Teplotní limity Hastelloy C-276

Slitina Hastelloy C-276 je slitina nikl-chrom molybden obsahující wolfram, která je považována za slitinu odolnou vůči korozi díky extrémně nízkému obsahu křemíkového uhlíku.
Výkon většiny korozivních médií v oxidační i redukční atmosféře.
Má odolnost proti důlkové korozi, štěrbinové korozi a korozi pod napětím. Vysoký obsah Mo a Cr činí slitinu odolnou vůči korozi chloridovými ionty a prvek W dále zlepšuje odolnost proti korozi. Mezitím je slitina Hastelloy C{0}} jedním z mála materiálů, které jsou odolné vůči korozi způsobené vlhkým plynným chlorem, chlornanem a roztoky oxidu chloričitého a jsou odolné vůči vysoce koncentrovaným roztokům chloridů, jako je chlorid železitý a chlorid měďnatý. Je vhodný pro různé koncentrace roztoků kyseliny sírové a je to jeden z mála materiálů, který lze aplikovat na horké koncentrované roztoky kyseliny sírové.
Fyzikální vlastnosti slitiny Hastelloy C-276 jsou následující:
Materiálové složení: 57Ni-16Cr-16Mo-5Fe-4W-2.5Co * -1Mn * -0,35V * -0.08Si * -0.01C * * představuje velkou rezervu
Výkonné normy: UNS N10276, ASTM B575, ASME SB575, DIN/EN 2.4819
Hustota: 8,90g/cm3

Svařovací výkon slitiny Hastelloy C-276 je podobný jako u běžné austenitické nerezové oceli. Před použitím svařovací metody ke svařování C-276 je třeba provést opatření ke snížení odolnosti svarů a tepelně ovlivněných oblastí proti korozi, jako je svařování plynovým wolframovým obloukem (GTAW), svařování plynovým kovovým obloukem (GMAW), ponořené obloukové svařování nebo jiné metody svařování, které mohou snížit korozní odolnost svarů a tepelně ovlivněné zóny. Metody svařování, jako je svařování kyslíkem a acetylenem, které mohou zvýšit obsah uhlíku nebo křemíku ve svarech materiálu a tepelně ovlivněné oblasti, však nejsou vhodné [2].
Výběr forem svarových spojů může odkazovat na úspěšnou zkušenost ASME Boiler and Pressure Vessel Code pro svařovací spoje ze slitiny Hastelloy C-276.
Svařovací drážka je snadno obrobitelná, ale opracování přinese pracovní zpevnění, proto je nutné obrobenou drážku před svařováním vyleštit.
Při svařování by měla být použita vhodná rychlost přísunu tepla, aby se zabránilo vzniku tepelných trhlin.
V naprosté většině korozivních prostředí lze slitinu Hastelloy C-276 aplikovat ve formě svařovaných součástí. V extrémně drsném prostředí však C-276 materiály a svařovací součásti musí projít tepelným zpracováním, aby se dosáhlo dobré odolnosti proti korozi.
Svařování slitiny Hastelloy C-276 si může vybrat, zda se použije jako svařovací materiál nebo přídavný kov. Pokud je nutné přidat určité součásti do svarů slitiny Hastelloy C-276, jako jsou jiné slitiny na bázi niklu nebo nerezová ocel, a tyto svary budou vystaveny korozivnímu prostředí, pak svařovací drát nebo drát použitý pro svařování musí mít vlastnosti ekvivalentní základnímu kovu.
Tepelné zpracování materiálu slitiny Hastelloy C-276 v pevném roztoku zahrnuje dva procesy:
Zahřívání na 1040 stupňů ~ 1150 stupňů;
Rychle ochlaďte do černého stavu (kolem 400 stupňů) během dvou minut, aby měl ošetřený materiál dobrou odolnost proti korozi. Proto je neúčinné pouze tepelné zpracování uvolňující napětí u slitiny Hastelloy C-276. Před tepelným zpracováním by měly být očištěny všechny nečistoty, jako jsou olejové skvrny na povrchu slitiny, které mohou během procesu tepelného zpracování vytvářet uhlíkové prvky.
