Комплексний аналіз Hastelloy C-22 (сплав 22) Сталева труба
Загальні торгові назви: Хастеллой С22, Інконель 22, Нікель 22, сплав 22, Нікофер 5621.
Цей документ надає детальний аналіз Hastelloy C-22 (сплав 22, США N06022, W. Nr. 2.4602, NICR21MO14W) Лепка сталева труба, висвітлюючи його введення, технічні характеристики, хімічний склад, властивості матеріалу, Визначені механічні властивості в відпаленому стані, Типові фізичні властивості, виробничі процеси, і наукове порівняння з іншими сплавами, включаючи Hastelloy C-276. Зміст структурований для задоволення вимог 4000 слів, за допомогою табличних даних, Детальні пояснення, та науковий аналіз англійською мовою.
1. Вступ до Hastelloy C-22 (сплав 22)
Hastelloy C-22, також відомий як сплав 22, США N06022, або матеріал ні.. 2.4602, є нікель-хромієм-молібденом-вольфрамовим суперфелойом, розробленим Haynes International. Відомий своєю винятковою резистентністю до корозії, він призначений для виконання у дуже агресивних умовах, особливо ті, що включають окислювальні та зменшені умови. Порівняно з його попередником, Hastelloy C-276, сплав 22 пропонує підвищену стійкість до піттінгу, щілинна корозія, і стрес -розтріскування, особливо в окислюванні носія, що робить його кращим вибором для критичних застосувань у таких галузях, як хімічна обробка, фармацевтичне виробництво, контроль забруднення, і ядерна енергетика.
Збалансована композиція сплаву, з нижчим залізом та більш високим вмістом хрому, ніж С-276, Оптимізує свою продуктивність у середовищах, що містять хлориди заліза та куприка, мокрий хлор, та окислювальні кислоти, як азотна кислота. Його низький вміст вуглецю мінімізує опади карбіду під час зварювання, Забезпечення резистентності до корозій у зварених структурах. Hastelloy C-22 доступний у різних формах, включаючи безшовні та зварені труби, трубки, Аркушів, Пластини, і фурнітура, при цьому труби є критичними для транспортування рідини в корозійних умовах.
Цей аналіз зосереджується на Hastelloy C-22 з легованих сталевих труб, Забезпечення всебічного огляду їх специфікацій, властивості, виробничі процеси, і програми, з науковим порівнянням з іншими сплавами, особливо Hastelloy C-276, Щоб виділити його переваги та обмеження.
2. Технічні характеристики Hastelloy C-22 Лепної сталевої труби
2.1 Стандарти
Труби Hastelloy C-22 виготовляються для відповідності міжнародним стандартам, Забезпечення якості, консистенція, та сумісність. Ключові стандарти включають:
-
ASTM B622: Стандартна специфікація для безшовної нікельної та нікелевої сплави та трубки
-
ASTM B619: Стандартна специфікація для звареної труби нікелю та нікелю-кобальта
-
ASTM B626: Стандартна специфікація для звареної трубки нікелю та нікелю-кобальта
-
ASME SB622: Безшовна труба та трубка нікелю та нікель-кобальт
-
ASME SB619: Зварена нікельська та нікель-кобальт-сплава
-
Ваша 17751: Нікель і нікель -сплав безшовні та зварені трубки
-
ISO 6207: Безшовні трубки нікелю та нікелевого сплаву
-
Vdtüv 479: Специфікація матеріалу для нікельських сплавів
Ці стандарти регулюють хімічний склад, механічні властивості, розмірні допуски, і вимоги до тестування.
2.2 Зовнішній діаметр (ОД)
Зовнішній діаметр труб Hastelloy C-22 змінюється залежно від методу застосування та виготовлення:
-
Безшовні труби: 1/8" (3.175 мм) до 24 ” (609.6 мм)
-
Зварні труби: До 100 ” (2540 мм) Для труб великого діаметру
-
Труби: 1/16" (1.59 мм) до 4 " (101.6 мм)
Спеціальні діаметри можуть бути виготовлені для конкретних потреб проекту.
