Tuyau en alliage Hastelloy® x (US N06002): Aperçu complet
Hastelloy® X est un superalliage de nickel-chrome-iron-molybdène développé par Haynes International, Inc. pour une résistance exceptionnelle à haute température, résistance à l’oxydation, et résistance à la corrosion dans des environnements extrêmes. Désigné comme un un n06002, Hastelloy® X est largement utilisé dans les tuyaux et tubes soudés et soudés pour les applications en aérospatiale, Traitement chimique, industries pétrochimiques, et production d'électricité. Sa polyvalence, Formabilité, et la soudabilité en fait un matériau préféré pour des composants comme les combusteurs à turbine à gaz, pièces de fournaise industrielle, et équipement de traitement chimique.
Cette section fournit une exploration détaillée du tuyau en alliage Hastelloy® X, y compris ses spécifications, composition chimique, Propriétés physiques et mécaniques, candidatures, et des questions fréquemment posées (FAQ). Les tableaux sont utilisés pour présenter clairement les paramètres, Assurer un format structuré et accessible.
1. Description du tuyau en alliage Hastelloy® X (US N06002)
Hastelloy® x (US N06002) est un superalliage à base de nickel à base de solution solide conçu pour les environnements à haute température et corrosifs. Il combine une résistance élevée, excellente résistance à l'oxydation jusqu'à 2200 ° F (1200° C), et une bonne résistance à la fissuration de la corrosion des contraintes, Carbure de carbure, et nitrative. La composition équilibrée de l'alliage du nickel, chrome, fer, et le molybdène assure la durabilité dans les atmosphères oxydantes et réducteurs, Le rendre idéal pour les tuyaux et les tubes dans des applications exigeantes.
Principales fonctionnalités:
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Performance à haute température: Maintient la résistance et l'intégrité structurelle à des températures élevées, Convient aux turbines à gaz et aux fours industriels.
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Résistance à la corrosion: Résiste à l'oxydation, fissuration de corrosion de contrainte induite par le chlorure, et piqûres dans des environnements chimiques agressifs.
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Facilité de fabrication: Excellente formabilité et soudabilité, permettant des configurations complexes de tuyaux et de tubes.
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Versatilité: Utilisé sous des formes sans couture et soudées pour les tuyaux, tubes, et les raccords dans l'aérospatiale, produit chimique, et les secteurs de l'énergie.
Les tuyaux Hastelloy® X sont disponibles sous différentes formes, y compris les tuyaux sans couture, tuyaux soudés, et tubes, Réponse des normes comme ASTM B622 (sans couture) et ASTM B619 / B626 (soudé). La capacité de l'alliage à résister au cyclisme thermique et à la contrainte mécanique en fait un matériau incontournable pour les applications critiques.
2. Spécifications du tuyau en alliage Hastelloy® X
Les tuyaux et tubes Hastelloy® X sont fabriqués selon les normes précises de l'industrie pour garantir les performances dans des environnements à haute température et corrosifs. Vous trouverez ci-dessous un tableau résumant les spécifications clés de Hastelloy® x (US N06002) tubes et tubes, suivi d'une explication détaillée.
