Hastelloy C-22 (Liga 22) Tubo de aço | EUA N06022, W. Nr. 2.4602, NICR21MO14W

por admin / Sábado, 03 Pode 2025 / Publicado em Aço Hastelloy

Análise abrangente de Hastelloy C-22 (Liga 22) Tubo de aço

Nomes comerciais comuns: Hastelloy C22, Inconel 22, Níquel 22, Liga 22, Nicrofer 5621.

Este documento fornece uma análise detalhada do Hastelloy C-22 (Liga 22, EUA N06022, W. Nr. 2.4602, NICR21MO14W) tubo de aço de liga, cobrindo sua introdução, especificações, composição química, propriedades dos materiais, Propriedades mecânicas especificadas na condição recozida, Propriedades físicas típicas, processos de fabricação, e uma comparação científica com outras ligas, incluindo Hastelloy C-276. O conteúdo está estruturado para atender ao requisito de pelo menos 4000 palavras, com dados tabulados, Explicações detalhadas, e análise científica em inglês.

1. Introdução ao Hastelloy C-22 (Liga 22)

Hastelloy C-22, também conhecido como Liga 22, EUA N06022, ou material não.. 2.4602, é uma super-alojamento de níquel-cromo-molibdênio-tungstênio desenvolvido pela Haynes International. Conhecido por sua excepcional resistência à corrosão, Ele foi projetado para executar em ambientes altamente agressivos, particularmente aqueles que envolvem condições oxidantes e reduzidas. Comparado ao seu antecessor, Hastelloy C-276, Liga 22 Oferece resistência aprimorada ao pitting, corrosão em fendas, e rachadura de corrosão do estresse, especialmente em meios oxidantes, tornando -o uma escolha preferida para aplicações críticas em indústrias como processamento químico, Fabricação farmacêutica, Controle de poluição, e energia nuclear.

A composição equilibrada da liga, com menor ferro e maior teor de cromo que C-276, Otimiza seu desempenho em ambientes contendo cloretos férrico e cúprico, Cloro úmido, e ácidos oxidantes como ácido nítrico. Seu baixo teor de carbono minimiza a precipitação de carboneto durante a soldagem, garantir a resistência à corrosão em estruturas soldadas. Hastelloy C-22 está disponível de várias formas, incluindo tubos sem costura e soldados, tubos, folhas, pratos, e acessórios, com os tubos críticos para o transporte de fluidos em ambientes corrosivos.

Esta análise se concentra nos tubos de aço de liga Hastelloy C-22, Fornecendo uma visão abrangente de suas especificações, propriedades, processos de fabricação, e aplicações, com uma comparação científica com outras ligas, Particularmente Hastelloy C-276, Para destacar suas vantagens e limitações.

2. Especificações do tubo de aço de liga Hastelloy C-22

2.1 Padrões

Os tubos Hastelloy C-22 são fabricados para atender aos padrões internacionais, garantir a qualidade, consistência, e compatibilidade. Os principais padrões incluem:

ASTM B622: Especificação padrão para níquel sem costura e tubo de liga de níquel-cobalto e tubo
ASTM B619: Especificação padrão para níquel soldado e tubo de liga de níquel-cobalte
ASTM B626: Especificação padrão para níquel soldado e tubo de liga de níquel-cobalto
ASME SB622: Tubos e tubo de liga de níquel e níquel-níquel e níquel
ASME SB619: Níquel soldado e tubo de liga de níquel-cobalte
Seu único 17751: Níquel e níquel liga sem costura e tubos soldados
ISO 6207: Tubos de liga de níquel e níquel sem costura
Vdtüv 479: Especificação de material para ligas de níquel

Esses padrões governam a composição química, propriedades mecânicas, tolerâncias dimensionais, e requisitos de teste.

2.2 Diâmetro Externo (OD)

O diâmetro externo dos tubos Hastelloy C-22 varia com base no método de aplicação e fabricação:

Tubos sem costura: 1/8" (3.175 mm) a 24 ” (609.6 mm)
Tubos Soldados: Até 100 ” (2540 mm) Para tubos de grande diâmetro
Tubos: 1/16" (1.59 mm) a 4 ” (101.6 mm)

Os diâmetros personalizados podem ser produzidos para necessidades específicas do projeto.

2.3 Espessura de parede

A espessura da parede é especificada por números de cronograma (por exemplo, SCH 5, SCH 10, SCH 40, SCH 80, SCH 160) ou em milímetros:

Tubos sem costura: 0.5 mm para 50 mm
Tubos Soldados: 0.5 mm para 60 mm
Tubos: 0.5 mm para 10 mm

A espessura determina a classificação de pressão do tubo e a integridade estrutural.

