Температурные ограничения Hastelloy C-276

Сплав Hastelloy C-276 представляет собой никель-хром-молибденовый сплав, содержащий вольфрам, который считается коррозионностойким сплавом из-за чрезвычайно низкого содержания кремнезема в углероде.
Работа с большинством агрессивных сред как в окислительной, так и в восстановительной атмосфере.
Обладает устойчивостью к точечной коррозии, щелевой коррозии и коррозии под напряжением. Высокое содержание Mo и Cr делает сплав устойчивым к коррозии ионами хлорида, а элемент W дополнительно повышает коррозионную стойкость. Между тем, сплав Hastelloy C-276 является одним из немногих материалов, устойчивых к коррозии от влажного газообразного хлора, растворов гипохлорита и диоксида хлора, а также обладает коррозионной стойкостью к растворам хлоридов высокой концентрации, таких как хлорид железа и хлорид меди. Подходит для различных концентраций растворов серной кислоты, это один из немногих материалов, которые можно применять для горячих концентрированных растворов серной кислоты.
Физические свойства сплава Hastelloy C-276 следующие:
Состав материала: 57Ni-16Cr-16Mo-5Fe-4W-2.5Co * -1Mn * -0.35V * -0.08Si * -0.01C * * представляет большой запас
Исполнительные стандарты: UNS N10276, ASTM B575, ASME SB575, DIN/EN 2.4819
Плотность: 8,90 г/см3

Сварочные характеристики сплава Hastelloy C-276 аналогичны характеристикам обычной аустенитной нержавеющей стали. Перед использованием метода сварки для сварки C-276 необходимо принять меры для снижения коррозионной стойкости сварных швов и зоны термического влияния, такие как дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW), дуговая сварка в среде защитного газа (GMAW), сварка под флюсом дуговая сварка или другие способы сварки, способные снизить коррозионную стойкость сварных швов и околошовной зоны. Однако такие методы сварки, как кислородно-ацетиленовая сварка, которые могут увеличить содержание углерода или кремния в материалах сварных швов и в околошовной зоне, не подходят [2].
Выбор формы сварного соединения может основываться на успешном опыте применения норм ASME для котлов и сосудов под давлением для сварных соединений из сплава Hastelloy C-276.
Сварочная канавка легко обрабатывается, но механическая обработка приводит к упрочнению, поэтому перед сваркой обработанную канавку необходимо отполировать.
Во время сварки следует использовать соответствующую скорость подвода тепла, чтобы предотвратить образование термических трещин.
В подавляющем большинстве агрессивных сред сплав Hastelloy C-276 можно применять в виде сварных компонентов. Однако в чрезвычайно суровых условиях материалы C-276 и сварочные компоненты должны подвергаться термообработке на твердый раствор для достижения хорошей коррозионной стойкости.
Сварка сплава Hastelloy C-276 может использоваться в качестве сварочного материала или присадочного металла. Если к сварным швам из сплава Hastelloy C-276 необходимо добавить определенные компоненты, такие как другие сплавы на основе никеля или нержавеющая сталь, и эти сварные швы будут подвергаться воздействию агрессивных сред, то сварочный пруток или проволока, используемые для сварки должен иметь свойства, эквивалентные основному металлу.
Термическая обработка твердого раствора сплава Hastelloy C-276 включает два процесса:
Нагрев при 1040 градусов ~ 1150 градусов;
Быстро охладить до черного состояния (около 400 градусов) в течение двух минут, чтобы обработанный материал имел хорошую коррозионную стойкость. Следовательно, выполнение только термообработки сплава Hastelloy C-276 для снятия напряжений неэффективно. Перед термической обработкой следует очистить всю грязь, такую ​​как масляные пятна на поверхности сплава, которые могут образовывать углеродные элементы в процессе термической обработки.
