Tubería de aleación de Hastelloy® X (US N06002): Descripción completa
Hastelloy® X es un Superalloy de níquel-cromo-hierro-molibdeno desarrollado por Haynes International, Inc. Para una fuerza excepcional de alta temperatura, resistencia a la oxidación, y resistencia a la corrosión en entornos extremos. Designado como uns n06002, Hastelloy® X se usa ampliamente en tuberías y tubos sin costuras y soldados para aplicaciones en aeroespacial, procesamiento químico, industrias petroquímicas, y generación de energía. Su versatilidad, Formabilidad, y la soldabilidad lo convierte en un material preferido para componentes como las combustiones de turbinas de gas, piezas de horno industrial, y equipo de procesamiento químico.
Esta sección proporciona una exploración detallada de la tubería de aleación Hastelloy® X, incluyendo sus especificaciones, composición química, Propiedades físicas y mecánicas, aplicaciones, y preguntas frecuentes (Preguntas frecuentes). Las tablas se utilizan para presentar parámetros claramente, Asegurar un formato estructurado y accesible.
1. Descripción de la tubería de aleación de Hastelloy® X (US N06002)
Hastelloy® X (US N06002) es un superalloy basado en níquel basado en el níquel con solución sólida diseñada para entornos de alta temperatura y corrosivos. Combina alta fuerza, Excelente resistencia a la oxidación de hasta 2200 ° F (1200DO), y buena resistencia al agrietamiento de la corrosión del estrés, Carburación de carburación, y nitruración. La composición equilibrada de la aleación de níquel, cromo, hierro, y el molibdeno proporciona durabilidad tanto en las atmósferas oxidantes como en la reducción de, haciéndolo ideal para tuberías y tubos en aplicaciones exigentes.
Características clave:
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Rendimiento de alta temperatura: Mantiene la resistencia e integridad estructural a temperaturas elevadas, Adecuado para turbinas de gas y hornos industriales.
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Resistencia a la corrosión: Resiste la oxidación, agrietamiento de la corrosión del estrés inducido por cloruro, y picaduras en ambientes químicos agresivos.
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Facilidad de fabricación: Excelente formabilidad y soldabilidad, permitiendo configuraciones complejas de tuberías y tubos.
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Versatilidad: Utilizado en formas sin costuras y soldadas para tuberías, tubos, y accesorios en aeroespacial, químico, y sectores de energía.
Las tuberías Hastelloy® X están disponibles en varias formas, incluyendo tuberías sin costuras, tuberías soldadas, y tubo, Reunir estándares como ASTM B622 (sin costura) y ASTM B619/B626 (soldado con autógena). La capacidad de la aleación para resistir el ciclo térmico y el estrés mecánico lo convierte en un material de referencia para aplicaciones críticas.
2. Especificaciones de la tubería de aleación Hastelloy® X
Las tuberías y tubos de Hastelloy® X se fabrican para estándares precisos de la industria para garantizar el rendimiento en entornos de alta temperatura y corrosivo. A continuación se muestra una tabla que resume las especificaciones clave para Hastelloy® X (US N06002) tuberías y tubos, seguido de una explicación detallada.