2.3 Товщина стінки
Товщина стіни визначається номерами розкладу (напр., SCH 5, SCH 10, SCH 40, SCH 80, SCH 160) або в міліметрах:
-
Безшовні труби: 0.5 мм до 50 мм
-
Зварні труби: 0.5 мм до 60 мм
-
Труби: 0.5 мм до 10 мм
Товщина визначає рейтинг тиску труби та цілісність конструкції.
2.4 довжина
Труби Hastelloy C-22 доступні в стандартних та спеціальних довжинах:
-
Єдина випадкова довжина: 4.8 м до 7.3 м (16 ft до 24 фут)
-
Подвійна випадкова довжина: 11.8 м до 13.7 м (38 ft до 45 фут)
-
Вирізати до довжини: 0.5 м до 12 м, пристосований до специфікацій клієнтів
2.5 Оздоблення поверхні
Поверхнева обробка підвищує корозійну стійкість та естетику. Поширені обробки включають:
-
Відпалений і маринований: Гладкий, Поверхня без оксиду для максимальної корозійної стійкості
-
Полірований: Дзеркальне покриття для низькокласних або естетичних застосувань
-
Млин обробка: Вироблена поверхня для промислового використання
-
Покритий: Епоксидний, PTFE, або керамічні покриття для додаткового захисту
2.6 Оцінка (ASTM/UNS)
Сплав позначається як:
-
ASTM: Hastelloy C-22 (сплав 22)
-
США: N06022
-
Матеріал ні.: 2.4602
-
EN: NICR21MO14W
-
IT: NW 6022
-
ГОСТ: HN60м
3. Хімічний склад
Хімічний склад Hastelloy C-22 оптимізований для резистентності до корозії в агресивних умовах. Сплав містить більш високий хром і нижнє залізо, ніж Hastelloy C-276, Посилення його ефективності в окислювальних умовах. У наступній таблиці детально описано композицію:
|
елемент
|
Відсоток (%)
|
|---|---|
|
Нікель (в)
|
Баланс (55.0 – 59.0)
|
|
Хром (CR)
|
20.0 – 22.5
|
|
Молібден (пн)
|
12.5 – 14.5
|
|
Вольфрам (W)
|
2.5 – 3.5
|
|
Залізо (Fe)
|
2.0 – 6.0
|
|
Кобальт (Co)
|
2.5 (макс)
|
|
Марганець (MN)
|
0.50 (макс)
|
|
Карбон (C)
|
0.015 (макс)
|
|
Кремній (І)
|
0.08 (макс)
|
|
Фосфор (П)
|
0.02 (макс)
|
|
Сірка (S)
|
0.02 (макс)
|
|
Ванадій (В)
|
0.35 (макс)
|
Аналіз складу
-
Нікель (в): Забезпечує стабільну аустенітну матрицю, Підвищення резистентності до корозії у зменшенні середовища.
-
Хром (CR): Високий вміст хрому (20.0–22,5%) покращує стійкість до окислювальної носії, наприклад, азотна кислота та хлорид заліза.
-
Молібден (пн): Підвищує стійкість до піттінгу та корозії щілини в середовищах, багатих на хлорид.
-
Вольфрам (W): Підвищує стійкість до локалізованої корозії та зміцнює сплав.
-
Низький вуглець (C): Мінімізує опади карбіду під час зварювання, запобігання міжгранулярній корозії.
-
Низький залізо (Fe): Знижує сприйнятливість до корозії в окислювальних середовищах порівняно з С-276.
4. Властивості матеріалу
Hastelloy C-22 демонструє винятковий механічний, фізичний, та стійкі до корозії властивості, що робить його ідеальним для вимогливих додатків.
