Pengantar paling komprehensif untuk berbagai jenis paduan Hastelloy
Paduan Hastelloy
I. Pendahuluan
Hastelloy adalah sejenis paduan berbahan dasar nikel. Saat ini dibagi menjadi tiga seri: B, C, dan G. Ini terutama digunakan untuk korosi kuat yang tidak dapat digunakan pada baja tahan karat Cr-Ni atau Cr-Ni-Mo berbahan besi, bahan non-logam, dll. telah banyak digunakan dalam minyak bumi, industri kimia, perlindungan lingkungan dan banyak bidang lainnya di luar negeri. Nilai dan situasi penggunaan umumnya ditunjukkan pada tabel di bawah.
Nilai Hastelloy
Untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan sifat kerja Hastelloy dingin dan panas, Hastelloy telah melakukan tiga perbaikan besar. Proses pengembangannya adalah sebagai berikut: Referensi:
Seri B: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
Seri C: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
Deret G: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)
Material yang paling banyak digunakan saat ini adalah N10665 (B-2), N10276 (C-276), N06022 (C-22), N06455 (C-4) dan N06985 ( G-3). Material generasi ketiga N10675 (B-3), N10629 (B-4), dan N06059 (C-59) sedang dalam tahap promosi. Karena kemajuan teknologi metalurgi, beberapa merek yang disebut "baja tahan karat super" yang mengandung ~6% Mo telah muncul dalam beberapa tahun terakhir, menggantikan paduan seri G, menyebabkan penurunan cepat dalam produksi dan penggunaan paduan seri G.
2. Komposisi kimia khas paduan Hastelloy
komposisi kimia bahan
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn PSWV Cu Nb+T
N10665 (B-2) Basis Kurang dari atau sama dengan 1.0 26.0~30 Kurang dari atau sama dengan 2.{{ 10}} Kurang dari atau sama dengan 0.02 Kurang dari atau sama dengan 0.10 Kurang dari atau sama dengan 1,0 Kurang dari atau sama dengan 1,0 Kurang dari atau sama dengan 0,04 Kurang dari atau sama dengan 0,03
N10276 (C-276) Basis 14,5~16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.{{ 12}} Kurang dari atau sama dengan 0.01 Kurang dari atau sama dengan {{20}}.08 Kurang dari atau sama dengan 2,5 Kurang dari atau sama dengan 1.0 Kurang dari atau sama dengan 0,04 Kurang dari atau sama dengan 0.03 3.0~ 4,5 Kurang dari atau sama dengan 0,035
N06007 (G-3) Basis 21.0~23.5 6.0~ 8 .0 18.0~21 Kurang dari atau sama dengan 0.015 Kurang dari atau sama dengan 1.0 Kurang dari atau sama dengan 5. 0 Kurang dari atau sama dengan 1.0 Kurang dari atau sama dengan 0.04 Kurang dari atau sama dengan 0.03 Kurang dari atau sama dengan 1.5 1.5~2.5 Kurang dari atau sama dengan 0.50
3. Referensi sifat mekanik:
Sifat mekanik Hastelloy sangat luar biasa. Ia memiliki karakteristik kekuatan tinggi dan ketangguhan tinggi, sehingga sulit untuk dikerjakan. Selain itu, kecenderungan pengerasan regangannya sangat kuat. Ketika tingkat deformasi mencapai 15%, itu sekitar 18-8 Dua kali lipat dari baja tahan karat. Hastelloy juga memiliki zona sensitisasi suhu sedang, dan kecenderungan sensitisasinya meningkat seiring dengan peningkatan laju deformasi. Ketika suhu tinggi, Hastelloy dengan mudah menyerap unsur-unsur berbahaya, menyebabkan sifat mekanik dan ketahanan korosinya menurun.
4. Paduan Hastelloy yang umum digunakan
1: Paduan Hastelloy B-2 (paduan Hastelloy B-2)
1. Ketahanan korosi
Paduan Hastelloy B-2 adalah paduan Ni-Mo dengan kandungan karbon dan silikon yang sangat rendah. Ini mengurangi pengendapan karbida dan fase lain di zona las dan yang terkena panas, sehingga memastikan bahwa bahkan dalam kondisi pengelasan Juga memiliki ketahanan korosi yang baik.
