Επισκόπηση των κραμάτων σειράς Hastelloy B
Τα κράματα σειράς Hastelloy B είναι ένας σημαντικός κλάδος των κραμάτων ανθεκτικών στη διάβρωση Hastelloy. Ανήκουν σε κράματα νικελίου-molybdenum και είναι ανθεκτικά σε μεταλλικά υλικά στη διάβρωση από ισχυρά αναγωγικά οξέα (όπως το υδροχλωρικό οξύ). Περιγράφονται το ιστορικό ανάπτυξης, η χημική σύνθεση, οι μηχανικές ιδιότητες, η θερμική σταθερότητα, η αντίσταση στη διάβρωση και το πεδίο εφαρμογής των κραμάτων σειράς Hastelloy B.
Προς το παρόν, τα κράματα νικελίου-Molybdenum έχουν αναπτυχθεί από την πρώτη γενιά Hastelloy B στη δεύτερη γενιά Hastelloy B. Hastelloy B -2 στην τρίτη γενιά Hastelloy B -3, Nimofer 6629-}}}}}}}}}}}}}}}}}}} B -10. Το κράμα τρίτης γενιάς έχει τα πλεονεκτήματα της αντίστασης στη διάβρωση, τη θερμική σταθερότητα, την επεξεργασία και τη συγκόλληση. Το κράμα τρίτης γενιάς είναι ανώτερο από τους προκατόχους του σε πολλές πτυχές όπως η αντοχή στη διάβρωση, η θερμική σταθερότητα, η επεξεργασία και η διαμόρφωση και η συγκόλληση. Λόγω της ανεπαρκούς απόδοσης επεξεργασίας του Hastelloy B -2, έχει αποσυρθεί σταδιακά από την αγορά.
Τα κράματα σειράς Hastelloy B έχουν μια δομή πλέγματος με επίκεντρο το πρόσωπο. Μόνο όταν η οργάνωσή της είναι αρκετά καθαρή και έχει τη σωστή κρυσταλλική δομή, μπορεί να αποκτήσει την καλύτερη αντίσταση στη διάβρωση. Επειδή τα πρώτα κράματα Hastelloy, όπως το Hastelloy B και το Hastelloy C, πρέπει να είναι πλήρως ανόπτηση (δηλαδή θεραπεία λύσης) μετά τη συγκόλληση. Διαφορετικά, η αντοχή στη διάβρωση της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα της συγκόλλησης θα μειωθεί σημαντικά και η συγκόλληση είναι μια απαραίτητη διαδικασία για την παραγωγή των περισσότερων δοχείων, έτσι ώστε τα πρώτα κράματα Hastelloy να βελτιωθούν ή να εξαλειφθούν. Με βάση τη μεταλλουργική πρόοδο (όπως η εφαρμογή της αποταμίνωσης οξυγόνου αργού που επαναφέρει την τεχνολογία εξευγενισμού), το επίκεντρο της βελτίωσης των κραμάτων Hastelloy B είναι να ελέγχει τον άνθρακα και το πυρίτιο σε πολύ χαμηλό επίπεδο, να βελτιώσει την απόδοση της ζώνης συγκόλλησης και να εξασφαλίσει ότι η ζώνη συγκόλλησης έχει την ίδια αντίσταση της κατεύθυνσης με το υπόστρωμα. Με αυτόν τον τρόπο, τα κράματα νικελίου-molybdenum εμφανίστηκαν διαδοχικά, όπως ο Hastelloy B -2, ο Hastelloy B -3 και ο Nimofer 6629- Alloyb -4. Hastelloy B -2 κράμα επιλύει το πρόβλημα της μειωμένης απόδοσης στη ζώνη συγκόλλησης σε κάποιο βαθμό. Hastelloy B -3 λύνει το πρόβλημα της εύκολης βροχόπτωσης του Hastelloy B -2. Η Hastelloy B -3 λύνει το μειονέκτημα του Hastelloy B -2 ότι η φάση σκλήρυνσης είναι εύκολη και βελτιώνει σημαντικά την απόδοση ψυχρής και ζεστού επεξεργασίας. Ο Πίνακας 1 απαριθμεί τη σύγκριση των εμπορικών βαθμών και των τυποποιημένων βαθμών (κωδικοί).
