De meest uitgebreide introductie tot verschillende soorten Hastelloy-legeringen
Hastelloy-legering
I. inleiding
Hastelloy is een soort legering op nikkelbasis. Het is momenteel verdeeld in drie series: B, C en G. Het wordt voornamelijk gebruikt voor sterke corrosie die niet kan worden gebruikt in Cr-Ni of Cr-Ni-Mo roestvrij staal op ijzerbasis, niet-metalen materialen, enz. Het is op grote schaal gebruikt in de aardolie-, chemische industrie, milieubescherming en vele andere gebieden in het buitenland. De kwaliteiten en typische gebruikssituaties worden weergegeven in de onderstaande tabel.
Hastelloy-cijfers
Om de corrosieweerstand en de koud- en warmwerkeigenschappen van Hastelloy te verbeteren, heeft Hastelloy drie belangrijke verbeteringen aangebracht. Het ontwikkelingsproces is als volgt: Referentie:
B-serie: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
C-serie: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
G-serie: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)
De meest gebruikte materialen op dit moment zijn N10665 (B-2), N10276 (C-276), N06022 (C-22), N06455 (C-4) en N06985 ( G-3). De derde generatie materialen N10675 (B-3), N10629 (B-4) en N06059 (C-59) bevinden zich in de promotiefase. Als gevolg van de vooruitgang van de metallurgische technologie zijn er de afgelopen jaren meerdere merken van zogenaamd "superroestvrij staal" met ~6% Mo verschenen, ter vervanging van legeringen uit de G-serie, waardoor de productie en het gebruik van legeringen uit de G-serie snel zijn afgenomen.
2. Typische chemische samenstelling van Hastelloy-legering
chemische samenstelling van materiaal
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Basis Kleiner dan of gelijk aan 1.0 26.0~30 Kleiner dan of gelijk aan 2.{{ 10}} Kleiner dan of gelijk aan 0.02 Kleiner dan of gelijk aan 0.10 Kleiner dan of gelijk aan 1,0 Kleiner dan of gelijk aan 1,0 Minder dan of gelijk aan 0,04 Kleiner dan of gelijk aan 0,03
N10276 (C-276) Basis 14,5~16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.{{ 12}} Kleiner dan of gelijk aan 0.01 Kleiner dan of gelijk aan {{20}}.08 Kleiner dan of gelijk aan 2,5 Kleiner dan of gelijk aan 1.0 Kleiner dan of gelijk aan 0,04 Kleiner dan of gelijk aan 0.03 3.0~ 4,5 Kleiner dan of gelijk aan 0,035
N06007 (G-3) Basis 21.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 Kleiner dan of gelijk aan 0.015 Kleiner dan of gelijk aan 1.0 Kleiner dan of gelijk aan 5. 0 Kleiner dan of gelijk aan 1,0 Kleiner dan of gelijk aan 0,04 Kleiner dan of gelijk aan 0,03 Kleiner dan of gelijk aan 1.5 1.5~2,5 Kleiner dan of gelijk aan 0,50
3. Referentie mechanische eigenschappen:
De mechanische eigenschappen van Hastelloy zijn zeer uitstekend. Het heeft de kenmerken van hoge sterkte en hoge taaiheid, dus het is moeilijk te bewerken. Bovendien is de neiging tot rekverharding buitengewoon sterk. Wanneer de vervormingssnelheid 15% bereikt, is deze ongeveer 18-8 tweemaal zo hoog als die van roestvrij staal. Hastelloy heeft ook een sensibiliseringszone op gemiddelde temperatuur, en de neiging tot sensibilisering neemt toe met de toename van de vervormingssnelheid. Wanneer de temperatuur hoog is, absorbeert Hastelloy gemakkelijk schadelijke elementen, waardoor de mechanische eigenschappen en corrosieweerstand afnemen.
4. Veelgebruikte Hastelloy-legeringen
1: Hastelloy B-2-legering (Hastelloy B-2-legering)
1. Corrosiebestendigheid
Hastelloy B-2-legering is een Ni-Mo-legering met een extreem laag koolstof- en siliciumgehalte. Het vermindert de precipitatie van carbiden en andere fasen in de las- en hittebeïnvloede zone, waardoor wordt verzekerd dat het zelfs onder lasomstandigheden ook een goede corrosieweerstand heeft.