Mesa 1: Especificaciones para la tubería de aleación Hastelloy® X (US N06002)
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Parámetro
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Detalles
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Designación de aleación
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Hastelloy® X (US N06002)
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Estándares comunes
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ASTM B622 (Tubería/tubo sin costura), ASTM B619/B626 (Tubo/tubo soldado), ASME SB-622, Ams 5587
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Tipos de tuberías
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Sin costura, soldado, ACRE (Soldado por resistencia eléctrica), Fabricado
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Tipos de tubos
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Sin costura, soldado, Tubos U, Tubos capilares
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Rango de tamaño
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– Diámetro externo (OD): 1/8″ a 48″ (3.175 mm a 1219 mm)
– Espesor de la pared: SCH 5, 10, 40, 80, 160, XXS
– Longitud: Hasta 12 metros (Longitudes personalizadas disponibles)
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Acabado superficial
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recocido, En escabeche, Pulido, Acabado de la fábrica
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Formularios
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Redondo, Plaza, Rectangular, Hidráulico, Tubos en espiral
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Pruebas
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Hidrostático, Corriente de Eddy, Aplastamiento, Resplandeciente, De tensión, Dureza
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Certificaciones
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ISO 9001, COMO YO, ASTM, EN 10204 3.1/3.2
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Métodos de soldadura
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Gtaw (TIG), Gawn (A MÍ), SMAW, Soldadura de resistencia
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Tratamiento térmico
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Solución recocida a 2150 ° F (1177DO), seguido de un enfriamiento rápido
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Explicación detallada:
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Estándares: ASTM B622 gobierna tuberías y tubos de Hastelloy® X, Asegurar la uniformidad en las dimensiones y las propiedades mecánicas. ASTM B619/B626 se aplica a tuberías soldadas, con B626 específicamente para tubos. Ams 5587 se utiliza para aplicaciones aeroespaciales, Garantizar el rendimiento de alta temperatura.
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Tamaño y formularios: Las tuberías están disponibles en una amplia gama de diámetros y espesores de la pared. (p.ej., Cronograma 40, 80) Para adaptarse a las aplicaciones desde tubos de diámetro pequeño en intercambiadores de calor a tuberías de diámetro grande en plantas químicas. Longitudes y formas personalizadas (p.ej., Tubos de U para intercambiadores de calor) También son ofrecidos por proveedores como Mega Mex y Neonickel.
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Pruebas: Las tuberías se someten a pruebas rigurosas no destructivas (p.ej., corrientes parásitas, hidrostático) Para garantizar el rendimiento sin defectos bajo presión y temperatura.
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Tratamiento térmico: El recocido de solución mejora la resistencia a la corrosión y la ductilidad, crítico para tuberías expuestas al ciclo térmico.
Proveedores como Magellan Metals, Metales especiales americanos, y las aleaciones de alto rendimiento proporcionan tuberías Hastelloy® X que cumplen con estas especificaciones, con opciones de personalización para necesidades específicas del proyecto.
3. Aplicaciones de la tubería de aleación Hastelloy® X
Las tuberías y tubos de Hastelloy® X se utilizan en industrias que requieren materiales que resisten temperaturas extremas, medios corrosivos, y estrés mecánico. A continuación se muestra una tabla que resume las aplicaciones clave, seguido de una discusión detallada.
Mesa 2: Aplicaciones de la tubería de aleación Hastelloy® X (US N06002)
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Industria
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Aplicaciones
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Aeroespacial
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Latas de combustión de turbina de gas, titulares de llamas, conductos de transición, Afterburners, tubos
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Procesamiento químico
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Sistemas de tuberías, intercambiadores de calor, recipientes de reacción, columnas de destilación
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Petroquímico
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Tubería de refinería, pilas, Unidades de recuperación de azufre
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Generación de energía
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Tubos de caldera, tubos sobrantes, Sistemas de desulfurización de gases de combustión
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Hornos industriales
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Réplica, muffl, tubos radiantes, Equipo de tratamiento térmico
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Nuclear
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Componentes de alta temperatura en reactores experimentales
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Discusión detallada:
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Aeroespacial: Hastelloy® X es un elemento básico en los motores de turbina de gas debido a su capacidad para mantener la resistencia y resistir la oxidación a temperaturas de hasta 2200 ° F (1200DO). Las tuberías y los tubos se utilizan en latas de combustión, titulares de llamas, y Afterburners, donde la resistencia a la fatiga térmica es crítica. Por ejemplo, Los conductos de transición en los motores a reacción dependen de Hastelloy® X para la durabilidad bajo calefacción y enfriamiento cíclico.
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Procesamiento químico: La resistencia de la aleación a los entornos oxidantes y reductores lo hace ideal para los sistemas de tuberías que manejan los ácidos (p.ej., sulfúrico, nítrico) y cloruros. Los intercambiadores de calor y los vasos de reacción se benefician de su resistencia a la corrosión y soldabilidad.