2.4 Comprimento

Os tubos Hastelloy C-22 estão disponíveis em comprimentos padrão e personalizados:

Comprimento aleatório único: 4.8 m para 7.3 m (16 ft para 24 ft)
Comprimento aleatório duplo: 11.8 m para 13.7 m (38 ft para 45 ft)
Corte no comprimento: 0.5 m para 12 m, adaptado às especificações do cliente

2.5 Acabamento de superfície

Os acabamentos superficiais aumentam a resistência à corrosão e a estética. Os acabamentos comuns incluem:

Recozido e em conserva: Suave, superfície livre de óxido para resistência máxima à corrosão
Polido: Acabamento semelhante ao espelho para aplicações de baixo fricção ou estética
Acabamento do moinho: Superfície produzida para uso industrial
Revestido: Epóxi, Ptfe, ou revestimentos de cerâmica para proteção adicional

2.6 Nota (ASTM/UNS)

A liga é designada como:

ASTM: Hastelloy C-22 (Liga 22)
NÓS: N06022
Material não.: 2.4602
EM: NICR21MO14W
TI: NO 6022
GOST: HN60M

3. Composição química

A composição química do Hastelloy C-22 é otimizada para resistência à corrosão em ambientes agressivos. A liga contém cromo mais alto e menor ferro que Hastelloy C-276, Aumentar seu desempenho em condições de oxidação. A tabela a seguir detalha a composição:

Elemento	Percentagem (%)
Níquel (Ni)	Equilíbrio (55.0 – 59.0)
Cromo (CR)	20.0 – 22.5
Molibdénio (Mo)	12.5 – 14.5
Tungstênio (W)	2.5 – 3.5
Ferro (Fe)	2.0 – 6.0
Cobalto (Co)	2.5 (máx.)
Manganésio (MN)	0.50 (máx.)
Carbono (C)	0.015 (máx.)
Silício (Si)	0.08 (máx.)
Fósforo (P)	0.02 (máx.)
Enxofre (S)	0.02 (máx.)
Vanádio (V)	0.35 (máx.)

Análise da composição

Níquel (Ni): Fornece uma matriz austenítica estável, Aumentar a resistência à corrosão na redução de ambientes.
Cromo (CR): Alto teor de cromo (20.0–22,5%) Melhora a resistência ao meio oxidante, como ácido nítrico e cloreto férrico.
Molibdénio (Mo): Aumenta a resistência à corrosão de picadas e fendas em ambientes ricos em cloreto.
Tungstênio (W): Aumenta a resistência à corrosão localizada e fortalece a liga.
Baixo carbono (C): Minimiza a precipitação de carboneto durante a soldagem, Prevenção de corrosão intergranular.
Ferro baixo (Fe): Reduz a suscetibilidade à corrosão em ambientes oxidantes em comparação com o C-276.

4. Propriedades dos materiais

Hastelloy C-22 exibe mecânico excepcional, físico, e propriedades resistentes à corrosão, tornando -o ideal para exigir aplicativos.

4.1 Propriedades mecânicas especificadas em condição recozida

As propriedades mecânicas do Hastelloy C-22 na condição recozida são especificadas pelos padrões da ASTM. A tabela a seguir resume essas propriedades:

Propriedade	Valor
Resistência à tração	690 MPa (100 Ksi) min
força de rendimento (0.2% desvio)	310 MPa (45 Ksi) min
Alongamento	45% min
Dureza (Rockwell b)	90 máx.

Resistência à tração: Garante que a liga possa suportar altos tensões em ambientes corrosivos.
força de rendimento: Indica boa ductilidade, permitindo deformação sem fratura.
Alongamento: Alto alongamento garante excelente formabilidade e resistência a falhas quebradiças.
Dureza: A dureza moderada facilita a usinagem, mantendo a durabilidade.

4.2 Propriedades físicas típicas

As propriedades físicas do Hastelloy C-22 são críticas para considerações de design e aplicação:

Propriedade	Valor
Densidade	8.69 ³ de g/cm (0.314 lb/in³)
Ponto de fusão	1357 - 1399 ° C. (2475 - 2550 ° F.)
Capacidade de calor específico	414 J/kg · k (0.099 Btu/lb · ° F.)
Condutividade térmica	11.1 W/m·K (76.8 Btu · in/hr · ft² · ° F.)
Resistividade elétrica	1.14 µω · m (678 µω · in)
Coeficiente de expansão térmica	12.4 µm/m · ° C. (6.9 µin/in · ° F.) (20–100ºC)

Densidade: Ligeiramente menor que C-276 devido ao teor reduzido de ferro, afetando os cálculos de peso.
Ponto de fusão: A alta faixa de fusão garante estabilidade em aplicações de temperatura elevada.
Condutividade térmica: Moderado, Adequado para tubulação de trocador de calor.
Resistividade elétrica: Limites de alta resistividade Uso em aplicações elétricas, mas suporta componentes resistentes à corrosão.

