Сплав Hastelloy C-276 – це нікель-хром-молібденовий сплав із вмістом вольфраму, який вважається стійким до корозії через надзвичайно низький вміст вуглецю кремнію.
Ефективність більшості корозійних середовищ як у окислювальній, так і у відновній атмосферах.
Він має стійкість до точкової корозії, щілинної корозії та корозії під напругою. Високий вміст Mo і Cr робить сплав стійким до корозії іонами хлориду, а елемент W додатково покращує корозійну стійкість. Тим часом сплав Hastelloy C-276 є одним із небагатьох матеріалів, стійких до корозії, викликаної вологим газоподібним хлором, гіпохлоритом і розчинами діоксиду хлору, а також має корозійну стійкість до розчинів хлоридів високої концентрації, таких як хлорид заліза та хлорид міді. Підходить для різних концентрацій розчинів сірчаної кислоти, це один із небагатьох матеріалів, які можна застосовувати для гарячих концентрованих розчинів сірчаної кислоти.
Фізичні властивості сплаву Hastelloy C-276 такі:
Склад матеріалу: 57Ni-16Cr-16Mo-5Fe-4W-2.5Co * -1Mn * -0.35V * -0.08Si * -0.01C * * означає великий запас
Виконавчі стандарти: UNS N10276, ASTM B575, ASME SB575, DIN/EN 2.4819
Щільність: 8,90 г/см3
Зварювальні характеристики сплаву Hastelloy C-276 подібні до зварювальних характеристик звичайної аустенітної нержавіючої сталі. Перед використанням методу зварювання для зварювання C-276 необхідно вжити заходів для зниження корозійної стійкості зварних швів і зони термічного впливу, наприклад, дугове зварювання газовою вольфрамом (GTAW), дугове зварювання металевим газом (GMAW), зварювання під флюсом дугове зварювання або інші методи зварювання, які можуть знизити корозійну стійкість зварних швів і зони термічного впливу. Однак такі методи зварювання, як зварювання оксиацетиленом, які можуть збільшити вміст вуглецю або кремнію в матеріалі зварних швів і в зоні термічного впливу, не підходять [2].
Вибір форм зварювальних з’єднань може посилатися на успішний досвід ASME щодо котлів і посудин під тиском для зварювальних з’єднань зі сплаву Hastelloy C-276.
Зварювальну канавку легко обробити, але механічна обробка призведе до зміцнення, тому перед зварюванням необхідно відполірувати оброблену канавку.
Під час зварювання слід використовувати відповідну швидкість підведення тепла, щоб запобігти утворенню термічних тріщин.
У переважній більшості корозійних середовищ сплав Hastelloy C-276 можна застосовувати у вигляді зварних компонентів. Однак у надзвичайно суворих умовах C-276 матеріали та зварювальні компоненти повинні пройти термічну обробку, щоб досягти високої корозійної стійкості.
Зварювання сплаву Hastelloy C-276 може використовуватися як зварювальний матеріал або присадковий метал. Якщо певні компоненти потрібно додати до зварних швів сплаву Hastelloy C-276, наприклад інших сплавів на основі нікелю або нержавіючої сталі, і ці зварні шви будуть піддаватися впливу корозійного середовища, тоді зварювальний пруток або дріт, які використовуються для зварювання повинен мати властивості, еквівалентні основному металу.
Термічна обробка твердого розчину матеріалу зі сплаву Hastelloy C-276 включає два процеси:
Нагрівання на 1040 градусів ~ 1150 градусів;
Швидко охолодіть до чорного стану (приблизно 400 градусів) протягом двох хвилин, щоб оброблений матеріал мав хорошу стійкість до корозії. Таким чином, лише термічна обробка для зняття напруги на сплаві Hastelloy C-276 є неефективною. Перед термічною обробкою слід очистити всі забруднення, такі як масляні плями на поверхні сплаву, які можуть утворювати вуглецеві елементи під час процесу термічної обробки.