1. Κράμα νικελίου-molybdenum
1.1 κράμα Hastelloy B
Το Hastelloy B παραμορφωμένο κράμα (UNS No. N10001, ονομαστική σύνθεση Ni -28 mo -5 Fe -0. Λόγω της περιεκτικότητας σε υψηλή περιεκτικότητα σε μολυβδαινικό, έχει υψηλή αντοχή και υψηλή αντοχή στη διάβρωση και είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για την αντιμετώπιση ισχυρών μειωμένων οξέων. Το κύριο πρόβλημα του κράματος Hastelloy B είναι ότι η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα (HAZ) μετά τη συγκόλληση κατακρημνίζεται πάντοτε με κατακρημνίσεις δεύτερης φάσης. Τέτοιες κατακρημνίσεις μειώνουν σημαντικά την αντίσταση στη διάβρωση της συγκολλημένης δομής. Ως εκ τούτου, το Hastelloy B δεν είναι κατάλληλο για άμεση χρήση στην κατάσταση μετά τη συγκόλληση, επειδή η ικανότητα διάβρωσης του μέσου μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο στην κατάσταση στερεάς λύσης.
Η θερμοκρασία θεραπείας με στερεό διάλυμα είναι υψηλή και η διαδικασία είναι περίπλοκη, η οποία είναι δύσκολο να επιτευχθεί για ορισμένα μέρη και εξοπλισμό, οπότε η χρήση του Hastelloy B είναι περιορισμένη. Ως εκ τούτου, το Hastelloy B δεν χρησιμοποιείται πλέον για τη συγκόλληση, δεν χρησιμοποιείται πλέον ως κράμα ανθεκτικό στη διάβρωση και ταξινομείται ως κράμα ανθεκτικό στη θερμότητα.
Στις πρώιμες εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας, αν και ο Hastelloy B έχει τα χαρακτηριστικά της αντοχής υψηλής απόδοσης και του χαμηλού συντελεστή θερμικής διαστολής σε υψηλές θερμοκρασίες (έως και 1095 βαθμούς), περιορίζεται στη χρήση σε χαμηλότερες θερμοκρασίες (650 βαθμούς) λόγω της κακής αντοχής της οξείδωσης. Χρησιμοποιείται κυρίως σε παλιούς ατμοστρόβιλους και πυραυλικούς κινητήρες. Έχει πλέον αντικατασταθεί από το κράμα υψηλής θερμοκρασίας που έχει σκληρύνει την ηλικία Haynes242TM. Στις πρώιμες εφαρμογές ανθεκτικών στη διάβρωση, το κράμα Hastelloy B περιοριζόταν αυστηρά στη μείωση των οξέων λόγω της έλλειψης χρωμίου.
1.2 Hastelloy B -2 κράμα
Στη δεκαετία του 1970, προκειμένου να βελτιωθεί η ευαισθησία της διάβρωσης του κράματος Hastelloy B, η δεύτερη γενιά του Hastelloy B -2 (εφεξής αναφέρεται ως B -2) κράμα αναπτύχθηκε με μείωση του άνθρακα, του πυριτίου και της περιεκτικότητας σε σίδηρο. Η μείωση της περιεκτικότητας σε άνθρακα και πυριτίου μπορεί να μειώσει σημαντικά τον ρυθμό βροχόπτωσης και την ποσότητα του καρβιδίου του μολυβδαινίου και των διαμεταλλικών ενώσεων νικελίου-μολυβδαίου που καταβυθίστηκαν στη συγκόλληση και στη συγκόλληση και στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα, μειώνοντας έτσι την ευκολία της διάλυσης, έτσι ώστε να έχει πολύ καλή διάλυση της διάλυσης.
