Stop Hastelloy C-276 to stop niklowo-chromowo-molibdenowy zawierający wolfram, który jest uważany za stop odporny na korozję ze względu na wyjątkowo niską zawartość węgla krzemowego.
Działanie najbardziej korozyjnych mediów zarówno w atmosferach utleniających, jak i redukujących.
Ma odporność na korozję wżerową, korozję szczelinową i korozję naprężeniową. Wysoka zawartość Mo i Cr sprawia, że stop jest odporny na korozję jonową chlorków, a pierwiastek W dodatkowo poprawia odporność korozyjną. Tymczasem stop Hastelloy C-276 jest jednym z nielicznych materiałów odpornych na korozję powodowaną przez wilgotne roztwory chloru gazowego, podchlorynu i dwutlenku chloru oraz na działanie roztworów chlorków o wysokim stężeniu, takich jak chlorek żelaza i chlorek miedzi. Nadaje się do różnych stężeń roztworów kwasu siarkowego, jest jednym z niewielu materiałów, które można stosować do gorących stężonych roztworów kwasu siarkowego.
Właściwości fizyczne stopu Hastelloy C-276 są następujące:
Skład materiału: 57Ni-16Cr-16Mo-5Fe-4W-2.5Co * -1Mn * -0.35V * -0.08Si * -0.01C * * reprezentuje duży margines
Normy wykonawcze: UNS N10276, ASTM B575, ASME SB575, DIN/EN 2.4819
Gęstość: 8,90 g/cm3
Właściwości spawalnicze stopu Hastelloy C-276 są podobne do właściwości zwykłej austenitycznej stali nierdzewnej. Przed zastosowaniem metody spawania do spawania C-276 należy podjąć środki w celu zmniejszenia odporności spoin i strefy wpływu ciepła na korozję, takie jak spawanie łukiem wolframowym w osłonie gazów (GTAW), spawanie łukiem w osłonie gazów metali (GMAW), spawanie łukowe lub inne metody spawania, które mogą zmniejszyć odporność na korozję spoin i strefy wpływu ciepła. Jednak metody spawania, takie jak spawanie acetylenowo-tlenowe, które mogą zwiększać zawartość węgla lub krzemu w spoinach materiałów i strefie wpływu ciepła, nie są odpowiednie [2].
Wybór kształtów połączeń spawanych może odnosić się do pomyślnych doświadczeń ASME Boiler and Pressure Vessel Code dla połączeń spawanych ze stopu Hastelloy C-276.
Rowek spawalniczy jest łatwy do obróbki, ale obróbka skrawaniem spowoduje utwardzenie, dlatego przed spawaniem konieczne jest wypolerowanie obrobionego rowka.
Podczas spawania należy stosować odpowiednią prędkość doprowadzania ciepła, aby zapobiec powstawaniu pęknięć termicznych.
W zdecydowanej większości środowisk korozyjnych stop Hastelloy C-276 może być stosowany w postaci elementów spawanych. Jednak w ekstremalnie trudnych warunkach materiały C-276 i elementy spawalnicze muszą zostać poddane obróbce cieplnej rozpuszczającej, aby uzyskać dobrą odporność na korozję.
Podczas spawania stopu Hastelloy C-276 można użyć samego materiału spawalniczego lub spoiwa. Jeśli wymagane jest dodanie pewnych składników do spoin stopu Hastelloy C-276, takich jak inne stopy na bazie niklu lub stal nierdzewna, a spoiny te będą narażone na działanie korozyjnego środowiska, wówczas drut lub drut spawalniczy używany do spawania musi mieć właściwości równoważne z metalem nieszlachetnym.
Obróbka cieplna w roztworze stałym stopu Hastelloy C-276 obejmuje dwa procesy:
Ogrzewanie w temperaturze 1040 stopni ~ 1150 stopni;
Szybko schłodzić do stanu czarnego (około 400 stopni) w ciągu dwóch minut, aby obrabiany materiał miał dobrą odporność na korozję. Dlatego wykonywanie wyłącznie odprężającej obróbki cieplnej stopu Hastelloy C-276 jest nieskuteczne. Przed obróbką cieplną należy oczyścić powierzchnię stopu z wszelkich zabrudzeń, np. plam olejowych, które mogą powodować powstawanie pierwiastków węglowych w procesie obróbki cieplnej.
Powierzchnia stopu Hastelloy C-276 będzie wytwarzać tlenki podczas spawania lub obróbki cieplnej, co zmniejsza zawartość Cr w stopie i wpływa na jego odporność na korozję. Dlatego konieczne jest czyszczenie powierzchni. Można użyć szczotki drucianej ze stali nierdzewnej lub ściernicy, następnie zanurzyć ją w mieszaninie odpowiednich proporcji kwasu azotowego i kwasu fluorowodorowego do trawienia, a następnie spłukać czystą wodą.