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Petroquímico: En refinerías, Las tuberías de Hastelloy® X se utilizan en unidades de recuperación de azufre y pilas de destellos, donde altas temperaturas y gases corrosivos (p.ej., H2S) están presentes. La resistencia de la aleación a la carburización y la nitruración garantiza la longevidad.
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Generación de energía: Tubos de caldera y sobrecalentador en centrales eléctricas a carbón o a gas usan Hastelloy® X para su resistencia y resistencia a la alta temperatura a la corrosión de gases de combustión.
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Hornos industriales: Tubos y silenciadores radiantes en hornos de tratamiento térmico aprovechan la resistencia y la estabilidad térmica de la aleación.
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Nuclear: Mientras que menos común, Hastelloy® X se usa en reactores experimentales de alta temperatura debido a su estabilidad en condiciones extremas.
La versatilidad de la aleación garantiza su uso tanto en tuberías sin costuras para aplicaciones de alta presión y tuberías soldadas para rentables, sistemas de gran diámetro.
4. Composición química de la aleación Hastelloy® X
La composición química de Hastelloy® X se equilibra cuidadosamente para lograr sus propiedades resistentes a la corrosión y a alta temperatura y a la corrosión. A continuación se muestra una tabla que detalla la composición, seguido de una explicación del papel de cada elemento.
Mesa 3: Composición química de Hastelloy® X (US N06002)
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Elemento
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Peso %
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|---|---|
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Níquel (En)
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Balance (47–52%)
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Cromo (CR)
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20.5–23.0
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Hierro (fe)
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17.0–20.0
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Molibdeno (Mes)
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8.0–10.0
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Cobalto (Co)
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0.5–2.5
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Tungsteno (W)
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0.2–1.0
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Manganeso (MN)
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1.0 máximo
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Silicio (Y)
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1.0 máximo
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Carbón (C)
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0.05–0.15
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Fósforo (PAG)
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0.04 máximo
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Azufre (S)
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0.03 máximo
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Aluminio (Alabama)
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0.5 máximo
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Titanio (De)
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0.15 máximo
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Boro (B)
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0.008 máximo
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Papel de los elementos clave:
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Níquel (En): Forma la matriz, proporcionar resistencia a la corrosión y estabilidad de alta temperatura. El alto contenido de níquel garantiza la ductilidad y la soldabilidad.
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Cromo (CR): Mejora la resistencia a la oxidación y forma una capa de óxido protectora a altas temperaturas, crítico para aplicaciones de horno y turbina.
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Hierro (fe): Mejora la resistencia y reduce el costo mientras se mantiene la resistencia a la corrosión.
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Molibdeno (Mes): Aumenta la resistencia a la corrosión de las picaduras y las grietas, especialmente en entornos ricos en cloruro, y mejora la resistencia a la alta temperatura.
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Cobalto (Co): Mejora la resistencia a la alta temperatura y la resistencia a la fluencia.
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Tungsteno (W): Contribuye al fortalecimiento de la solución sólida, Mejorar las propiedades mecánicas a temperaturas elevadas.
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Carbón (C): Controlado para minimizar la precipitación de carburo durante la soldadura, Asegurar la resistencia a la corrosión en la zona afectada por el calor.
La composición precisa, según lo especificado por los estándares ASTM y AMS, garantiza un rendimiento constante en todas las aplicaciones.
5. Propiedades físicas de la aleación Hastelloy® X
Las propiedades físicas de Hastelloy® X determinan su idoneidad para entornos de alta temperatura y corrosiva. A continuación se muestra una tabla que resume las propiedades físicas clave, seguido de una discusión.