4.1 Визначені механічні властивості в відпаленому стані
Механічні властивості Hastelloy C-22 у відпаленому стані визначаються стандартами ASTM. Наступна таблиця підсумовує ці властивості:
|
Власність
|
Значення
|
|---|---|
|
Міцність на розрив
|
690 МПа (100 ksi) хв
|
|
Межа текучості (0.2% компенсація)
|
310 МПа (45 ksi) хв
|
|
Подовження
|
45% хв
|
|
Твердість (Роквелл Б)
|
90 макс
|
-
Міцність на розрив: Забезпечує, що сплав може протистояти високим напруженням у корозійних умовах.
-
Межа текучості: Вказує на хорошу пластичність, дозволяючи деформації без перелому.
-
Подовження: Високе подовження забезпечує відмінну формуюваність та стійкість до крихкої невдачі.
-
Твердість: Помірна твердість полегшує обробку, зберігаючи довговічність.
4.2 Типові фізичні властивості
Фізичні властивості Hastelloy C-22 є критичними для розробки та міркувань застосування:
|
Власність
|
Значення
|
|---|---|
|
щільність
|
8.69 г/см³ (0.314 фунт/в³)
|
|
Точка плавлення
|
1357 - 1399 ° C (2475 - 2550 ° F)
|
|
Конкретна теплоємність
|
414 J/кг · k (0.099 Btu/фунт · ° f)
|
|
Теплопровідність
|
11.1 Вт/м·К (76.8 Btu · в/hr · ft² · ° f)
|
|
Електричний опір
|
1.14 µω · м (678 µω · в)
|
|
Коефіцієнт теплового розширення
|
12.4 мкм/м · ° C (6.9 µin/в · ° F) (20–100°C)
|
-
щільність: Трохи нижче С-276 за рахунок зменшення вмісту заліза, впливає на розрахунки ваги.
-
Точка плавлення: Високий діапазон плавлення забезпечує стабільність у підвищеній температурі.
-
Теплопровідність: Помірний, підходить для трубопроводів теплообмінника.
-
Електричний опір: Високі обмеження опору використання в електричних додатках, але підтримує стійкі до корозії компоненти.
4.3 Стійкість до корозії
Hastelloy C-22 славиться своєю верхньою резистентністю до корозії, особливо в окислювальних умовах:
-
Точкова та щілинна корозія: Високий вміст молібдену та хрому забезпечує відмінну резистентність у середовищах, багатих на хлорид (напр., морська вода, мокрий хлор).
-
Корозійне розтріскування під напругою (SCC): Стійкий до SCC у високій температурі, Медіа, що містять хлорид.
-
Окислювальні середовища: Вища продуктивність у азотній кислоті, хлорид заліза, і хлорид Cupric через високий вміст хрому.
-
Зменшення ЗМІ: Ефективний у соляних та сірчаних кислотах, Хоча трохи менш стійкі, ніж С-276 у сильних умовах зменшення.
-
Міжкристалічна корозія: Низький вміст вуглецю запобігає опадам карбіду, Підтримка резистентності до корозії у зварних конструкціях.
4.4 Зварюваність
Hastelloy C-22 дуже зварюється за допомогою стандартних методик, в тому числі:
-
Газова вольфрамова дугова зварка (GTAW/TIG)
-
Газове дугове зварювання металу (GMAW/MIG)
-
Дугове зварювання в екранованому металі (SMAW)
Його низький вміст вуглецю та оптимізований склад зменшують ризик сенсибілізації, Усунення потреби в післявірі термічної обробки в більшості випадків.
4.5 Оброблюваність
Hastelloy C-22 помірно складно машини через свої властивості та високу міцність:
-
Інструментарія: Використовуйте карбід або високошвидкісні сталеві інструменти з позитивними кутами граблі.
-
Швидкість різання: Низька до помірної швидкості, щоб мінімізувати накопичення тепла.
-
Охолоджуюча рідина: Адекватний теплоносія для зменшення зносу інструментів та покращення поверхні.
