Το κράμα Hastelloy C-276 είναι ένα κράμα νικελίου χρωμίου μολυβδαινίου που περιέχει βολφράμιο, το οποίο θεωρείται ανθεκτικό στη διάβρωση κράμα λόγω της εξαιρετικά χαμηλής περιεκτικότητάς του σε άνθρακα πυριτίου.
Η απόδοση των περισσότερων διαβρωτικών μέσων τόσο σε ατμόσφαιρες οξείδωσης όσο και σε ατμόσφαιρες αναγωγής.
Έχει αντοχή στη διάβρωση με αυλάκια, στη διάβρωση με ρωγμές και στη διάβρωση λόγω τάσης. Η υψηλή περιεκτικότητα σε Mo και Cr καθιστά το κράμα ανθεκτικό στη διάβρωση ιόντων χλωρίου και το στοιχείο W βελτιώνει περαιτέρω την αντίσταση στη διάβρωση. Εν τω μεταξύ, το κράμα Hastelloy C-276 είναι ένα από τα λίγα υλικά που είναι ανθεκτικό στη διάβρωση από υγρά διαλύματα αερίου χλωρίου, υποχλωριώδους άλατος και διοξειδίου του χλωρίου και έχει αντοχή στη διάβρωση σε διαλύματα χλωρίου υψηλής συγκέντρωσης, όπως χλωριούχος σίδηρος και χλωριούχος χαλκός. Κατάλληλο για διάφορες συγκεντρώσεις διαλυμάτων θειικού οξέος, είναι ένα από τα λίγα υλικά που μπορούν να εφαρμοστούν σε θερμά πυκνά διαλύματα θειικού οξέος.
Οι φυσικές ιδιότητες του κράματος Hastelloy C-276 είναι οι εξής:
Σύνθεση υλικού: 57Ni-16Cr-16Mo-5Fe-4W-2.5Co * -1Mn * -0.35V * -0.08Si * -0.01C * * αντιπροσωπεύει ένα μεγάλο περιθώριο
Εκτελεστικά πρότυπα: UNS N10276, ASTM B575, ASME SB575, DIN/EN 2.4819
Πυκνότητα: 8,90 g/cm3
Η απόδοση συγκόλλησης του κράματος Hastelloy C-276 είναι παρόμοια με αυτή του συνηθισμένου ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα. Πριν χρησιμοποιήσετε μια μέθοδο συγκόλλησης για τη συγκόλληση C-276, πρέπει να ληφθούν μέτρα για τη μείωση της αντίστασης στη διάβρωση των συγκολλήσεων και της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα, όπως η συγκόλληση με τόξο βολφραμίου (GTAW), η συγκόλληση με τόξο μετάλλου με αέριο (GMAW), η βυθισμένη συγκόλληση τόξου ή άλλες μέθοδοι συγκόλλησης που μπορούν να μειώσουν την αντίσταση στη διάβρωση των συγκολλήσεων και της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα. Ωστόσο, οι μέθοδοι συγκόλλησης όπως η συγκόλληση με οξυακετυλένιο που μπορεί να αυξήσουν την περιεκτικότητα σε άνθρακα ή την περιεκτικότητα σε πυρίτιο των συγκολλήσεων υλικού και της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα δεν είναι κατάλληλες [2].
Η επιλογή των μορφών αρμών συγκόλλησης μπορεί να αναφέρεται στην επιτυχημένη εμπειρία του Κώδικα ASME Boiler and Pressure Vessel Code για αρμούς συγκόλλησης κράματος Hastelloy C{0}}.
Το αυλάκι συγκόλλησης είναι εύκολο να κατεργαστεί, αλλά η μηχανική κατεργασία θα φέρει σκλήρυνση της εργασίας, επομένως είναι απαραίτητο να γυαλίσετε το κατεργασμένο αυλάκι πριν από τη συγκόλληση.
Κατά τη συγκόλληση πρέπει να χρησιμοποιείται κατάλληλη ταχύτητα εισόδου θερμότητας για να αποφευχθεί η δημιουργία θερμικών ρωγμών.
Στη συντριπτική πλειοψηφία των διαβρωτικών περιβαλλόντων, το κράμα Hastelloy C-276 μπορεί να εφαρμοστεί με τη μορφή συγκολλημένων εξαρτημάτων. Ωστόσο, σε εξαιρετικά σκληρά περιβάλλοντα, τα υλικά C-276 και τα εξαρτήματα συγκόλλησης πρέπει να υποβληθούν σε θερμική επεξεργασία διαλύματος για να επιτευχθεί καλή αντοχή στη διάβρωση.