Tableau 1: Spécifications pour le tuyau en alliage Hastelloy® X (US N06002)
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Paramètre
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Détails
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Désignation en alliage
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Hastelloy® x (US N06002)
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Normes communes
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ASTMB622 (Tuyau / tube sans couture), ASTM B619 / B626 (Tuyau / tube soudé), ASME SB-622, AMS 5587
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Types de tuyaux
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Sans couture, Soudé, ACRE (Soudé par résistance électrique), Fabriqué
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Types de tubes
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Sans couture, Soudé, Tubes U, Tubes capillaires
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Gamme de taille
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– Diamètre extérieur (OD): 1/8″ à 48″ (3.175 millimètre à 1219 mm)
– Épaisseur de paroi: SCH 5, 10, 40, 80, 160, XXS
– Longueur: Jusqu'à 12 mètres (Longues personnalisées disponibles)
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Finition de surface
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Recuit, mariné, Brillant, Finition de l'usine
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Formes
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Rond, Place, Rectangulaire, Hydraulique, Tubes enroulés
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Essai
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Hydrostatique, Actuel de tourbillon, Aplanissement, Fustigage, Traction, Dureté
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Certifications
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ISO 9001, COMME MOI, ASTM, DANS 10204 3.1/3.2
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Méthodes de soudage
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GTAW (TIG), Gawn (MOI), SMAW, Soudage de résistance
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Traitement thermique
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Solution recuite à 2150 ° F (1177° C), suivi d'un refroidissement rapide
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Explication détaillée:
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Normes: ASTM B622 régit les tuyaux et tubes Hastelloy® X sans couture, Assurer l'uniformité dans les dimensions et les propriétés mécaniques. ASTM B619 / B626 s'applique aux tuyaux soudés, avec B626 spécifiquement pour les tubes. AMS 5587 est utilisé pour les applications aérospatiales, Assurer des performances à haute température.
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Taille et formes: Les tuyaux sont disponibles dans une large gamme de diamètres et d'épaisseurs de paroi (par exemple., Calendrier 40, 80) Pour convenir aux applications, des tubes en petit diamètre dans les échangeurs de chaleur à la tuyauterie de grand diamètre dans les plantes chimiques. Longueurs et formes personnalisées (par exemple., U-tubes pour échangeurs de chaleur) sont également proposés par des fournisseurs comme Mega Mex et Neonickel.
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Essai: Les tuyaux subissent des tests rigoureux non destructeurs (par exemple., courants de Foucault, hydrostatique) Pour assurer des performances sans défaut sous pression et température.
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Traitement thermique: Le recuit de solution améliore la résistance à la corrosion et la ductilité, critique pour les tuyaux exposés au cyclisme thermique.
Des fournisseurs comme Magellan Metals, Métaux spéciaux américains, et les alliages hautes performances fournissent des tuyaux Hastelloy® X en tenant compte de ces spécifications, avec des options de personnalisation pour des besoins de projet spécifiques.
3. Applications du tuyau en alliage Hastelloy® X
Les tuyaux et tubes Hastelloy® X sont utilisés dans les industries nécessitant des matériaux qui résistent à des températures extrêmes, médias corrosifs, et contrainte mécanique. Vous trouverez ci-dessous un tableau résumant les applications clés, suivi d'une discussion détaillée.
Tableau 2: Applications du tuyau en alliage Hastelloy® X (US N06002)
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Industrie
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Applications
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|---|---|
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Aérospatial
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Cans de combustion de turbine à gaz, détenteurs de flammes, conduits de transition, post-combustion, pipeaux
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Traitement chimique
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Tuyauterie, Échangeurs de chaleur, navires de réaction, colonnes de distillation
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Pétrochimique
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Tuyauterie de raffinerie, piles d'épluche, unités de récupération de soufre
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Production d'énergie
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Tubes de chaudière, tubes de surchauffeur, Systèmes de désulfusion au gaz de combustion
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Fours industriels
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Rétorquer, se débrouiller, tubes rayonnants, équipement de traitement thermique
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Nucléaire
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Composants à haute température dans les réacteurs expérimentaux
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Discussion détaillée:
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Aérospatial: Hastelloy® X est un incontournable des moteurs à turbine à gaz en raison de sa capacité à maintenir la résistance et à résister à l'oxydation à des températures jusqu'à 2200 ° F (1200° C). Les tuyaux et les tubes sont utilisés dans les canettes de combustion, détenteurs de flammes, Et les après-rustes, où la résistance à la fatigue thermique est critique. Par exemple, Les conduits de transition dans les moteurs à réaction s'appuient sur Hastelloy® X pour la durabilité sous chauffage cyclique et refroidissement.