Wyniki testów i analiza
Wpływ temperatury obróbki cieplnej na rozrost ziarna rur ze stopu C-276. Mikrostrukturę wzdłużną rur bez szwu walcowanych na zimno ze stopu C-276 po przetrzymywaniu w temperaturze 1040~1200 stopni przez 10 minut przedstawiono na rysunku 1. Można zauważyć, że po obróbce cieplnej w zakresie 1040~1200 stopni zakończono odzysk i rekrystalizację stopu C-276. Po obróbce cieplnej w temperaturze 1040 stopni wielkość ziarna jest mniejsza i występuje duża liczba bliźniaków w ziarnie. Wraz ze wzrostem temperatury obróbki cieplnej ziarna stopniowo rosną; Gdy temperatura obróbki cieplnej wynosi od 1080 do 1160 stopni, wielkość ziarna jest stosunkowo jednolita; Podczas obróbki cieplnej w temperaturze 1200 stopni nastąpił znaczny wzrost poszczególnych ziaren.
Wpływ temperatury obróbki cieplnej na wielkość ziarna stopu C-276 podczas izolacji przez 5, 10, 20 i 30 minut. Można zauważyć, że przy tym samym czasie przetrzymywania wielkość ziarna stopniowo wzrasta wraz ze wzrostem temperatury obróbki cieplnej, a tendencja wzrostu ziarna jest taka sama. W temperaturze od 1040 do 1080 stopni wzrost ziarna jest szybszy, natomiast w zakresie od 1080 do 1160 stopni następuje spowolnienie i ponowne przyspieszenie w temperaturze od 1160 do 1200 stopni.
Spadek energii granicy między ziarnami jest główną siłą napędową wzrostu ziarna. Podczas procesu wzrostu ziarna wzrost wielkości ziarna odpowiada zmniejszeniu całkowitej powierzchni granicznej ziarna, co skutkuje spadkiem całkowitej energii międzyfazowej układu. Szybkość wzrostu ziaren jest związana z mechanizmem migracji granic ziaren, a szybkość migracji granic ziaren jest ściśle związana z temperaturą, która jest procesem aktywacji termicznej. Zależność między szybkością migracji granicy ziaren wielkokątnych M a temperaturą T spełnia zależność Arre heni us (2426), tj. równanie M=}Mg exp (- QR/T): M. jest stałą; Q to pozorna energia aktywacji migracji granic ziaren, kJ/mol; R oznacza stałą gazową, J/(mol · K); T to temperatura termodynamiczna, K.
Zależność między prędkością przemieszczania się granicy ziaren v a ciśnieniem napędowym P jest następująca: v=MP, gdzie M jest ruchliwością granic ziaren; I P=y,/D, gdzie y. gdzie jest energią międzyfazową, a D jest średnicą ziarna. Całkując dD/dt, można otrzymać, że D=y, Mt zastępuje równanie (1) równaniem (2), a zakładając, że czas t jest stały, można otrzymać, że D '= A exp (- QR/T) gdzie A jest stałą, A=y, M. Logarytmując obie strony równania (3) otrzymujemy: InD=1/2InA-Q/( 2RT), gdzie Q jest pozorną energią aktywacji migracji granic ziaren, kJ/mol; R oznacza stałą gazową, J/(mol · K); T jest temperaturą termodynamiczną K. Można zauważyć, że InD ma liniową zależność od 1/T.
Oblicz średni rozmiar ziarna rur bez szwu ze stopu C-276 po izolacji w temperaturze 1040-1200 stopnia przez 5-30 minut i przeprowadź analizę regresji zgodnie z powyższym równaniem (4), jak pokazano na rysunku 3. Z rysunku 3 widać, że krzywe dopasowania liniowego przy różnych czasach utrzymywania są w przybliżeniu równoległe do siebie. Zgodnie z tym wynikiem, gdy czas przetrzymywania wynosi 10 minut, zależność między wielkością ziarna D a temperaturą obróbki cieplnej T wynosi: lnD=0,5lnA-1,887 × Zgodnie z równaniem (5), pozorna energia aktywacji migracji granic ziaren dla stopu C-276 po 10 minutach izolacji w temperaturze 1040-1200 stopnia wynosi 313,77 kJ/mol, co jest wartością wyższą niż energia aktywacji samodyfuzji czystego niklu w siatce osnowy ( około 285,1 kJ/mol) (27). Dzieje się tak głównie dlatego, że stop C-276 zawiera więcej pierwiastków stopowych, zwiększając energię aktywacji wzrostu ziarna i hamując wzrost ziarna.