Η συγκόλληση του κράματος Hastelloy C-276 μπορεί να επιλέξει να χρησιμοποιηθεί ως υλικό συγκόλλησης ή μέταλλο πλήρωσης. Εάν απαιτείται να προστεθούν ορισμένα εξαρτήματα στις συγκολλήσεις του κράματος Hastelloy C-276, όπως άλλα κράματα με βάση το νικέλιο ή από ανοξείδωτο χάλυβα, και αυτές οι συγκολλήσεις θα εκτεθούν σε διαβρωτικά περιβάλλοντα, τότε η ράβδος ή το σύρμα συγκόλλησης που χρησιμοποιείται για τη συγκόλληση πρέπει να έχει ιδιότητες ισοδύναμες με το βασικό μέταλλο.
Η θερμική επεξεργασία στερεού διαλύματος του υλικού κράματος Hastelloy C-276 περιλαμβάνει δύο διαδικασίες:
Θέρμανση στους 1040 βαθμούς ~ 1150 βαθμούς.
Ψύξτε γρήγορα σε μαύρη κατάσταση (περίπου 400 μοίρες) μέσα σε δύο λεπτά, έτσι ώστε το επεξεργασμένο υλικό να έχει καλή αντοχή στη διάβρωση. Επομένως, μόνο η εκτέλεση θερμικής επεξεργασίας ανακούφισης από το στρες στο κράμα Hastelloy C-276 είναι αναποτελεσματική. Πριν από τη θερμική επεξεργασία, όλες οι ακαθαρσίες, όπως οι λεκέδες λαδιού στην επιφάνεια του κράματος που ενδέχεται να παράγουν στοιχεία άνθρακα κατά τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας, θα πρέπει να καθαρίζονται.
Η επιφάνεια του κράματος Hastelloy C-276 θα παράγει οξείδια κατά τη συγκόλληση ή τη θερμική επεξεργασία, γεγονός που μειώνει την περιεκτικότητα σε Cr στο κράμα και επηρεάζει την αντοχή του στη διάβρωση. Επομένως, είναι απαραίτητος ο καθαρισμός της επιφάνειας. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια συρμάτινη βούρτσα ή τροχό λείανσης από ανοξείδωτο χάλυβα, στη συνέχεια να το βυθίσετε σε ένα μείγμα κατάλληλων αναλογιών νιτρικού οξέος και υδροφθορικού οξέος για το τουρσί και στη συνέχεια να το ξεπλύνετε με καθαρό νερό.
Αποτελέσματα δοκιμών και ανάλυση
Η επίδραση της θερμοκρασίας θερμικής επεξεργασίας στην ανάπτυξη των κόκκων των σωλήνων από κράμα C-276. Η διαμήκης μικροδομή σωλήνων χωρίς συγκόλληση από κράμα C-276 ψυχρής έλασης αφού διατηρήθηκαν στις 1040~1200 μοίρες για 10 λεπτά φαίνεται στο σχήμα 1. Μπορεί να φανεί ότι μετά από θερμική επεξεργασία εντός του εύρους 1040~1200 μοιρών , η ανάκτηση και η ανακρυστάλλωση του κράματος C-276 έχουν ολοκληρωθεί. Μετά από θερμική επεξεργασία στους 1040 βαθμούς, το μέγεθος των κόκκων είναι μικρότερο και υπάρχει μεγάλος αριθμός διδύμων στον κόκκο. Καθώς η θερμοκρασία της θερμικής επεξεργασίας αυξάνεται, οι κόκκοι σταδιακά μεγαλώνουν. Όταν η θερμοκρασία θερμικής επεξεργασίας είναι μεταξύ 1080 ~ 1160 μοίρες, το μέγεθος των κόκκων είναι σχετικά ομοιόμορφο. Κατά τη διάρκεια της θερμικής επεξεργασίας στους 1200 βαθμούς, σημειώθηκε σημαντική ανάπτυξη μεμονωμένων κόκκων.
Η επίδραση της θερμοκρασίας θερμικής επεξεργασίας στο μέγεθος των κόκκων του κράματος C-276 κατά τη διάρκεια της μόνωσης για 5, 10, 20 και 30 λεπτά. Μπορεί να φανεί ότι κάτω από τον ίδιο χρόνο διατήρησης, το μέγεθος των κόκκων αυξάνεται σταδιακά με την αύξηση της θερμοκρασίας θερμικής επεξεργασίας και η τάση ανάπτυξης των κόκκων είναι η ίδια. Σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 1040 έως 1080 βαθμούς, η ανάπτυξη των κόκκων είναι ταχύτερη, ενώ επιβραδύνεται στην περιοχή από 1080 έως 1160 βαθμούς και επιταχύνεται ξανά σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 1160 έως 1200 βαθμούς.