Seperti kita ketahui bersama, paduan Hastelloy B-2 memiliki ketahanan korosi yang sangat baik di berbagai media pereduksi dan dapat menahan korosi pada suhu dan konsentrasi asam klorida berapa pun di bawah tekanan normal. Ini memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dalam asam sulfat non-pengoksidasi konsentrasi sedang non-aerasi, berbagai konsentrasi asam fosfat, asam asetat suhu tinggi, asam format dan asam organik lainnya, asam bromat dan gas hidrogen klorida. Pada saat yang sama, ia juga tahan terhadap korosi oleh katalis halogen. Oleh karena itu, paduan Hastelloy B-2 biasanya digunakan dalam berbagai proses minyak bumi dan kimia yang keras, seperti distilasi dan konsentrasi asam klorida; alkilasi etilbenzena dan sintesis okso tekanan rendah dari asam asetat dan proses produksi lainnya.
Namun, dalam aplikasi industri paduan Hastelloy B-2 selama bertahun-tahun, ditemukan bahwa: (1) paduan Hastelloy B-2 memiliki dua zona sensitisasi yang memiliki dampak besar terhadap ketahanan terhadap intergranular korosi: zona suhu tinggi 1200~1300 derajat dan zona sensitisasi 550 derajat. ~zona suhu sedang 900 derajat; (2) Karena segregasi dendrit pada logam las dan zona paduan Hastelloy B-2 yang terkena panas, fase intermetalik dan karbida mengendap di sepanjang batas butir, menjadikannya lebih sensitif terhadap korosi antargranular; (3) Paduan Hastelloy B-2 memiliki stabilitas termal suhu sedang yang buruk. Ketika kandungan besi dalam paduan Hastelloy B-2 turun di bawah 2%, paduan tersebut sensitif terhadap transformasi fase beta (yaitu, fase Ni4Mo, senyawa intermetalik terurut). Ketika paduan berada pada kisaran suhu 650~750 derajat untuk waktu yang sedikit lebih lama, fase akan dihasilkan secara instan. Keberadaan fasa mengurangi ketangguhan paduan Hastelloy B-2 sehingga sensitif terhadap korosi tegangan, bahkan menyebabkan paduan Hastelloy B-2 rusak selama produksi bahan baku (seperti proses pengerolan panas) dan proses pembuatan peralatan (seperti peralatan paduan Hastelloy B-2 pasca perlakuan panas keseluruhan pengelasan) dan retakan peralatan paduan Hastelloy B-2 di lingkungan layanan. Saat ini, metode pengujian standar yang ditetapkan oleh negara saya dan negara lain di seluruh dunia untuk ketahanan korosi intergranular paduan Hastelloy B-2 adalah metode asam klorida mendidih bertekanan normal, dan metode evaluasinya adalah metode penurunan berat badan. Karena paduan Hastelloy B-2 merupakan paduan yang tahan terhadap korosi asam klorida, metode pendidihan asam klorida bertekanan normal cukup tidak sensitif untuk menguji kecenderungan korosi antar butir paduan Hastelloy B-2. Lembaga penelitian ilmiah dalam negeri menggunakan metode asam klorida suhu tinggi untuk mempelajari paduan Hastelloy B-2 dan menemukan bahwa ketahanan korosi paduan Hastelloy B-2 tidak hanya bergantung pada komposisi kimianya, tetapi juga bergantung pada termalnya. proses pengendalian pemrosesan. Ketika proses pemrosesan termal tidak dikontrol dengan benar, butiran paduan Hastelloy B-2 tidak hanya tumbuh, tetapi juga fase Mo σ yang tinggi mengendap di antara butiran. Pada saat ini, ketahanan terhadap korosi intergranular paduan Hastelloy B-2 menurun secara signifikan. , dalam uji asam klorida suhu tinggi, kedalaman etsa batas butir pelat berbutir kasar dan pelat normal berbeda sekitar dua kali.
2. Referensi kinerja fisik
Sifat fisik paduan Hastelloy B-2 ditunjukkan pada tabel di bawah.