5. виробничий процес
Труби Hastelloy C-22 виробляються за допомогою вдосконалених методів виготовлення для забезпечення якості та продуктивності. Основні процеси включають:
5.1 Безшовне виробництво труб
Безшовні труби виробляються за допомогою гарячих або холодних робочих процесів:
-
Підготовка заготовки:
-
Нікель з високою чистотою, хром, молібден, і вольфрам розтоплюють у вакуумній індукційній печі або електричній дугової печі.
-
Розплавлений сплав кидається в циліндричні заготовки.
-
-
Гаряча екструзія:
-
Заготовки нагріваються до 1100–1200 ° C і екструдують через штамп, утворюючи порожнисту трубу.
-
Екструдована труба гасить для підтримки цілісності мікроструктури.
-
-
Холодний малюнок:
-
Для менших діаметрів або точних допусків, Екструдована труба холодна через низку штампів.
-
Відпал проводиться між етапами малювання, щоб зняти напруги та відновити пластичність.
-
-
Термічна обробка:
-
Труби відпалюються при 1040–1080 ° C, з подальшим швидким гасінням для досягнення бажаної мікроструктури та резистентності до корозії.
-
-
Закінчення:
-
Труби мариновані, відшліфований, або покриті за потребою.
-
Неруйнівний контроль (напр., ультразвуковий, вихровий струм) забезпечує без дефектів труби.
-
5.2 Виробництво зварних труб
Зварені труби виробляються з плоских прокатних аркушів або тарілок Hastelloy C-22:
-
Підготовка пластини/аркуша:
-
сплав 22 Тарілки або простирадла котяться до необхідної товщини і нарізають на розмір.
-
-
Формування:
-
Плоский матеріал утворюється в циліндричну форму, використовуючи рулон, утворюючи або пресувати гальмування.
-
-
зварювання:
-
Поздовжні шви зварені за допомогою таких методів, як:
-
Зварювання електричного опору (АКР): Високочастотний струм зливає краї.
-
Електричне злиття зварювання (EFW): Дугове зварювання для більш товстих стін.
-
Заблонене дугове зварювання (Пила): Для труб великого діаметру.
-
-
Наповнювачі метали (напр., Ерніхрмо-10) Для підтримки корозійної стійкості використовується відповідність складу сплаву.
-
-
Термічна обробка:
-
Зварені труби можуть бути відпалені, щоб полегшити залишкові напруги та підвищити резистентність до корозії.
-
-
Оздоблення та тестування:
-
Труби проходять поверхневу обробку (напр., марита, полірування) і суворі тестування (напр., гідростатичний, рентгенографічний) відповідати стандартам.
-
5.3 Контроль якості
-
Хімічний аналіз: Забезпечує відповідність вимогам композиції ASTM B622/B619.
-
Механічні випробування: Розтяг, твердість, та тести на подовження перевіряють властивості.
-
Корозійне тестування: ASTM G28 (Метод a) або тести G48 оцінюють піттінг та міжгранулярну резистентність.
-
Перевірка розмірів: Підтверджує OD, товщина стінки, і допуски довжини.
6. Порівняння з Hastelloy C-276 та іншими сплавами
Hastelloy C-22 часто порівнюється з Hastelloy C-276 та іншими сплавами на основі нікелю. Наступні розділи забезпечують наукове порівняння.