Zoals we allemaal weten, heeft de Hastelloy B-2-legering een uitstekende corrosieweerstand in verschillende reducerende media en is ze bestand tegen corrosie bij elke temperatuur en concentratie zoutzuur onder normale druk. Het heeft een uitstekende corrosieweerstand in niet-belucht niet-oxiderend zwavelzuur met gemiddelde concentratie, verschillende concentraties fosforzuur, azijnzuur op hoge temperatuur, mierenzuur en andere organische zuren, broomzuur en waterstofchloridegassen. Tegelijkertijd is het ook bestand tegen corrosie door halogeenkatalysatoren. Daarom wordt Hastelloy B-2-legering gewoonlijk gebruikt in een verscheidenheid aan agressieve aardolie- en chemische processen, zoals de destillatie en concentratie van zoutzuur; de alkylering van ethylbenzeen en oxosynthese onder lage druk van azijnzuur en andere productieprocessen.
Bij de industriële toepassing van Hastelloy B-2-legering is echter al vele jaren gebleken dat: (1) Hastelloy B-2-legering twee sensibiliseringszones heeft die een aanzienlijke invloed hebben op de weerstand tegen intergranulaire corrosie: de hoge temperatuurzone van 1200 ~ 1300 graden en de sensibilisatiezone van 550 graden. ~900 graden gemiddelde temperatuurzone; (2) Als gevolg van dendrietsegregatie in het lasmetaal en de door hitte beïnvloede zone van de Hastelloy B-2-legering slaan intermetallische fasen en carbiden neer langs de korrelgrenzen, waardoor ze gevoeliger worden voor intergranulaire corrosie; (3) Hastelloy B-2-legering heeft een slechte thermische stabiliteit bij gemiddelde temperaturen. Wanneer het ijzergehalte in de Hastelloy B-2-legering onder de 2% daalt, is de legering gevoelig voor de transformatie van de bètafase (dwz de Ni4Mo-fase, een geordende intermetaalverbinding). Wanneer de legering iets langer in het temperatuurbereik van 650 ~ 750 graden blijft, wordt de fase onmiddellijk gegenereerd. Het bestaan van een fase vermindert de taaiheid van de Hastelloy B-2-legering, waardoor deze gevoelig wordt voor spanningscorrosie, en zorgt er zelfs voor dat de Hastelloy B-2-legering wordt beschadigd tijdens de productie van grondstoffen (zoals bij warmwalsen) en fabricageproces van apparatuur (zoals apparatuur van een Hastelloy B-2-legering na de algehele warmtebehandeling) en scheuren van Hastelloy B-2-legeringsapparatuur in de gebruiksomgeving. Tegenwoordig is de standaardtestmethode die door mijn land en andere landen over de hele wereld is aangewezen voor de intergranulaire corrosieweerstand van Hastelloy B-2-legering de normale drukkokende zoutzuurmethode, en de evaluatiemethode is de gewichtsverliesmethode. Omdat de Hastelloy B-2-legering een legering is die bestand is tegen zoutzuurcorrosie, is de normale drukkokende zoutzuurmethode vrij ongevoelig om de neiging tot intergranulaire corrosie van de Hastelloy B-2-legering te testen. Binnenlandse wetenschappelijke onderzoeksinstellingen gebruikten de zoutzuurmethode op hoge temperatuur om de Hastelloy B-2-legering te bestuderen en ontdekten dat de corrosieweerstand van de Hastelloy B-2-legering niet alleen afhangt van de chemische samenstelling, maar ook van de thermische eigenschappen ervan. verwerkingscontroleproces. Wanneer het thermische verwerkingsproces niet goed wordt gecontroleerd, groeien de korrels van de Hastelloy B-2-legering niet alleen, maar slaat ook de hoge Mo σ-fase tussen de korrels neer. Op dit moment neemt de weerstand tegen intergranulaire corrosie van de Hastelloy B-2-legering aanzienlijk af. Bij de zoutzuurtest bij hoge temperatuur verschilde de etsdiepte van de korrelgrens van de grofkorrelige plaat en de normale plaat ongeveer tweemaal.
2. Referentie voor fysieke prestaties
De fysieke eigenschappen van de Hastelloy B-2-legering worden weergegeven in de onderstaande tabel.