Η μείωση της ενέργειας της διεπαφής των ορίων κόκκων είναι η κύρια κινητήρια δύναμη για την ανάπτυξη των κόκκων. Κατά τη διαδικασία ανάπτυξης των κόκκων, η αύξηση του μεγέθους των κόκκων αντιστοιχεί σε μείωση της συνολικής οριακής περιοχής κόκκων, με αποτέλεσμα τη μείωση της συνολικής ενέργειας διεπαφής του συστήματος. Ο ρυθμός ανάπτυξης των κόκκων σχετίζεται με τον μηχανισμό μετανάστευσης των ορίων των κόκκων και ο ρυθμός μετανάστευσης των ορίων των κόκκων σχετίζεται στενά με τη θερμοκρασία, η οποία είναι μια διαδικασία θερμικής ενεργοποίησης. Η σχέση μεταξύ του ρυθμού μετανάστευσης ορίων μεγάλης γωνίας κόκκων M και της θερμοκρασίας T ικανοποιεί τη σχέση Arre heni us (2426), δηλαδή την εξίσωση M=Mg exp (- QR/T): M. Είναι σταθερά. Q είναι η φαινομενική ενέργεια ενεργοποίησης της μετανάστευσης των ορίων των κόκκων, kJ/mol. R είναι η σταθερά αερίου, J/(mol · K); T είναι η θερμοδυναμική θερμοκρασία, Κ.
Η σχέση μεταξύ της ταχύτητας κίνησης του ορίου κόκκου v και της πίεσης οδήγησης P είναι: v=MP, όπου M είναι η οριακή κινητικότητα κόκκων. Και P=y,/D, όπου y. είναι η διεπιφανειακή ενέργεια και D είναι η διάμετρος του κόκκου. Με την ολοκλήρωση dD/dt, μπορεί να ληφθεί ότι το D=y, Mt αντικαθιστά την εξίσωση (1) με την εξίσωση (2) και υποθέτοντας ότι ο χρόνος t είναι σταθερός, μπορεί να ληφθεί ότι το D '= Ένα exp (- QR/T) όπου το A είναι μια σταθερά, A=y, M. Λαμβάνοντας τον λογάριθμο και των δύο πλευρών της εξίσωσης (3) μπορούμε να λάβουμε: InD=1/2InA-Q/( 2RT), όπου Q είναι η φαινομενική ενέργεια ενεργοποίησης της μετανάστευσης των ορίων των κόκκων, kJ/mol. R είναι η σταθερά αερίου, J/(mol · K); T είναι η θερμοδυναμική θερμοκρασία, K. Φαίνεται ότι το InD έχει γραμμική σχέση με 1/T.
Υπολογίστε το μέσο μέγεθος κόκκου των σωλήνων χωρίς ραφή από κράμα C-276 μετά τη μόνωση σε 1040-1200 βαθμό για 5-30 λεπτά και εκτελέστε ανάλυση παλινδρόμησης σύμφωνα με την εξίσωση (4) παραπάνω, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3. Από το Σχήμα 3, μπορεί να φανεί ότι οι καμπύλες γραμμικής προσαρμογής κάτω από διαφορετικούς χρόνους συγκράτησης είναι περίπου παράλληλες μεταξύ τους. Σύμφωνα με αυτό το αποτέλεσμα, όταν ο χρόνος διατήρησης είναι 10 λεπτά, η σχέση μεταξύ του μεγέθους κόκκου D και της θερμοκρασίας θερμικής επεξεργασίας T είναι: lnD=0.5lnA-1.887 × Σύμφωνα με την εξίσωση (5), η η φαινομενική ενέργεια ενεργοποίησης της μετανάστευσης των ορίων κόκκων για το κράμα C-276 μετά από 10 λεπτά μόνωσης σε 1040-1200 βαθμό είναι 313,77 kJ/mol, που είναι υψηλότερη από την ενέργεια ενεργοποίησης αυτοδιάχυσης του καθαρού νικελίου στο πλέγμα της μήτρας ( περίπου 285,1 kJ/mol) (27). Αυτό οφείλεται κυρίως στο ότι το κράμα C-276 περιέχει περισσότερα στοιχεία κράματος, αυξάνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης της ανάπτυξης των κόκκων και αναστέλλοντας την ανάπτυξη των κόκκων.