Поверхня сплаву Hastelloy C-276 утворює оксиди під час зварювання або термічної обробки, що зменшує вміст Cr у сплаві та впливає на його стійкість до корозії. Тому очищення поверхні необхідно. Ви можете використовувати дротяну щітку з нержавіючої сталі або шліфувальний круг, потім занурити їх у відповідну пропорцію азотної та фтористоводневої кислоти для травлення, а потім промити чистою водою.
Результати тестування та аналіз
Вплив температури термообробки на ріст зерна труб зі сплаву C-276. Поздовжня мікроструктура безшовних труб з холоднокатаного сплаву C-276 після витримування при 1040~1200 градусів протягом 10 хвилин показана на малюнку 1. Можна побачити, що після термообробки в діапазоні 1040~1200 градусів , завершено відновлення та перекристалізацію сплаву C-276. Після термічної обробки при 1040 градусах розмір зерна менший, і в зерні є велика кількість двійників. З підвищенням температури термообробки зерна поступово ростуть; Коли температура термічної обробки становить від 1080 до 1160 градусів, розмір зерна є відносно однорідним; Під час термічної обробки при 1200 градусах відбулося значне зростання окремих зерен.
Вплив температури термічної обробки на розмір зерен сплаву C-276 під час ізоляції протягом 5, 10, 20 і 30 хвилин. Можна побачити, що за однакового часу витримки розмір зерна поступово збільшується зі збільшенням температури термічної обробки, і тенденція зростання зерна є однаковою. При температурах від 1040 до 1080 градусів ріст зерна відбувається швидше, тоді як він сповільнюється в діапазоні від 1080 до 1160 градусів, і знову прискорюється при температурах від 1160 до 1200 градусів.
Зменшення енергії межі розділу зерен є головною рушійною силою росту зерна. У процесі росту зерна збільшення розміру зерна відповідає зменшенню загальної площі межі зерна, що призводить до зменшення загальної енергії розділу фаз системи. Швидкість росту зерен пов’язана з механізмом міграції меж зерен, а швидкість міграції меж зерен тісно пов’язана з температурою, яка є процесом термічної активації. Співвідношення між швидкістю міграції кордону зерна під великим кутом M і температурою T задовольняє співвідношення Арренюса (2426), тобто рівняння M=Mg exp (- QR/T): M. є константою; Q – уявна енергія активації зернограничної міграції, кДж/моль; R – газова стала, Дж/(моль · К); Т - термодинамічна температура, К.
Співвідношення між швидкістю переміщення границі зерна v і рушійним тиском P є: v=MP, де М — рухливість границі зерна; І P=y,/D, де y. – міжфазна енергія, а D – діаметр зерна. Шляхом інтегрування dD/dt можна отримати, що D=y, Mt замінює рівняння (1) на рівняння (2), і якщо припустити, що час t постійний, можна отримати, що D '= A exp (- QR/T), де A — константа, A=y, M. Логарифмуючи обидві частини рівняння (3), можна отримати: InD=1/2InA-Q/( 2RT), де Q – уявна енергія активації зернограничної міграції, кДж/моль; R – газова стала, Дж/(моль · К); T – термодинамічна температура, K. Можна побачити, що InD має лінійну залежність від 1/T.
Обчисліть середній розмір зерна безшовних труб зі сплаву C-276 після ізоляції при 1040-1200 ступені протягом 5-30 хвилин і виконайте регресійний аналіз відповідно до рівняння (4) вище, як показано на малюнку 3. З рисунка 3 видно, що лінійні підгонки за різних часів витримки приблизно паралельні одна одній. Згідно з цим результатом, коли час витримки становить 10 хвилин, співвідношення між розміром зерна D і температурою термічної обробки T становить: lnD=0.5lnA-1.887 × Відповідно до рівняння (5), уявна енергія активації міграції меж зерен для сплаву C-276 після 10 хвилин ізоляції при ступені 1040-1200 становить 313,77 кДж/моль, що вище, ніж енергія активації самодифузії чистого нікелю в решітці матриці ( приблизно 285,1 кДж/моль) (27). Це головним чином тому, що сплав C-276 містить більше легуючих елементів, які збільшують енергію активації росту зерна та гальмують ріст зерна.