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Traitement chimique: La résistance de l'alliage à des environnements oxydants et réducteurs le rend idéal pour les systèmes de tuyauterie traitant des acides (par exemple., sulfurique, nitrique) et chlorures. Les échangeurs de chaleur et les navires de réaction bénéficient de sa résistance à la corrosion et de sa soudabilité.
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Pétrochimique: Dans les raffineries, Les tuyaux Hastelloy® X sont utilisés dans les unités de récupération de soufre et les piles de poussées, où des températures élevées et des gaz corrosifs (par exemple., H2S) sont présents. La résistance de l'alliage à la carbure et à la nitratide assure la longévité.
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Production d'énergie: Les tubes de chaudière et de surchauffeur dans les centrales électriques au charbon ou au gaz utilisent Hastelloy® X pour sa résistance à haute température et sa résistance à la corrosion au gaz de combustion.
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Fours industriels: Les tubes radiants et les étouffages dans les fours de traitement thermique Tenturent la résistance à l'oxydation de l'alliage et la stabilité thermique de l'alliage.
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Nucléaire: Bien que moins commun, Hastelloy® X est utilisé dans des réacteurs expérimentaux à haute température en raison de sa stabilité dans des conditions extrêmes.
La polyvalence de l'alliage garantit son utilisation dans les deux tuyaux transparents pour les applications à haute pression et les tuyaux soudés, systèmes de grand diamètre.
4. Composition chimique de l'alliage Hastelloy® X
La composition chimique de Hastelloy® X est soigneusement équilibrée pour obtenir ses propriétés à haute température et résistantes à la corrosion. Vous trouverez ci-dessous un tableau détaillant la composition, suivi d'une explication du rôle de chaque élément.
Tableau 3: Composition chimique de Hastelloy® x (US N06002)
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Élément
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Poids %
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|---|---|
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Nickel (Ni)
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Équilibre (47–52%)
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Chrome (CR)
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20.5–23.0
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Fer (Fe)
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17.0–20.0
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Molybdène (Mo)
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8.0–10.0
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Cobalt (Co)
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0.5–2.5
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Tungstène (W)
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0.2–1.0
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Manganèse (Mn)
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1.0 maximum
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Silicium (Si)
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1.0 maximum
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Carbone (C)
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0.05–0.15
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Phosphore (P)
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0.04 maximum
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Soufre (S)
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0.03 maximum
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Aluminium (Al)
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0.5 maximum
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Titane (L)
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0.15 maximum
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Bore (B)
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0.008 maximum
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Rôle des éléments clés:
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Nickel (Ni): Forme la matrice, Fournir une résistance à la corrosion et une stabilité à haute température. Le contenu élevé en nickel garantit la ductilité et la soudabilité.
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Chrome (CR): Améliore la résistance à l'oxydation et forme une couche d'oxyde protectrice à des températures élevées, Critique pour les applications de fournaise et de turbine.
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Fer (Fe): Améliore la force et réduit les coûts tout en maintenant la résistance à la corrosion.
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Molybdène (Mo): Augmente la résistance aux piqûres et à la corrosion des crevasses, Surtout dans les environnements riches en chlorure, et améliore la force à haute température.
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Cobalt (Co): Améliore la résistance à haute température et la résistance au fluage.
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Tungstène (W): Contribue au renforcement de la solution solide, Amélioration des propriétés mécaniques à des températures élevées.
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Carbone (C): Contrôlé pour minimiser les précipitations en carbure pendant le soudage, Assurer la résistance à la corrosion dans la zone touchée par la chaleur.
La composition précise, Comme spécifié par les normes ASTM et AMS, assure des performances cohérentes entre les applications.
5. Propriétés physiques de l'alliage Hastelloy® X
Les propriétés physiques de Hastelloy® X déterminent son aptitude aux environnements à haute température et corrosifs. Vous trouverez ci-dessous un tableau résumant les principales propriétés physiques, suivi d'une discussion.