Povrch slitiny Hastelloy C{0}} bude při svařování nebo tepelném zpracování produkovat oxidy, které snižují obsah Cr ve slitině a ovlivňují její odolnost proti korozi. Proto je nutné povrchové čištění. Můžete použít nerezový drátěný kartáč nebo brusný kotouč, poté jej ponořit do směsi vhodného poměru kyseliny dusičné a kyseliny fluorovodíkové pro moření a poté opláchnout čistou vodou.
Výsledky testů a analýzy
Vliv teploty tepelného zpracování na růst zrn trubek ze slitiny C-276. Podélná mikrostruktura bezešvých trubek ze slitiny C-276 válcované za studena po 10 minutách udržování při teplotě 1040~1200 stupňů je znázorněna na obrázku 1. Je vidět, že po tepelném zpracování v rozsahu 1040~1200 stupňů byla dokončena regenerace a rekrystalizace slitiny C-276. Po tepelném zpracování při 1040 stupních je velikost zrna menší a v zrnu je velké množství dvojčat. Jak se teplota tepelného zpracování zvyšuje, zrna postupně rostou; Když je teplota tepelného zpracování mezi 1080 ~ 1160 stupni, velikost zrna je relativně jednotná; Při tepelném zpracování při 1200 stupních došlo k výraznému růstu jednotlivých zrn.
Vliv teploty tepelného zpracování na velikost zrna slitiny C-276 během izolace po dobu 5, 10, 20 a 30 minut. Je vidět, že při stejné době zdržení se velikost zrna postupně zvětšuje se zvyšováním teploty tepelného zpracování a trend růstu zrna je stejný. Při teplotách v rozmezí 1040 až 1080 stupňů je růst zrn rychlejší, zatímco se zpomaluje v rozmezí 1080 až 1160 stupňů a znovu se zrychluje při teplotách v rozmezí 1160 až 1200 stupňů.
Pokles energie rozhraní hranic zrn je hlavní hnací silou růstu zrna. Během procesu růstu zrna odpovídá nárůst velikosti zrna zmenšení celkové hraniční oblasti zrn, což má za následek snížení celkové energie rozhraní systému. Rychlost růstu zrn souvisí s mechanismem migrace hranic zrn a rychlost migrace hranic zrn úzce souvisí s teplotou, což je proces tepelné aktivace. Vztah mezi rychlostí migrace hranic zrn ve velkém úhlu M a teplotou T splňuje Arre heniusův vztah (2426), tj. rovnici M=Mg exp (- QR/T): M. Je konstanta; Q je zdánlivá aktivační energie migrace hranic zrn, kJ/mol; R je plynová konstanta, J/(mol · K); T je termodynamická teplota, K.
Vztah mezi rychlostí pohybu hranic zrn v a hnacím tlakem P je: v=MP, kde M je pohyblivost hranice zrna; A P=y,/D, kde y. je mezifázová energie a D je průměr zrna. Integrací dD/dt lze získat, že D=y, Mt nahradí rovnici (1) rovnicí (2), a za předpokladu, že čas t je konstantní, lze získat, že D '= A exp (- QR/T), kde A je konstanta, A=y, M. Logaritmováním obou stran rovnice (3) lze získat: InD=1/2InA-Q/( 2RT), kde Q je zdánlivá aktivační energie migrace hranic zrn, kJ/mol; R je plynová konstanta, J/(mol · K); T je termodynamická teplota K. Je vidět, že InD má lineární vztah s 1/T.
Vypočítejte průměrnou velikost zrna bezešvých trubek ze slitiny C-276 po izolaci při 1040-1200 stupních po dobu 5-30 minut a proveďte regresní analýzu podle výše uvedené rovnice (4), jak je znázorněno na obrázku 3. Z obrázku 3 je vidět, že křivky lineárního přizpůsobení při různých dobách držení jsou přibližně vzájemně rovnoběžné. Podle tohoto výsledku, když je doba výdrže 10 minut, je vztah mezi velikostí zrna D a teplotou tepelného zpracování T: lnD=0.5lnA-1.887 × Podle rovnice (5) zdánlivá aktivační energie migrace hranic zrn pro slitinu C-276 po 10 minutách izolace při 1040-1200 stupni je 313,77 kJ/mol, což je více než samodifúzní aktivační energie čistého niklu v mřížce matrice ( přibližně 285,1 kJ/mol) (27). Je to hlavně proto, že slitina C-276 obsahuje více legujících prvků, které zvyšují aktivační energii růstu zrn a inhibují růst zrn.