Kepadatan: 9.2g/cm3, titik leleh: 1330~1380 derajat, permeabilitas magnetik: (derajat, RT) Kurang dari atau sama dengan 1,001
Properti fisik
Suhu (derajat ) Panas jenis (J/kg-k) Koefisien konduktivitas termal (W/mk) Resistivitas (μΩcm) Modulus elastis (Gpa) Koefisien muai panas dari suhu kamar 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
Unsur Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS
Margin 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 mekanik
Sifat mekanik umum paduan Hastelloy B-2 ditunjukkan dalam dua tabel berikut
Nilai properti mekanik minimum pada suhu kamar (mengacu pada standar DIN/ASTM)
Bentuk produk Dimensi (mm) {{0}}.2% Kekuatan hasil (Mpa) 1.0% Kekuatan hasil (Mpa) Kekuatan tarik (Mpa) Pemanjangan A5 % Kekerasan Brinell HB Ukuran butir (μm)
Strip canai dingin Kurang dari atau sama dengan 5 340 380 755 40 250 127
Piring canai panas 5~65 214
Batang 325 370 745 - -
Tabung 340 360 755 - -
Standar ASTM 350 - 760 241 Sama seperti di atas
Nilai sifat mekanik minimum pada suhu tinggi
Bentuk produk {{0}},2% kekuatan luluh (Mpa) derajat 1,0% kekuatan luluh (Mpa) derajat
100 200 300 400 100 200 300 400
Papan 315 285 270 255 355 325 310 295
Tabung
Batang 300 275 255 240 340 315 300 285
5. Manufaktur dan perlakuan panas
1: Pemanasan
Untuk paduan Hastelloy B{{0}}, permukaannya harus tetap bersih dan bebas kontaminan sebelum dan selama pemanasan. Paduan Hastelloy B-2 akan menjadi rapuh jika dipanaskan di lingkungan yang mengandung sulfur, fosfor, timbal, atau kontaminan logam dengan titik leleh rendah lainnya. Sumber utama kontaminan ini termasuk tanda spidol, cat penunjuk suhu, minyak dan cairan, serta asap. Gas buang ini harus mengandung sulfur yang rendah; misalnya: kandungan sulfur pada gas alam dan gas minyak cair tidak melebihi 0.1%, kandungan sulfur pada udara perkotaan tidak melebihi 0.25g/m3, dan kandungan sulfur pada bahan bakar minyak tidak melebihi 0,5% memenuhi syarat.
Lingkungan gas tungku pemanas harus berupa lingkungan netral atau lingkungan reduksi ringan, dan tidak dapat berfluktuasi antara oksidasi dan reduksi. Nyala api di tungku tidak dapat berdampak langsung pada paduan Hastelloy B-2. Pada saat yang sama, bahan harus dipanaskan sampai suhu yang diperlukan dengan kecepatan pemanasan tercepat, yang berarti suhu tungku pemanas harus dinaikkan terlebih dahulu ke suhu yang diperlukan, dan kemudian bahan tersebut harus dimasukkan ke dalam tungku untuk pemanasan. .
2: Pemrosesan termal
Paduan Hastelloy B-2 dapat diproses panas dalam kisaran 900~1160 derajat , dan harus dipadamkan dengan air setelah diproses. Untuk memastikan ketahanan korosi terbaik, anil harus dilakukan setelah pengerjaan panas.
3: Pemrosesan dingin
Paduan Hastelloy B-2 pengerjaan dingin harus menjalani perlakuan larutan. Karena memiliki tingkat pengerasan kerja yang jauh lebih tinggi daripada baja tahan karat austenitik, peralatan pembentuknya harus dipertimbangkan dengan cermat. Jika proses pembentukan dingin dilakukan, diperlukan anil antar tahap.
Ketika deformasi pengerjaan dingin melebihi 15%, perawatan larutan diperlukan sebelum digunakan.
4: perlakuan panas
Suhu perlakuan panas larutan harus dikontrol antara 1060 dan 1080 derajat, diikuti dengan pendinginan air atau pendinginan udara cepat ketika ketebalan material di atas 1,5 mm untuk mendapatkan ketahanan korosi terbaik. Selama operasi pemanasan apa pun, tindakan pencegahan harus dilakukan untuk membersihkan permukaan material. Masalah-masalah berikut harus diperhatikan ketika perlakuan panas terhadap bahan Hastelloy atau bagian peralatan: Untuk mencegah deformasi perlakuan panas pada bagian peralatan, cincin penguat baja tahan karat harus digunakan; suhu pemuatan tungku, waktu pemanasan dan pendinginan harus dikontrol dengan ketat; sebelum memuat tungku, bagian perlakuan panas Pra-perawatan dilakukan untuk mencegah terjadinya retakan termal; setelah perlakuan panas, bagian yang diberi perlakuan panas adalah 100% PT; jika retakan termal terjadi selama proses perlakuan panas dan perlu diperbaiki setelah dipoles dan dihilangkan, proses pengelasan perbaikan khusus harus digunakan.