Tableau 4: Propriétés physiques de Hastelloy® x (US N06002)
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Propriété
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Valeur
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|---|---|
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Densité
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8.22 g/cm³ (0.297 lb / in³)
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Plage de fusion
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2300–2470 ° F (1260–1355 ° C)
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Conductivité thermique
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11.6 W / m · k à 100 ° C (8.0 Btu / ft · h · ° f)
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Capacité thermique spécifique
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486 J / kg · k à 20 ° C (0.116 Btu / lb · ° f)
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Résistivité électrique
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1.18 µω · m à 20 ° C
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Coefficient de dilatation thermique
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13.3 µm / m · ° C à 20–1000 ° C (7.4 µin / en · ° F)
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Module d'élasticité
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205 GPa (29.7 × 10⁶ psi) à 20 ° C
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Discussion:
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Densité: La densité modérée de 8.22 g / cm³ fait Hastelloy® X adapté aux composants légers mais forts dans les applications aérospatiales.
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Plage de fusion: La gamme de fusion élevée (1260–1355 ° C) assure l'intégrité structurelle de la chaleur extrême, comme dans les combusteurs de turbines à gaz.
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Conductivité thermique: Faible conductivité thermique (11.6 W/m·K) Aide à conserver la chaleur dans les composants de la fournaise mais nécessite une conception minutieuse dans les échangeurs de chaleur.
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Dilatation thermique: Le coefficient de 13.3 µm / m · ° C est modéré, Réduction de la contrainte thermique dans les tuyaux pendant le cycle thermique.
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Module élastique: Le module élevé (205 GPa) indique la rigidité, Assurer la stabilité dimensionnelle sous des charges mécaniques.
Ces propriétés font des tuyaux Hastelloy® X idéaux pour les applications nécessitant une stabilité thermique et une résistance à la déformation.
6. Propriétés mécaniques de l'alliage Hastelloy® X
Les propriétés mécaniques de Hastelloy® X assurent ses performances sous une contrainte et une température élevées. Vous trouverez ci-dessous un tableau résumant les propriétés clés, suivi d'une explication.
Tableau 5: Propriétés mécaniques de Hastelloy® x (US N06002)
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Propriété
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Valeur (État recuit)
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|---|---|
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Traction (Ultime)
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725 MPa (105 Ksi) min
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Élasticité (0.2% Compenser)
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310 MPa (45 Ksi) min
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Élongation
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35% min
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Dureté
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241 HB max (Brinell)
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Force de fluage
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48 MPA à 1500 ° F (816° C) pour 10,000 heures
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Force de fatigue
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~ 300 MPa à 10⁷ cycles (température ambiante)
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Résistance à l'impact
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Bon, conserve la ductilité à basse température
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Propriétés dépendantes de la température (Approximatif):
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Température
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Traction
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Élasticité
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Élongation
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|---|---|---|---|
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20° C (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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1000° C (1832F)
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290 MPa (42 Ksi)
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165 MPa (24 Ksi)
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50%
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Discussion:
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Traction et limite d'élasticité: Hastelloy® X offre une résistance à la traction élevée (725 MPa) et la limite d'élasticité (310 MPa) Dans l'état recuit, Convient aux systèmes de tuyauterie à haute pression. La résistance diminue à des températures plus élevées mais reste suffisante pour les applications jusqu'à 1200 ° C.
-
Élongation: L'allongement élevé (35–50%) indique une excellente ductilité, Permettre des tuyaux à se former en formes complexes et résister à une expansion thermique.
-
Résistance au fluage: La force de fluage de l'alliage (48 MPA à 1500 ° F pour 10,000 heures) Assure des performances à long terme dans les fours et les turbines.
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Résistance à la fatigue: Bonne force de fatigue (~ 300 MPa) prend en charge le chargement cyclique dans des composants aérospatiaux comme les canettes de combustion.
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Dureté: Dureté modérée (241 HB) facilite l'usinage tout en maintenant la résistance à l'usure.
Ces propriétés rendent les tuyaux Hastelloy® X fiables pour les charges statiques et dynamiques dans des conditions extrêmes.