6.1 Порівняння хімічного складу
|
елемент
|
Hastelloy C-22 (%)
|
Hastelloy C-276 (%)
|
Інконель 625 (%)
|
сплав 825 (%)
|
|---|---|---|---|---|
|
Нікель (в)
|
55.0 – 59.0
|
55.0 – 57.0
|
58.0 хв
|
38.0 – 46.0
|
|
Хром (CR)
|
20.0 – 22.5
|
14.5 – 16.5
|
20.0 – 23.0
|
19.5 – 23.5
|
|
Молібден (пн)
|
12.5 – 14.5
|
15.0 – 17.0
|
8.0 – 10.0
|
2.5 – 3.5
|
|
Вольфрам (W)
|
2.5 – 3.5
|
3.0 – 4.5
|
–
|
–
|
|
Залізо (Fe)
|
2.0 – 6.0
|
4.0 – 7.0
|
5.0 макс
|
22.0 хв
|
|
Карбон (C)
|
0.015 макс
|
0.01 макс
|
0.10 макс
|
0.05 макс
|
Аналіз:
-
C-22 проти. C-276: C-22 має більш високий хром (20.0–22,5% проти. 14.5–16,5%) і нижній молібден (12.5–14,5% проти. 15.0–17,0%), робить його більш стійким до окислювальних середовищ, але дещо менш ефективним у сильних відновлювальних кислотах.
-
C-22 проти. Інконель 625: C-22 має більш високий молібден, Посилення стійкості до піттінгу, в той час як більш високий вміст нікелю Inconel 625 покращує силу високої температури.
-
C-22 проти. сплав 825: Нижній залізний і більший вміст молібдену C-22 забезпечує верхню резистентність до корозії в агресивних умовах.
6.2 Порівняння резистентності до корозії
|
Навколишнє середовище
|
Hastelloy C-22
|
Hastelloy C-276
|
Інконель 625
|
сплав 825
|
|---|---|---|---|---|
|
Соляна кислота (10%)
|
добре
|
Чудово
|
Помірний
|
Бідний
|
|
Сірчана кислота (50%)
|
Чудово
|
Чудово
|
добре
|
Помірний
|
|
Азотна кислота (65%)
|
Чудово
|
добре
|
добре
|
Помірний
|
|
Морська вода (Хлориди)
|
Чудово
|
Чудово
|
добре
|
добре
|
|
Опір (Деревина*)
|
47
|
45
|
40
|
31
|
*Візьміть = %CR + 3.3 × %Мо + 16 × %n
Аналіз:
-
C-22 проти. C-276: C-22 переважає в окислюванні кислот (напр., азотна кислота) і змішані кислотні системи за рахунок більш високого хрому, в той час як С-276 перевершує зменшення кислот (напр., соляна кислота).
-
C-22 проти. Інконель 625: Вища прен C-22 вказує на кращу стійкість до піттінгу в хлоридних середовищах.
-
C-22 проти. сплав 825: C-22 значно перевершує сплав 825 в агресивних хімічних умовах.
6.3 Порівняння механічних властивостей
|
сплав
|
Міцність на розрив (МПа)
|
Межа текучості (МПа)
|
Подовження (%)
|
|---|---|---|---|
|
Hastelloy C-22
|
690
|
310
|
45
|
|
Hastelloy C-276
|
690
|
283
|
40
|
|
Інконель 625
|
830
|
415
|
30
|
|
сплав 825
|
590
|
220
|
30
|
Аналіз:
-
C-22 проти. C-276: C-22 має дещо більшу силу врожаю та подовження, Поліпшення формуваності.
-
C-22 проти. Інконель 625: Інконель 625 пропонує більш високу міцність, але менша пластичність, підходить для структурних застосувань.
-
C-22 проти. сплав 825: C-22 забезпечує кращі механічні властивості, особливо в корозійних умовах.
6.4 Аналіз витрат
Hastelloy C-22-це преміальний сплав, з цінами від $45 щоб $65 за кг, трохи вище C-276 ($40- 60 доларів за кг) завдяки його розширеним властивостям. Порівняно з:
-
Інконель 625: Порівнянна вартість, але менш універсальна в хімічних умовах.
-
сплав 825: Більш економічно вигідні, але обмежені в важких умовах.
7. Розміри та графіки труб
Труби Hastelloy C-22 доступні в різних розмірах та графіках для задоволення промислових вимог.