Mesa 4: Propiedades físicas de Hastelloy® X (US N06002)
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Propiedad
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Valor
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|---|---|
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Densidad
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8.22 gramos/cm³ (0.297 lb/in³)
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Rango de fusión
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2300–2470 ° F (1260–1355 ° C)
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Conductividad térmica
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11.6 W/m · k a 100 ° C (8.0 Btu/ft · h · ° F)
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Capacidad de calor específica
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486 J/kg · k a 20 ° C (0.116 Btu/lb · ° F)
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Resistividad eléctrica
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1.18 µΩ · m a 20 ° C
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Coeficiente de expansión térmica
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13.3 µm/m · ° C a 20-1000 ° C (7.4 µin/in · ° F)
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Módulo de elasticidad
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205 GPa (29.7 × 10⁶ psi) a 20 ° C
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Discusión:
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Densidad: La densidad moderada de 8.22 g/cm³ hace que Hastelloy® X sea adecuado para componentes livianos pero fuertes en aplicaciones aeroespaciales.
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Rango de fusión: El alto rango de fusión (1260–1355 ° C) Asegura la integridad estructural en calor extremo, tales como en las combustores de turbinas de gas.
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Conductividad térmica: Baja conductividad térmica (11.6 W/m·K) Ayuda a retener el calor en los componentes del horno, pero requiere un diseño cuidadoso en los intercambiadores de calor..
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Expansión térmica: El coeficiente de 13.3 µm/m · ° C es moderado, Reducción del estrés térmico en las tuberías durante el ciclo térmico.
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Módulo elástico: El módulo alto (205 GPa) indica rigidez, Garantizar la estabilidad dimensional bajo cargas mecánicas.
Estas propiedades hacen que las tuberías de Hastelloy® X sean ideales para aplicaciones que requieren estabilidad térmica y resistencia a la deformación.
6. Propiedades mecánicas de la aleación Hastelloy® X
Las propiedades mecánicas de Hastelloy® X garantizan su rendimiento a alto estrés y temperatura. A continuación se muestra una tabla que resume las propiedades clave, seguido de una explicación.
Mesa 5: Propiedades mecánicas de Hastelloy® x (US N06002)
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Propiedad
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Valor (Condición recocida)
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|---|---|
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Resistencia a la tracción (Último)
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725 MPa (105 ksi) min
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Fuerza de producción (0.2% Compensar)
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310 MPa (45 ksi) min
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Alargamiento
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35% min
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Dureza
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241 HB Max (Brinell)
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Fuerza de fluencia
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48 MPA a 1500 ° F (816DO) para 10,000 horas
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Fatiga
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~ 300 MPa a 10 ⁷ ciclos (temperatura ambiente)
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Dureza de impacto
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Bien, retiene la ductilidad a bajas temperaturas
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Propiedades dependientes de la temperatura (Aproximado):
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Temperatura
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Resistencia a la tracción
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Fuerza de producción
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Alargamiento
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|---|---|---|---|
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20DO (68F)
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755 MPa (110 ksi)
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345 MPa (50 ksi)
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40%
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1000DO (1832F)
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290 MPa (42 ksi)
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165 MPa (24 ksi)
|
50%
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Discusión:
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Resistencia a la tracción y el rendimiento: Hastelloy® X ofrece alta resistencia a la tracción (725 MPa) y fuerza de rendimiento (310 MPa) en la condición recocida, Adecuado para sistemas de tuberías de alta presión. La resistencia disminuye a temperaturas más altas, pero sigue siendo suficiente para aplicaciones de hasta 1200 ° C.
-
Alargamiento: La alta alargamiento (35–50%) indica una excelente ductilidad, Permitir que las tuberías se formen en formas complejas y resisten la expansión térmica.
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Resistencia a la fluencia: La fuerza de arrastre de la aleación (48 MPA a 1500 ° F para 10,000 horas) Asegura el rendimiento a largo plazo en hornos y turbinas.
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Resistencia a la fatiga: Buena fuerza de fatiga (~ 300 MPA) admite la carga cíclica en componentes aeroespaciales como latas de combustión.
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Dureza: Dureza moderada (241 media pensión) facilita el mecanizado mientras mantiene la resistencia al desgaste.
Estas propiedades hacen que las tuberías Hastelloy® X fueran confiables para cargas estáticas y dinámicas en condiciones extremas.