7. Hastelloy® X FAQ tube / tuyau
Voici les questions fréquemment posées sur les tuyaux et tubes en alliage Hastelloy® X, répondre aux préoccupations communes et fournir des informations pratiques.
FAQ 1: Ce qui rend Hastelloy® X adapté aux applications à haute température?
Répondre: Nickel élevé de Hastelloy® X, chrome, et la teneur en molybdène fournit une résistance et une résistance d'oxydation exceptionnelles jusqu'à 2200 ° F (1200° C). Son renforcement de la solution à solide et sa résistance à la carbure et à la nitrade, fours, et réacteurs chimiques.
FAQ 2: Les tuyaux Hastelloy® X peuvent être soudés, Et quelles précautions sont nécessaires?
Répondre: Oui, Hastelloy® X est très soudable à l'aide de GTAW (TIG), Gawn (MOI), SMAW, ou soudage de résistance. Les précautions comprennent:
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En utilisant des métaux de remplissage correspondants (par exemple., Hastelloy® X ou Inainel® 617).
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Éviter le soudage à l'arc submergé pour éviter la fissuration chaude.
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Assurer des surfaces propres pour éviter la contamination.
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Traitement thermique post-influencé (si nécessaire) Pour soulager les contraintes résiduelles.
FAQ 3: Comment Hastelloy® X se compare-t-il aux autres alliages de nickel comme Inainel® 718?
Répondre: Par rapport à Inainel® 718, Hastelloy® X Offres:
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Meilleure résistance à l'oxydation à des températures plus élevées (Jusqu'à 2200 ° F VS. 1800°F pour 718).
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Formabilité et soudabilité supérieures dues au renforcement de la solide solution (contre. durcissement des précipitations dans 718).
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Résistance légèrement inférieure à des températures intermédiaires mais une meilleure résistance au fluage au-dessus de 1500 ° F. Hastelloy® X est préféré pour les composants de la fournaise et de la turbine, tandis que Inconel® 718 est utilisé dans les pièces aérospatiales à haute résistance.
FAQ 4: Quelles sont les propriétés de résistance à la corrosion des tuyaux Hastelloy® X?
Répondre: Hastelloy® X résiste:
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Oxydation dans l'air jusqu'à 2200 ° F (1200° C).
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Fissuration de corrosion du stress induite par le chlorure dans des environnements pétrochimiques.
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Atmosphères carburisées et nitratides dans les fours. Cependant, il est moins résistant aux acides fortement réducteurs (par exemple., chlorhydrique) par rapport à Hastelloy® C-276.
FAQ 5: Quels sont les coûts typiques des tuyaux Hastelloy® X?
Répondre: Les coûts varient en fonction de la taille, formulaire (sans couture vs. soudé), et fournisseur. Les tuyaux Hastelloy® X sans couture sont plus chers que soudés en raison de la complexité de la fabrication. Pour les prix exacts, Contactez des fournisseurs comme Abtersteel (abtersteel.com) ou métaux spéciaux (PIEUN.com). La durabilité de l'alliage compense souvent les coûts initiaux des applications à long terme.
FAQ 6: Comment les tuyaux Hastelloy® X sont-ils usinés ou fabriqués?
Répondre: L'usinage nécessite:
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Configuration rigide et outils en carbure net pour contrer le durcissement.
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Basses vitesses de coupe (par exemple., 20–30 m / i) et ample liquide de refroidissement.
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La fabrication implique une formation froide ou chaude (Formation à chaud à 2150 ° F / 1177 ° C). Les fournisseurs fournissent des tuyaux pré-formés ou des services de fabrication personnalisés.
FAQ 7: Quels tests sont effectués sur les tuyaux Hastelloy® X?
Répondre: Les tests standard incluent:
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Test hydrostatique pour l'intégrité de la pression.
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Test de courant de Foucault pour les défauts de surface.
-
Aplatir et les tests de torchage pour la ductilité.