7.1 Номінальні розміри труб (NPS)
|
NPS (дюймів)
|
ОД (мм)
|
Загальний графік
|
Додатки
|
|---|---|---|---|
|
1/8
|
10.3
|
SCH 10, 40, 80
|
Хімічні лінії малого діаметру
|
|
1/2
|
21.3
|
SCH 10, 40, 80, 160
|
Теплообмінники, Труби для процесу
|
|
1
|
33.4
|
SCH 10, 40, 80, 160
|
Хімічні реактори
|
|
2
|
60.3
|
SCH 10, 40, 80, 160
|
Системи контролю забруднення
|
|
4
|
114.3
|
SCH 10, 40, 80
|
Масштабні лінії процесів
|
|
12
|
323.8
|
SCH 10, 40, 80
|
Труби для очищення відходів
|
|
24
|
609.6
|
SCH 10, 40
|
Промислові реактори
|
7.2 Товщина стін за графіком
|
розклад
|
Товщина стінки (мм)
Для NPS 1 ” (33.4 мм від)
|
Номінальний тиск (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 Обчислення ваги труби
Вага труб Hastelloy C-22 обчислюється за допомогою:
Де:
-
= Зовнішній діаметр (мм)
-
WT = Товщина стінки (мм)
-
Щільність = 8.69 г/см³
приклад: Для 2 -дюймової NPS (60.3 мм від) труба з Sch 40 (4.55 мм мас.):
8. Застосування труб Hastelloy C-22
Труби Hastelloy C-22 використовуються в галузях, що потребують верхньої резистентності до корозії:
-
Хімічна обробка: Трубопроводи для реакторів, теплообмінники, і стовпці, що обробляють азотну кислоту, змішані кислоти, і хімічні речовини на основі хлору.
-
Фармацевтичні препарати: Стерильні трубопровідні системи для корозійних проміжних продуктів.
-
Контроль забруднення: Системи пульфуризації димового газу, скрубери, і вкладиші стека.
-
Ядерна енергетика: Трубопроводи для радіоактивних систем обробки та охолодження.
-
Целюлоза і папір: Травжники та відбілювальні рослини, що піддаються корозійним спиртним напоям.
-
Морська техніка: Трубопроводи з морською водою та офшорне обладнання.
9. Науковий аналіз та тематичні дослідження
9.1 Корозійні характеристики
Кейс-стаді: Азотна кислотна реактор Хімічна рослина використовувала труби Hastelloy C-22 в обробці реактора 65% азотна кислота при 90 ° C. Після 5 років, Швидкість корозії була незначною (<0.01 мм/рік), Порівняно з нержавіючої сталі 316L, що не вдалося всередині 6 місяці (1.5 мм/рік). C-22 перевершив С-276 (0.03 мм/рік), Виділення його переваги в окислювальних умовах.
9.2 Опір звареного недосконалості
Нижній вміст заліза C-22 зменшує недосконалості зварного зв’язку порівняно з С-276, Поліпшення надійності в зварених трубопроводних системах. Випробування на ASTM G28 показують зварні шви C-22, підтримують резистентність до корозій у киплячій сірчани, На відміну від деяких сплавів нижчого класу.
9.3 Аналіз витрат і вигод
Хоча С-22 дорожчий, ніж С-276, його довший термін служби в окислювальних умовах (напр., 20% довше в системах азотної кислоти) виправдовує витрати на критичні програми.
Застосування:
10. Висновок
Hastelloy C-22 (сплав 22) Лепкова сталева труба-це високопродуктивний матеріал, спроектований для виняткової стійкості до корозії в окислювальних та зменшенні середовища. Його високий вміст хрому, низький залізо, та збалансований нікель-молібден-вольфрамовий склад забезпечують чудову продуктивність в агресивних хімічних середовищах порівняно з Hastelloy C-276, Інконель 625, і сплав 825. Зварюваність сплаву, Формування, а механічні властивості роблять його ідеальним для безшовних і зварних трубопроводів у хімічній обробці, фармацевтичні препарати, та контроль забруднення.
Ви повинні бути увійти в систему щоб залишити коментар.