Dichtheid: 9,2 g/cm3, smeltpunt: 1330 ~ 1380 graden, magnetische permeabiliteit: (graad, RT) Minder dan of gelijk aan 1,001
Fysieke eigenschappen
Temperatuur ( graden ) Soortelijke warmte (J/kg-k) Thermische geleidbaarheidscoëfficiënt (W/mk) Weerstand (μΩcm) Elasticiteitsmodulus (Gpa) Thermische uitzettingscoëfficiënt van kamertemperatuur tot 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. Chemische samenstelling
chemische samenstelling
Element Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Minimummarge {{0}}.4 1.6 26.0
Maximaal 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0 .02 0.010
4. Mechanische eigenschappen
De algemene mechanische eigenschappen van de Hastelloy B-2-legering worden weergegeven in de volgende twee tabellen
Minimale mechanische eigenschapswaarden bij kamertemperatuur (zie DIN/ASTM-normen)
Productvorm Afmetingen (mm) {{0}}.2% Treksterkte (Mpa) 1,0% Treksterkte (Mpa) Treksterkte (Mpa) Rek A5 % Brinell-hardheid HB Korrelgrootte (μm)
Koudgewalst strippen Kleiner dan of gelijk aan 5 340 380 755 40 250 127
Warmgewalste plaat 5~65 214
Hengel 325 370 745 - -
Buis 340 360 755 - -
ASTM-standaard 350 - 760 241 Hetzelfde als hierboven
Minimale mechanische eigenschapswaarden bij hoge temperaturen
Productvorm {{0}}.2% rekgrens (Mpa) graad 1,0% rekgrens (Mpa) graad
100 200 300 400 100 200 300 400
Bord 315 285 270 255 355 325 310 295
Buis
Hengel 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Productie en warmtebehandeling
1: Verwarming
Voor Hastelloy B{{0}} legering is het erg belangrijk dat het oppervlak vóór en tijdens het verwarmen schoon en vrij van verontreinigingen wordt gehouden. De Hastelloy B-2-legering wordt bros bij verhitting in een omgeving die zwavel, fosfor, lood of andere metaalverontreinigingen met een laag smeltpunt bevat. De belangrijkste bronnen van deze verontreinigingen zijn onder meer markeringen, verf die de temperatuur aangeeft, vet en vloeistoffen, en rook. Dit rookgas moet een laag zwavelgehalte bevatten; bijvoorbeeld: het zwavelgehalte van aardgas en vloeibaar petroleumgas bedraagt niet meer dan 0,1%, het zwavelgehalte van de stedelijke lucht niet meer dan 0,25g/m3, en het zwavelgehalte van brandstof olie niet meer dan 0,5% bedraagt, is gekwalificeerd.
De gasomgeving van de verwarmingsoven moet een neutrale omgeving of een licht reducerende omgeving zijn, en kan niet schommelen tussen oxideren en reduceren. De vlam in de oven kan de Hastelloy B-2-legering niet rechtstreeks beïnvloeden. Tegelijkertijd moet het materiaal met de hoogste verwarmingssnelheid tot de vereiste temperatuur worden verwarmd, wat betekent dat de temperatuur van de verwarmingsoven eerst tot de vereiste temperatuur moet worden verhoogd en vervolgens het materiaal in de oven moet worden geplaatst om te worden verwarmd. .
2: Thermische verwerking
De Hastelloy B-2-legering kan heet worden verwerkt in het bereik van 900 ~ 1160 graden en moet na verwerking met water worden geblust. Om de beste corrosieweerstand te garanderen, moet na het heet bewerken het gloeien worden uitgevoerd.
3: Koude verwerking
Koud bewerkte Hastelloy B-2-legering moet een oplossingsbehandeling ondergaan. Omdat het een veel hogere hardingssnelheid heeft dan austenitisch roestvrij staal, moet de vormapparatuur zorgvuldig worden overwogen. Als een koudvervormingsproces wordt uitgevoerd, is tussenfase-gloeien noodzakelijk.
Wanneer de vervorming bij koud gebruik groter is dan 15%, is vóór gebruik een oplossingsbehandeling vereist.
4: Warmtebehandeling
De temperatuur van de oplossingswarmtebehandeling moet worden geregeld tussen 1060 en 1080 graden, gevolgd door waterkoeling of snelle luchtkoeling wanneer de materiaaldikte groter is dan 1,5 mm om de beste corrosieweerstand te verkrijgen. Tijdens elke verwarmingsbewerking moeten voorzorgsmaatregelen worden genomen om het oppervlak van het materiaal te reinigen. Bij de warmtebehandeling van Hastelloy-materialen of onderdelen van apparatuur moet op de volgende punten worden gelet: Om vervorming door warmtebehandeling van onderdelen van apparatuur te voorkomen, moeten roestvrijstalen verstevigingsringen worden gebruikt; de laadtemperatuur van de oven, de verwarmings- en koeltijd moeten strikt worden gecontroleerd; voordat de oven wordt geladen, worden de warmtebehandelingsonderdelen voorbehandeld om het optreden van thermische scheuren te voorkomen; na warmtebehandeling zijn de warmtebehandelde delen 100% PT; Als er thermische scheuren optreden tijdens het warmtebehandelingsproces en gerepareerd moeten worden nadat ze gepolijst en geëlimineerd zijn, moet een speciaal reparatielasproces worden gebruikt.