4.3 Resistência à corrosão

Hastelloy C-22 é conhecido por sua resistência superior à corrosão, particularmente em ambientes oxidantes:

Corrosão por picada e fenda: O conteúdo de alto molibdênio e cromo fornece excelente resistência em ambientes ricos em cloreto (por exemplo, água do mar, Cloro úmido).
Fissuração por corrosão sob tensão (CCS): Resistente ao SCC em alta temperatura, Mídia contendo cloreto.
Meio Oxidante: Desempenho superior em ácido nítrico, cloreto férrico, e cloreto cúprico devido ao alto teor de cromo.
Reduzindo mídia: Eficaz em ácidos clorídrico e sulfúrico, embora um pouco menos resistente que o C-276 em fortes condições de redução.
Corrosão Intergranular: Baixo teor de carbono impede a precipitação de carboneto, Mantendo a resistência à corrosão em estruturas soldadas.

4.4 Soldabilidade

Hastelloy C-22 é altamente soldável usando técnicas padrão, incluindo:

Soldagem a arco de gás tungstênio (GTAW/TIG)
Soldagem a arco de metal a gás (GMAW/MIG)
Soldagem a arco de metal blindado (SMAW)

Seu baixo teor de carbono e composição otimizada reduzem o risco de sensibilização, eliminando a necessidade de tratamento térmico pós-soldado na maioria dos casos.

4.5 Usinabilidade

Hastelloy C-22 é moderadamente difícil de máquina devido às suas propriedades de endurecimento do trabalho e alta resistência:

Ferramentas: Use ferramentas de aço de carboneto ou de alta velocidade com ângulos de ancinho positivos.
Velocidade de corte: Velas baixas a moderadas para minimizar o acúmulo de calor.
CoICONTE: Líquido adequado para reduzir o desgaste da ferramenta e melhorar o acabamento da superfície.

5. Processo de manufatura

Os tubos Hastelloy C-22 são produzidos usando técnicas avançadas de fabricação para garantir a qualidade e o desempenho. Os processos primários incluem:

5.1 Fabricação de tubos sem costura

Tubos sem costura são produzidos através de processos de trabalho quentes ou frios:

Preparação do tarugo:
- Níquel de alta pureza, cromo, molibdênio, e tungstênio são derretidos em um forno de indução de vácuo ou forno de arco elétrico.
- A liga derretida é lançada em tarugos cilíndricos.
Extrusão quente:
- Os tarugos são aquecidos a 1100-1200 ° C e extrudados através de um dado para formar um tubo oco.
- O tubo extrudado é extinto para manter a integridade da microestrutura.
Desenho a frio:
- Para diâmetros menores ou tolerâncias precisas, O tubo extrudado é desenhado a frio através de uma série de matrizes.
- O recozimento é realizado entre os estágios de desenho para aliviar as tensões e restaurar a ductilidade.
Tratamento térmico:
- Os tubos são recozidos em 1040-1080 ° C, seguido de extinção rápida para alcançar a microestrutura desejada e a resistência à corrosão.
Acabamento:
- Tubos estão em conserva, polido, ou revestido conforme necessário.
- Testes não destrutivos (por exemplo, ultrassônico, corrente parasita) Garante tubos sem defeitos.

5.2 Fabricação de tubos soldados

Tubos soldados são produzidos a partir de folhas ou pratos de Hastelloy C-22 laminados planos:

Preparação da placa/folha:
- Liga 22 Placas ou folhas são enroladas para a espessura necessária e cortadas no tamanho.
Formando:
- O material plano é formado em uma forma cilíndrica usando a formação de rolos ou a frenagem da prensa.
Soldagem:
- As costuras longitudinais são soldadas usando técnicas como:
  - Soldagem de resistência elétrica (ACRE): A corrente de alta frequência funde as bordas.
  - Soldagem elétrica de fusão (Efw): Soldagem de arco para paredes mais grossas.
  - Soldagem de arco submerso (SERRA): Para tubos de grande diâmetro.
- Metais de enchimento (por exemplo, Ernichrmo-10) Combinando a composição da liga é usada para manter a resistência à corrosão.
Tratamento térmico:
- Tubos soldados podem ser recozidos para aliviar as tensões residuais e aumentar a resistência à corrosão.
Acabamento e teste:
- Tubos passam por tratamento de superfície (por exemplo, decapagem, polimento) e teste rigoroso (por exemplo, hidrostático, radiográfico) para atender aos padrões.