7. Preguntas frecuentes de tubo/tubería de Hastelloy® X
A continuación se muestran preguntas frecuentes sobre los tubos y tubos de aleación de Hastelloy® X, abordar las preocupaciones comunes y proporcionar información práctica.
Preguntas frecuentes 1: Lo que hace que Hastelloy® X sea adecuado para aplicaciones de alta temperatura?
Respuesta: Níquel alto de Hastelloy® X, cromo, y el contenido de molibdeno proporciona resistencia y resistencia de oxidación excepcionales de hasta 2200 ° F (1200DO). Su fortalecimiento y resistencia de la solución sólida a la carburización y la nitruración garantizan la durabilidad en las turbinas de gas, hornos, y reactores químicos.
Preguntas frecuentes 2: Se pueden soldar Hastelloy® X, y que precauciones se necesitan?
Respuesta: Sí, Hastelloy® X es altamente soldable usando GTAW (TIG), Gawn (A MÍ), SMAW, o soldadura de resistencia. Las precauciones incluyen:
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Uso de metales de relleno a juego (p.ej., Hastelloy® X o Inconel® 617).
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Evitar la soldadura por arco sumergido para evitar el agrietamiento en caliente.
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Asegurar superficies limpias para evitar la contaminación.
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Tratamiento térmico posterior a la soldado (si es necesario) para aliviar las tensiones residuales.
Preguntas frecuentes 3: ¿Cómo se compara Hastelloy® X con otras aleaciones de níquel como Inconel® 718?
Respuesta: Comparado con Inconel® 718, Hastelloy® X ofrece:
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Mejor resistencia a la oxidación a temperaturas más altas (hasta 2200 ° F vs. 1800°F para 718).
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Formabilidad superior y soldabilidad debido al fortalecimiento de la solución sólida (vs. endurecimiento por precipitación en 718).
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Resistencia ligeramente menor a temperaturas intermedias pero una mejor resistencia de fluencia por encima de 1500 ° F. Se prefiere Hastelloy® X para componentes de horno y turbina, Mientras que Inconel® 718 se usa en piezas aeroespaciales de alta resistencia.
Preguntas frecuentes 4: ¿Cuáles son las propiedades de resistencia a la corrosión de las tuberías Hastelloy® X??
Respuesta: Hastelloy® X se resiste:
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Oxidación en el aire de hasta 2200 ° F (1200DO).
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Cracking de corrosión por estrés inducido por cloruro en entornos petroquímicos.
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Atmósferas de carburación y nitruración en hornos. sin embargo, es menos resistente a los ácidos altamente reductores (p.ej., clorhídrico) En comparación con Hastelloy® C-276.
Preguntas frecuentes 5: ¿Cuáles son los costos típicos de las tuberías de Hastelloy® X??
Respuesta: Los costos varían según el tamaño, forma (sin costuras vs. soldado con autógena), y proveedor. Las tuberías de Hastelloy® X sin costuras son más caras que las soldadas debido a la complejidad de la fabricación. Para precios exactos, contactar a proveedores como AbterSteel (abtersteel.com) o metales especiales (Pieun.com). La durabilidad de la aleación a menudo compensa los costos iniciales en aplicaciones a largo plazo.
Preguntas frecuentes 6: ¿Cómo se mecanizan o fabrican los tuberías Hastelloy® X??
Respuesta: El mecanizado requiere:
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Configuraciones rígidas y herramientas de carburo afiladas para contrarrestar el endurecimiento del trabajo.
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Bajas velocidades de corte (p.ej., 20–30 m/i) y amplio refrigerante.
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La fabricación implica formación fría o caliente (Formación en caliente a 2150 ° F/1177 ° C). Los proveedores proporcionan tuberías preformadas o servicios de fabricación personalizados.
Preguntas frecuentes 7: Qué pruebas se realizan en los tuberías Hastelloy® X?
Respuesta: Las pruebas estándar incluyen:
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Pruebas hidrostáticas para la integridad de la presión.
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Prueba de corriente de Eddy para defectos de superficie.
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Aplanadoras y pruebas de abofetaje para la ductilidad.