Поверхность сплава Hastelloy C-276 образует оксиды во время сварки или термической обработки, что снижает содержание Cr в сплаве и влияет на его коррозионную стойкость. Поэтому необходима очистка поверхности. Вы можете использовать проволочную щетку из нержавеющей стали или шлифовальный круг, затем погрузить его в смесь азотной и плавиковой кислот в соответствующих пропорциях для травления, а затем промыть чистой водой.
Результаты испытаний и анализ
Влияние температуры термообработки на рост зерна труб из сплава C-276. Продольная микроструктура бесшовных труб из холоднокатаного сплава С-276 после выдержки при 1040~1200 град в течение 10 минут показана на рис. 1. Видно, что после термообработки в диапазоне 1040~1200 град , восстановление и рекристаллизация сплава C-276 завершены. После термообработки при температуре 1040 градусов размер зерна становится меньше, и в зерне появляется большое количество двойников. По мере повышения температуры термообработки зерна постепенно растут; Когда температура термообработки составляет 1080~1160 градусов, размер зерна относительно однороден; При термообработке при 1200 град произошел значительный рост отдельных зерен.
Влияние температуры термообработки на размер зерен сплава С-276 при изоляции в течение 5, 10, 20 и 30 минут. Видно, что при одинаковом времени выдержки размер зерна постепенно увеличивается с повышением температуры термообработки, и тенденция роста зерна такая же. При температурах от 1040 до 1080 градусов рост зерен происходит быстрее, в диапазоне от 1080 до 1160 градусов он замедляется, а при температурах от 1160 до 1200 градусов снова ускоряется.
Уменьшение энергии границы раздела зерен является основной движущей силой роста зерен. В процессе роста зерен увеличение размера зерен соответствует уменьшению общей площади границ зерен, что приводит к уменьшению общей энергии интерфейса системы. Скорость роста зерен связана с механизмом миграции границ зерен, а скорость миграции границ зерен тесно связана с температурой, которая представляет собой процесс термической активации. Связь между скоростью миграции большеугловой границы зерна M и температурой T удовлетворяет соотношению Аррениуса (2426), т. е. уравнению M=Mg exp (- QR/T): M – константа; Q – кажущаяся энергия активации миграции границ зерен, кДж/моль; R - газовая постоянная, Дж/(моль·К); Т – термодинамическая температура, К.
Соотношение между скоростью движения границы зерна v и приводным давлением P: v=MP, где M - подвижность границы зерна; И P=y,/D, где y. — межфазная энергия, D — диаметр зерна. Путем интегрирования dD/dt можно получить, что D=y, Mt заменяет уравнение (1) уравнением (2), и, считая время t постоянным, можно получить, что D '= A exp (-QR/T), где A — константа, A=y, M. Логарифмируя обе части уравнения (3), можно получить: InD=1/2InA-Q/( 2RT), где Q — кажущаяся энергия активации миграции границ зерен, кДж/моль; R - газовая постоянная, Дж/(моль·К); T — термодинамическая температура, K. Видно, что InD имеет линейную зависимость от 1/T.
Рассчитайте средний размер зерна бесшовных труб из сплава C-276 после изоляции при степени 1040-1200 в течение 5-30 минут и выполните регрессионный анализ в соответствии с приведенным выше уравнением (4), как показано на рисунке 3. Из рисунка 3 видно, что линейные аппроксимирующие кривые при разном времени выдержки примерно параллельны друг другу. Согласно этому результату, при времени выдержки 10 минут соотношение между размером зерна D и температурой термообработки T составляет: lnD=0,5lnA-1,887 × Согласно уравнению (5), кажущаяся энергия активации миграции границ зерен для сплава С-276 после 10 минут изоляции при степени 1040-1200 составляет 313,77 кДж/моль, что выше энергии активации самодиффузии чистого никеля в решетке матрицы ( около 285,1 кДж/моль) (27). Это в основном связано с тем, что сплав C-276 содержит больше легирующих элементов, увеличивающих энергию активации роста зерна и подавляющих рост зерна.