5.3 Controle de qualidade

Análise química: Garante a conformidade com os requisitos de composição ASTM B622/B619.
Teste Mecânico: Tração, dureza, e testes de alongamento Verifique as propriedades.
Teste de corrosão: ASTM G28 (Método a) ou os testes G48 avaliam a resistência à corrosão intergranular.
Inspeção Dimensional: Confirma OD, espessura de parede, e tolerâncias de comprimento.

6. Comparação com Hastelloy C-276 e outras ligas

Hastelloy C-22 é frequentemente comparado ao Hastelloy C-276 e outras ligas à base de níquel. As seções a seguir fornecem uma comparação científica.

6.1 Comparação de composição química

Elemento	Hastelloy C-22 (%)	Hastelloy C-276 (%)	Inconel 625 (%)	Liga 825 (%)
Níquel (Ni)	55.0 – 59.0	55.0 – 57.0	58.0 min	38.0 – 46.0
Cromo (CR)	20.0 – 22.5	14.5 – 16.5	20.0 – 23.0	19.5 – 23.5
Molibdénio (Mo)	12.5 – 14.5	15.0 – 17.0	8.0 – 10.0	2.5 – 3.5
Tungstênio (W)	2.5 – 3.5	3.0 – 4.5	–	–
Ferro (Fe)	2.0 – 6.0	4.0 – 7.0	5.0 máx.	22.0 min
Carbono (C)	0.015 máx.	0.01 máx.	0.10 máx.	0.05 máx.

Análise:

C-22 vs.. C-276: C-22 tem maior cromo (20.0–22,5% vs.. 14.5–16,5%) e menor molibdênio (12.5–14,5% vs.. 15.0–17,0%), tornando -o mais resistente a ambientes oxidantes, mas um pouco menos eficaz em ácidos fortes redutores.
C-22 vs.. Inconel 625: C-22 tem maior molibdênio, melhorando a resistência ao pitting, Enquanto o conteúdo de níquel mais alto do Inconel 625 melhora a força de alta temperatura.
C-22 vs.. Liga 825: O menor de ferro e maior teor de molibdênio do C-22 fornece resistência superior à corrosão em ambientes agressivos.

6.2 Comparação de resistência à corrosão

Ambiente	Hastelloy C-22	Hastelloy C-276	Inconel 625	Liga 825
Ácido clorídrico (10%)	Bom	Excelente	Moderado	Pobre
Ácido sulfúrico (50%)	Excelente	Excelente	Bom	Moderado
Ácido nítrico (65%)	Excelente	Bom	Bom	Moderado
Água do mar (Cloretos)	Excelente	Excelente	Bom	Bom
Resistência ao pitting (Madeira*)	47	45	40	31

*Take = %cr + 3.3 × %MO + 16 × %n

Análise:

C-22 vs.. C-276: C-22 se destaca em ácidos oxidantes (por exemplo, ácido nítrico) e sistemas de ácido misto devido ao maior cromo, enquanto C-276 é superior na redução de ácidos (por exemplo, ácido clorídrico).
C-22 vs.. Inconel 625: O mais alto pré-pren do C-22 indica uma melhor resistência ao pitting em ambientes de cloreto.
C-22 vs.. Liga 825: C-22 supera significativamente a liga 825 Em ambientes químicos agressivos.

6.3 Comparação de propriedades mecânicas

Liga	Resistência à tração (MPa)	força de rendimento (MPa)	Alongamento (%)
Hastelloy C-22	690	310	45
Hastelloy C-276	690	283	40
Inconel 625	830	415	30
Liga 825	590	220	30

Análise:

C-22 vs.. C-276: C-22 tem força de escoamento e alongamento um pouco maior, melhorando a formabilidade.
C-22 vs.. Inconel 625: Inconel 625 oferece maior força, mas menor ductilidade, Adequado para aplicações estruturais.
C-22 vs.. Liga 825: C-22 fornece melhores propriedades mecânicas, especialmente em ambientes corrosivos.

6.4 Análise de custos

Hastelloy C-22 é uma liga premium, com preços que variam de $45 Para $65 por kg, um pouco mais alto que C-276 ($40- US $ 60 por kg) Devido às suas propriedades aprimoradas. Comparado com:

Inconel 625: Custo comparável, mas menos versátil em ambientes químicos.
Liga 825: Mais econômico, mas limitado em condições graves.