Παρόλο που τα B -2 συγκολλημένα σκάφη από κράμα δεν απαιτούν μετα-συγκόλληση θερμικής επεξεργασίας υπό ορισμένες συνθήκες μέσων, το γεγονός αυτό δεν επιλύει το πρόβλημα επειδή άλλες λειτουργίες και ορισμένες καταστάσεις απαιτούν θεραπεία λύσης, η οποία είναι απαραίτητη και ευεργετική. Οι σχετικοί παράγοντες είναι οι εξής.
(1) B -2 Το κράμα πρέπει να αντιμετωπίζεται λύση μετά από καυτή εργασία.
(2) Η θεραπεία διαλύματος απαιτείται συχνά μετά από σχηματισμό κρύου για την αποκατάσταση της πλαστικότητας και τη μείωση της σκληρότητας. Η εμπειρία του πεδίου δείχνει ότι εάν η ψυχρή παραμόρφωση είναι μικρότερη από περίπου το 7% της επιμήκυνσης των εξωτερικών ινών, η ανόπτηση γενικά δεν απαιτείται.
(3) Η θεραπεία διαλύματος των υλικά που σχηματίζονται από το κρύο μπορεί να μειώσει τη δυνατότητα ζώνης ζώνης ζώνης (HAZ) που προκαλείται από θερμικούς κύκλους συγκόλλησης.
(4) Η θεραπεία διαλύματος μπορεί να μειώσει την υπολειμματική τάση. Η υπολειμματική τάση είναι ένας σημαντικός παράγοντας στο σχηματισμό της διάβρωσης της διάβρωσης του στρες (SCC). Παρόλο που η διάβρωση της διάβρωσης του στρες δεν αποτελεί συνήθως πρόβλημα για το κράμα B -2, η εμπειρία έχει δείξει ότι η παρουσία σημαντικής ψυχρής παραμόρφωσης σε ορισμένα περιβάλλοντα αυξάνει την ευαισθησία στη διάσπαση της διάβρωσης του στρες. Ομοίως, η εμπειρία του πεδίου έχει δείξει ότι η παραμόρφωση των τμημάτων που υποβλήθηκαν σε αγωγή με διάλυμα μεγαλύτερα από περίπου το 7% της επιμήκυνσης των εξωτερικών ινών θα μειώσουν την ευαισθησία SCC.
(5) Η θεραπεία διαλύματος μπορεί να βελτιώσει την αντίσταση στη διάβρωση της ζώνης σύντηξης συγκόλλησης και της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα.
Αν και το B -2 κράμα έχει καλή θερμική σταθερότητα και δεν είναι τόσο καλό όσο το κράμα Hastelloy B στην κατασκευή, B -2 κράμα είναι ένα καθαρό δυαδικό κράμα κοντά στο Ni-Mo. Εάν παραμένει στη ζώνη ευαισθητοποίησης μέσης θερμοκρασίας του βαθμού 538-870 για μικρό χρονικό διάστημα, οι διαμεταλλικές ενώσεις Ni4mo ( -φάση) θα κατακρημνιστούν επίσης γρήγορα, προκαλώντας την ολκιμότητα του κράματος να πέφτει απότομα, καθιστώντας πολύ δύσκολο να επεξεργαστεί και να διαμορφωθεί. Η φάση 4MO μπορεί να προκαλέσει ρωγμές κατά τη διάρκεια της θερμής εργασίας (σφυρηλάτηση, θερμοκρασία), ρωγμές κατά τη διάρκεια της θεραπείας διαλύματος, σπάσιμο διάβρωσης και θρύπα στη ζώνη συγκόλλησης που επηρεάζεται από τη θερμότητα, καθιστώντας το κράμα B -2 να έχουν μεσαία θερμοκρασία εύθραυστα χαρακτηριστικά. Επομένως, το κράμα B -2 έχει καλύτερη θερμική σταθερότητα από την Hastelloy B -3 υποκατάστατα κράματος.