5: Membersihkan kerak
Oksida pada permukaan paduan Hastelloy B-2 dan noda di dekat lasan harus dipoles dengan roda gerinda halus.
Karena paduan Hastelloy B-2 relatif sensitif terhadap media pengoksidasi, lebih banyak gas yang mengandung nitrogen akan dihasilkan selama proses pengawetan.
6: Pemesinan
Paduan Hastelloy B-2 harus dikerjakan dalam keadaan anil, dan pemahaman yang jelas tentang pengerasan kerjanya harus diterapkan. Misalnya, dibandingkan dengan baja tahan karat austenitik standar, kecepatan pemotongan permukaan yang lebih lambat harus digunakan, dan lapisan permukaan yang mengeras harus digunakan. Jumlah umpan lebih besar dan menjaga alat tetap dalam kondisi kerja terus menerus.
Logam las dan zona yang terpengaruh panas pada paduan Hastelloy B-2 adalah miskin Mo karena mudahnya pengendapan fasa, yang rentan terhadap korosi intergranular. Oleh karena itu, proses pengelasan paduan Hastelloy B-2 harus diformulasikan dengan cermat dan dikontrol secara ketat. Proses pengelasan secara umum adalah sebagai berikut: bahan lasnya adalah ERNiMo-7; metode pengelasannya adalah GTAW; suhu antar lapisan dikontrol tidak lebih dari 120 derajat; diameter kawat las adalah φ2.4, φ3.2; arus pengelasan adalah 90 ~ 150A. Pada saat yang sama, sebelum pengelasan, kawat las, alur bagian yang dilas dan bagian yang berdekatan harus didekontaminasi dan dihilangkan lemaknya.
Konduktivitas termal paduan Hastelloy B-2 jauh lebih kecil dibandingkan baja. Jika alur berbentuk V tunggal dipilih, sudut alur harus sekitar 70 derajat, dan masukan panas yang lebih rendah harus digunakan.
Perlakuan panas pasca pengelasan dapat menghilangkan tegangan sisa dan meningkatkan ketahanan retak korosi tegangan.
2: Hastelloy C-276
1. Ketahanan korosi
Logam Hastelloy C-276 adalah paduan berbasis nikel nikel-molibdenum-kromium-besi-tungsten. Ini adalah salah satu bahan logam modern yang paling tahan korosi. Terutama tahan terhadap klorin basah, berbagai klorida pengoksidasi, larutan garam klorida, asam sulfat dan garam pengoksidasi, dan memiliki ketahanan korosi yang baik pada asam klorida suhu rendah dan sedang. Oleh karena itu, dalam tiga puluh tahun terakhir, telah banyak digunakan dalam lingkungan korosif yang keras, seperti industri kimia, industri petrokimia, desulfurisasi gas buang, pembuatan pulp dan kertas, perlindungan lingkungan dan bidang industri lainnya.
Berbagai data korosi paduan berbasis nikel Hastelloy C-27 adalah tipikal, tetapi tidak dapat digunakan sebagai spesifikasi, terutama di lingkungan yang tidak diketahui, dan bahan harus dipilih setelah pengujian. Paduan berbasis nikel Hastelloy C-27 tidak memiliki cukup Cr untuk menahan korosi di lingkungan oksidasi kuat, seperti asam nitrat pekat panas. Produksi paduan ini terutama untuk lingkungan proses kimia, terutama dengan adanya campuran asam, seperti pipa pembuangan sistem desulfurisasi gas buang. Tabel berikut menunjukkan perbandingan korosi empat paduan di lingkungan berbeda.
situasi ujian. (Semua sampel pengelasan mengadopsi pengelasan busur tungsten autogenous)
Uji korosi komparatif empat logam di lingkungan berbeda
Lingkungan pengujian (mendidih) Laju korosi (mm/)
Khas 316 AL-6XN Inconel625 C-276
Spesimen logam dasar Spesimen las Spesimen logam dasar Spesimen las Spesimen logam dasar Spesimen logam dasar Spesimen las
20% asam asetat 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
45% asam format 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10% asam oksalat 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20% asam fosfat 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10% asam sulfamat 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
asam sulfat 10% 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
