lega a base di nichel-molibdeno-cromo-ferro-tungsteno. È uno dei materiali metallici moderni più resistenti alla corrosione. Principalmente resistente al cloro umido, a vari cloruri ossidanti, soluzioni saline di cloruro, acido solforico e sali ossidanti e ha una buona resistenza alla corrosione nell'acido cloridrico a bassa e media temperatura. Pertanto, negli ultimi trent'anni, è stato ampiamente utilizzato in ambienti corrosivi difficili, come l'industria chimica, l'industria petrolchimica, la desolforazione dei gas di combustione, la produzione di pasta di legno e carta, la protezione ambientale e altri campi industriali.
I vari dati sulla corrosione della lega a base di nichel Hastelloy C-27 sono tipici, ma non possono essere utilizzati come specifiche, soprattutto in ambienti sconosciuti, e i materiali devono essere selezionati dopo i test. Nella lega a base di nichel Hastelloy C-27 non c'è abbastanza Cr per resistere alla corrosione in ambienti fortemente ossidanti, come l'acido nitrico concentrato caldo. La produzione di questa lega è principalmente destinata ad ambienti di processi chimici, soprattutto in presenza di acidi misti, come il tubo di scarico dei sistemi di desolforazione dei fumi. La tabella seguente mostra il confronto della corrosione di quattro leghe in ambienti diversi.
situazione di prova. (Tutti i campioni di saldatura adottano la saldatura ad arco di tungsteno autogeno)
Test comparativo di corrosione di quattro metalli in ambienti diversi
Ambiente di prova (ebollizione) Tasso di corrosione (mm/)
Tipico 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Campione di metallo di base Campione di saldatura Campione di metallo di base Campione di saldatura Campione di metallo di base Campione di metallo di base Campione di saldatura
20% acido acetico 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
acido formico al 45% 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10% acido ossalico 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% acido fosforico 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
Acido solfammico al 10% 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
Acido solforico al 10% 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
Bicarbonato di sodio al 10% 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