5: Ontkalken
De oxiden op het oppervlak van de Hastelloy B-2-legering en de vlekken bij de lasnaden moeten worden weggepolijst met fijne slijpstenen.
Omdat de Hastelloy B-2-legering relatief gevoelig is voor oxiderende media, zullen er tijdens het beitsproces meer stikstofhoudende gassen worden geproduceerd.
6: Bewerking
De Hastelloy B-2-legering moet in gegloeide toestand worden bewerkt en er moet een duidelijk begrip van de werkharding worden aangenomen. Vergeleken met standaard austenitisch roestvast staal moet er bijvoorbeeld een lagere snijsnelheid van het oppervlak worden gebruikt en moet de geharde laag op het oppervlak worden gebruikt. Grotere voedingshoeveelheid en het gereedschap in continu werkende staat houden.
Het lasmetaal en de door hitte beïnvloede zone van de Hastelloy B-2-legering zijn Mo-arm vanwege de gemakkelijke precipitatie van fase, die gevoelig is voor intergranulaire corrosie. Daarom moet het lasproces van Hastelloy B-2-legering zorgvuldig worden geformuleerd en strikt worden gecontroleerd. Het algemene lasproces is als volgt: het lasmateriaal is ERNiMo-7; de lasmethode is GTAW; de temperatuur tussen de lagen wordt zo geregeld dat deze niet hoger is dan 120 graden; de diameter van de lasdraad is φ2,4, φ3,2; de lasstroom bedraagt 90~150A. Tegelijkertijd moeten vóór het lassen de lasdraad, de groef van de gelaste delen en aangrenzende delen worden ontsmet en ontvet.
De thermische geleidbaarheid van Hastelloy B-2-legering is veel kleiner dan die van staal. Als er een enkele V-vormige groef wordt geselecteerd, moet de groefhoek ongeveer 70 graden zijn en moet een lagere warmte-inbreng worden gebruikt.
Warmtebehandeling na het lassen kan restspanning elimineren en de weerstand tegen spanningscorrosie verbeteren.
2: Hastelloy C-276
1. Corrosiebestendigheid
Hastelloy C-276 metaal is een legering op basis van nikkel-molybdeen-chroom-ijzer-wolfraam-nikkel. Het is een van de meest corrosiebestendige moderne metalen materialen. Hoofdzakelijk bestand tegen nat chloor, verschillende oxiderende chloriden, chloridezoutoplossingen, zwavelzuur en oxiderende zouten, en heeft een goede corrosieweerstand bij zoutzuur bij lage en middelmatige temperaturen. Daarom is het de afgelopen dertig jaar op grote schaal gebruikt in zware corrosieve omgevingen, zoals de chemische industrie, de petrochemische industrie, de ontzwaveling van rookgassen, de productie van pulp en papier, milieubescherming en andere industriële gebieden.
De verschillende corrosiegegevens van de Hastelloy C-27-legering op nikkelbasis zijn typisch, maar kunnen niet als specificaties worden gebruikt, vooral niet in onbekende omgevingen, en materialen moeten na testen worden geselecteerd. Er zit niet genoeg Cr in de Hastelloy C-27-legering op nikkelbasis om corrosie te weerstaan in sterk oxiderende omgevingen, zoals heet geconcentreerd salpeterzuur. De productie van deze legering vindt voornamelijk plaats voor chemische procesomgevingen, vooral in de aanwezigheid van gemengde zuren, zoals de afvoerleiding van rookgasontzwavelingssystemen. De volgende tabel toont de corrosievergelijking van vier legeringen in verschillende omgevingen.
test situatie. (Alle lasmonsters maken gebruik van autogeen wolfraambooglassen)
Vergelijkende corrosietest van vier metalen in verschillende omgevingen
Testomgeving (kokend) Corrosiesnelheid (mm/)
Typisch 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Basismetaalmonster Lasmonster Basismetaalmonster Lasmonster Basismetaalmonster Basismetaalmonster Lasmonster
20% azijnzuur 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45% mierenzuur 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10% oxaalzuur 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% fosforzuur 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10% sulfaminezuur 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10% zwavelzuur 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
10% natriumbicarbonaat 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