7. Tamanhos e cronogramas de tubos

Os tubos Hastelloy C-22 estão disponíveis em vários tamanhos e horários para atender aos requisitos industriais.

7.1 Tamanhos de tubo nominal (NPS)

NPS (polegadas)	OD (mm)	Horários comuns	Aplicativos
1/8	10.3	SCH 10, 40, 80	Linhas químicas de pequeno diâmetro
1/2	21.3	SCH 10, 40, 80, 160	Trocadores de calor, tubulação de processo
1	33.4	SCH 10, 40, 80, 160	Reatores químicos
2	60.3	SCH 10, 40, 80, 160	Sistemas de controle de poluição
4	114.3	SCH 10, 40, 80	Linhas de processo em larga escala
12	323.8	SCH 10, 40, 80	Tubulação de tratamento de resíduos
24	609.6	SCH 10, 40	Reatores industriais

7.2 Espessura da parede por cronograma

Agendar	Espessura de parede (mm) para NPS 1 ” (33.4 mm de)	Classificação de pressão (psi)
SCH 5	1.65	850
SCH 10	2.77	1400
SCH 40	3.38	1850
SCH 80	4.55	2700
SCH 160	6.35	4000

7.3 Cálculo do peso do tubo

O peso dos tubos Hastelloy C-22 é calculado usando:

\texto{Peso (kg/m)} = frac{(\texto{OD} – \texto{WT}) \Times texto{WT} \vezes 0.0246615 \Times texto{Densidade}}{1000}

Onde:

De = diâmetro externo (mm)
WT = espessura da parede (mm)
Densidade = 8.69 ³ de g/cm

Exemplo: Para um NPS de 2 ” (60.3 mm de) tubo com sch 40 (4.55 mm wt):

\texto{Peso} = frac{(60.3 – 4.55) \vezes 4.55 \vezes 0.0246615 \vezes 8.69}{1000} = 5.44 \, \texto{kg/m}

8. Aplicações de tubos Hastelloy C-22

Os tubos Hastelloy C-22 são usados em indústrias que exigem resistência superior à corrosão:

Processamento químico: Tubulação para reatores, trocadores de calor, e colunas lidando com ácido nítrico, ácidos mistos, e produtos químicos à base de cloro.
Farmacêuticos: Sistemas de tubulação estéril para intermediários corrosivos.
Controle de poluição: Sistemas de dessulfurização de gases de combustão, Scrubbers, e forros de pilha.
Potência nuclear: Tubulação para sistemas de manuseio e resfriamento de resíduos radioativos.
Polpa e papel: Digestores e plantas de alvejante expostas a licores corrosivos.
Engenharia Marinha: Tubulação de água do mar e equipamento offshore.

9. Análise científica e estudos de caso

9.1 Desempenho de corrosão

Estudo de caso: Reator de ácido nítrico Uma planta química usou tubos Hastelloy C-22 em um processamento de reator 65% ácido nítrico a 90 ° C. Depois 5 anos, A taxa de corrosão foi insignificante (<0.01 mm/ano), Comparado ao aço inoxidável 316L, que falhou dentro 6 meses (1.5 mm/ano). O C-22 superou o C-276 (0.03 mm/ano), destacando sua superioridade em ambientes oxidantes.

9.2 Resistência à imperfeição da solda

O menor teor de ferro do C-22 reduz as imperfeições da solda em comparação com o C-276, Melhorando a confiabilidade em sistemas de tubulação soldados. Testes por ASTM G28 mostram as soldas do C-22 mantêm a resistência à corrosão na fervura de ácido sulfúrico, Ao contrário de algumas ligas de grau inferior.

9.3 Análise de custo-benefício

Enquanto C-22 é mais caro que C-276, sua vida útil mais longa em ambientes oxidantes (por exemplo, 20% mais em sistemas de ácido nítrico) justifica o custo de aplicações críticas.

APLICATIVO:

https://www.pkpumpparts.com/applications-of-hastelloy-c-22-alloy-steel-pipes/

10. Conclusão

Hastelloy C-22 (Liga 22) O tubo de aço de liga é um material de alto desempenho projetado para resistência excepcional à corrosão em ambientes oxidantes e redutores. Seu alto teor de cromo, Ferro baixo, E a composição equilibrada de níquel-politdenum-tungstênio proporciona desempenho superior em ambientes químicos agressivos em comparação com Hastelloy C-276, Inconel 625, e liga 825. A soldabilidade da liga, Formabilidade, e as propriedades mecânicas o tornam ideal para tubulações uniformes e soldadas em processamento químico, produtos farmacêuticos, e controle de poluição.

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