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Pruebas químicas y mecánicas para cumplir con los estándares ASTM/AMS. certificados (EN 10204 3.1/3.2) son proporcionados por proveedores.
Preguntas frecuentes 8: ¿Están disponibles los tuberías Hastelloy® X en tamaños personalizados??
Respuesta: Sí, Proveedores como Magellan Metals y Neonickel ofrecen OD personalizado, espesor de la pared, y longitudes. Los tubos de U y los tubos en espiral también están disponibles para intercambiadores de calor y aplicaciones especializadas.
Preguntas frecuentes 9: ¿Cuáles son las limitaciones de las tuberías de Hastelloy® X??
Respuesta: Las limitaciones incluyen:
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Resistencia moderada a ácidos altamente reductores (p.ej., HCL), donde se prefiere Hastelloy® C-276.
-
Mayor costo en comparación con el acero inoxidable.
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Desafíos de mecanizado debido al endurecimiento del trabajo, Requerir equipos especializados.
Preguntas frecuentes 10: ¿Dónde puedo obtener tuberías Hastelloy® X??
Respuesta: Los proveedores de buena reputación incluyen:
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Compañía Abtersteel : www.abtersteel.com
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Metales especiales: pipeun.com
-
Nickel Steel Company: avatur.com
8. Consideraciones adicionales para la tubería de aleación Hastelloy® X
Fabricación e instalación
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formando: Las tuberías Hastelloy® X se pueden formar en frío para pequeñas curvas o formadas en caliente para formas complejas. Formación caliente a 2150 ° F (1177DO) minimiza el agrietamiento.
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Instalación: La alineación y el apoyo adecuados son críticos para prevenir la concentración de tensión en los sistemas de tuberías de alta temperatura. Bridas, accesorios, y las válvulas en Hastelloy® X están disponibles para una integración perfecta.
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Limpieza: Las tuberías deben limpiarse para eliminar los contaminantes (p.ej., aceite, grasa) Antes de la instalación para evitar la corrosión o las imperfecciones de soldadura.
Análisis de costo-beneficio
Mientras que las tuberías Hastelloy® X son más caras que el acero inoxidable o el acero al carbono, Su rendimiento superior en entornos extremos reduce los costos de mantenimiento y reemplazo. Por ejemplo, en turbinas de gas, La longevidad de la aleación bajo el ciclismo térmico supera la inversión inicial.
Consideraciones ambientales y de seguridad
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Sostenibilidad: Hastelloy® X es reciclable, Apoyo a las prácticas sostenibles en industrias como Aeroespace y Generación de energía.
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Seguridad: La aleación no es tóxica, Pero el mecanizado o la soldadura requiere una ventilación adecuada para evitar la inhalación de humos. Hojas de datos de seguridad (SDS) están disponibles en Haynes International (abtersteel.com).
Comparación con otras aleaciones de Hastelloy®
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VS. HASTELLOY® C-276: C-276 ofrece una mejor resistencia a la corrosión en la reducción de los ácidos pero una menor resistencia a la alta temperatura. Se prefiere x para aplicaciones térmicas.
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VS. Hastelloy® B-3: B-3 sobresale en ambientes de ácido clorhídrico, pero carece de la resistencia a la oxidación de X.
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VS. Hastelloy® G-30: G-30 está optimizado para el ácido fosfórico, Mientras que X es mejor para las condiciones oxidantes de alta temperatura.
9. Conclusión
Tubería de aleación de Hastelloy® X (US N06002) es un material principal para la alta temperatura, corrosivo, y aplicaciones que exigen mecánicamente. Su composición equilibrada de níquel, cromo, hierro, y el molibdeno asegura un rendimiento excepcional en el aeroespacial (turbinas de gas), procesamiento químico (intercambiadores de calor), petroquímico (tubería de refinería), y generación de energía (tubos de caldera). La fuerza de alta temperatura de la aleación, resistencia a la oxidación, y la soldabilidad lo convierte en versátil para tuberías y tubos sin costuras y soldados, Conociendo los estrictos estándares ASTM y AMS.
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