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Tests chimiques et mécaniques pour répondre aux normes ASTM / AMS. certificats (DANS 10204 3.1/3.2) sont fournis par les fournisseurs.
FAQ 8: Les tuyaux Hastelloy® X sont-ils disponibles en tailles personnalisées?
Répondre: Oui, Des fournisseurs comme Magellan Metals et Neonickel proposent une OD personnalisée, épaisseur de paroi, et longueurs. Les tubes U et les tubes enroulés sont également disponibles pour les échangeurs de chaleur et les applications spécialisées.
FAQ 9: Quelles sont les limites des tuyaux Hastelloy® X?
Répondre: Les limitations incluent:
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Résistance modérée aux acides fortement réducteurs (par exemple., HCL), où Hastelloy® C-276 est préféré.
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Coût plus élevé par rapport à l'acier inoxydable.
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Défis d'usinage dû au travail en durcissant, nécessiter un équipement spécialisé.
FAQ 10: Où puis-je trouver des tuyaux Hastelloy® X?
Répondre: Les fournisseurs réputés incluent:
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Abtersteel Company : www.abtersteel.com
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Métaux spéciaux: pipeun.com
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Nickel Steel Company: avatur.com
8. Considérations supplémentaires pour le tuyau en alliage Hastelloy® X
Fabrication et installation
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Formation: Les tuyaux Hastelloy® X peuvent être formés à froid pour les petits virages ou formés à chaud pour des formes complexes. Formation à chaud à 2150 ° F (1177° C) minimise la fissuration.
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Installation: Un alignement et un soutien appropriés sont essentiels pour prévenir la concentration de stress dans les systèmes de tuyauterie à haute température. Brides, accessoires, et les vannes de Hastelloy® X sont disponibles pour l'intégration transparente.
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Nettoyage: Les tuyaux doivent être nettoyés pour éliminer les contaminants (par exemple., huile, graisse) avant l'installation pour éviter les imperfections de corrosion ou de soudure.
Analyse coûts-avantages
Alors que les tuyaux Hastelloy® X sont plus chers que l'acier inoxydable ou l'acier au carbone, Leurs performances supérieures dans des environnements extrêmes réduisent les coûts de maintenance et de remplacement. Par exemple, dans les turbines à gaz, La longévité de l'alliage sous le cyclisme thermique l'emporte sur l'investissement initial.
Considérations environnementales et de sécurité
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Durabilité: Hastelloy® x est recyclable, Soutenir les pratiques durables dans des industries comme l'aérospatiale et la production d'électricité.
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Sécurité: L'alliage est non toxique, Mais l'usinage ou le soudage nécessite une ventilation appropriée pour éviter l'inhalation de fumées. Fiches de données de sécurité (SDS) sont disponibles auprès de Haynes International (abtersteel.com).
Comparaison avec d'autres alliages Hastelloy®
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Contre. Hastelloy® C-276: Le C-276 offre une meilleure résistance à la corrosion dans la réduction des acides mais une résistance à la haute température inférieure. X est préféré pour les applications thermiques.
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Contre. Hastelloy® B-3: B-3 excelle dans les environnements d'acide chlorhydrique mais n'a pas la résistance à l'oxydation de x.
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Contre. Hastelloy® G-30: G-30 est optimisé pour l'acide phosphorique, tandis que x est meilleur pour les conditions d'oxydation à haute température.
9. Conclusion
Tuyau en alliage Hastelloy® x (US N06002) est un matériau de premier plan pour la haute température, corrosif, et les applications exigeantes mécaniquement. Sa composition équilibrée de nickel, chrome, fer, et molybdène assure des performances exceptionnelles dans l'aérospatiale (turbines à gaz), Traitement chimique (Échangeurs de chaleur), pétrochimique (tuyauterie de raffinerie), et production d'électricité (tubes de chaudière). La force à haute température de l'alliage, résistance à l’oxydation, et la soudabilité le rendent polyvalent pour les tuyaux et tubes sans couture et soudés, Rencontre des normes strictes ASTM et AMS.
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