1.3 Hastelloy B -3 κράμα
Hastelloy B -3 (εφεξής αναφέρεται ως B -3) Το κράμα είναι ένα Alloy Nickel-Molybdenum που ξεκίνησε στην αγορά και κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 2003. Είναι το μόνο ευρέως χρησιμοποιούμενο κράμα νικελίου-molybdenum στην αγορά.
Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα του κράματος B -3 πάνω από το κράμα B -2 είναι ότι μπορεί να διατηρήσει καλή ολκιμότητα ακόμη και μετά από σύντομη έκθεση σε μέση θερμοκρασία. Αν και η σύντομη έκθεση σε μέση θερμοκρασία συχνά αντιμετωπίζεται σε διεργασίες θερμικής επεξεργασίας που σχετίζονται με την κατασκευή και ακόμη και πολύ σύντομη έκθεση σε θερμοκρασίες, όπως 700 βαθμοί, μπορεί να προκαλέσει σοβαρή θλίψη του B -2 κράμα, το B {{5} κράμα δεν θα περιπλανηθεί για μια χρονική περίοδο μέχρι και αρκετές ώρες, δείχνοντας ότι η Compolout ( σχηματίζοντας). Αυτό οφείλεται στην ειδική βελτιστοποίηση της σύνθεσης κράματος B -3, η οποία επιβραδύνει την αντίδραση βροχόπτωσης στη ζώνη μέσης θερμοκρασίας (600-800 βαθμό) για να σχηματίσει τη διαμεσολάβηση Ni3MO (φάση), βελτιώνοντας το μειονέκτημα του B -2 ότι είναι εύκολο να καθοριστεί η NI4M ( - - φάση της φάσης μέσω της θερμοκρασίας μέσα από τη φάση. Η θερμική σταθερότητα του κράματος B -3 στη ζώνη μέσης θερμοκρασίας είναι πολύ καλύτερη από εκείνη του κράματος B -2, το οποίο βελτιώνει σημαντικά την καυτή απόδοση επεξεργασίας και έχει καλύτερη διαμόρφωση και συγκόλληση.
Οι ιδιότητες ομοιόμορφης διάβρωσης του κράματος B -3 είναι οι ίδιες με εκείνες του B -2. Το κράμα B -3 έχει βελτιώσει σημαντικά την αντίσταση στη διάβρωση, τη διάβρωση του στρες, τη διάβρωση του μαχαιριού και τη διάβρωση της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα σε σύγκριση με το b -2. Όπως και με το B -2 κράμα, το B -3 δεν συνιστάται για χρήση σε οξέα με άλατα σιδήρου ή χαλκού, καθώς αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ταχεία αποτυχία διάβρωσης του κράματος.
Όταν το υδροχλωρικό οξύ έρχεται σε επαφή με το σιδήρου και τον χαλκό, αντιδρά χημικά μαζί τους για να σχηματίσουν σιδηρούχα και δισθενές άλατα χαλκού.
Επειδή το κράμα B -3 είναι λιγότερο επιρρεπής σε κατακρημνίσματα επιβλαβών διαμεταλλικών φάσεων σε μέτριες θερμοκρασίες, αυτή η βελτιωμένη θερμική σταθερότητα οδηγεί σε μεγαλύτερη ολκιμότητα από το B -2 κράμα κάτω από όλους τους τύπους θερμικών κύκλων, ελαχιστοποιώντας έτσι τα προβλήματα που αντιμετωπίζονται στο b -2 ally fabrication εξοπλισμός. Επομένως, το κράμα B -3 είναι κατάλληλο για όλες τις εφαρμογές που απαιτούσαν προηγουμένως τη χρήση του κράματος B -2 και μπορούν να χρησιμοποιηθούν απευθείας στη συγκολλημένη κατάσταση.
