Hastelloy B-3 proti B-2 v klorovodikovi kislini: izboljšana izdelava in odpornost proti koroziji

Kaj sta Hastelloy B-3 in B-2 in kako se njuni sestavi razlikujeta?

B-3 in B-2 sta skoraj čisti zlitini niklja in molibdena skoraj brez kroma, vendar B-3 premakne vsebnost molibdena nekoliko navzgor in doda majhen, strogo nadzorovan dodatek volframa in nabor manjših elementov (aluminij, titan, niobij, vanadij, tantal, cirkonij), ki je enostavnejša kemija B-2 ne določa - namerni metalurški mehanizem za njegovo izboljšano stabilnost.

Vir: Haynes International list s podatki o nominalni sestavi, zlitina HASTELLOY B-3; Podedovana tehnična brošura Haynes International H-2006D, zlitina HASTELLOY B-2 (©1997).

Obe zlitini sta po zasnovi skoraj-brez kroma - kar je nasprotna strategija od zlitin tipa C-in G-tipa, obravnavanih drugje v tej seriji. To je namerno: kromov zaščitni oksidni film ne vpliva na odpornost proti koroziji v čisti, ne-oksidirajoči klorovodikovi kislini, B-3 in B-2 pa sta namesto tega odvisna od niklja in molibdena v trdni raztopini. Prava zgodba v tabeli sestave niso glavni elementi, ki so skoraj enaki, ampak manjši: majhni, premišljeni dodatki B-3 obstajajo posebej za spreminjanje, katera intermetalna faza nastane, ko se zlitina segreje, in kako hitro.

Zakaj je bil razvit B-3 – kateri problem dejansko rešuje?

B-3 ni bil razvit za odpravo korozijske šibkosti v čisti klorovodikovi kislini - B-2 je bil že odličen tam – razvit je bil za odpravo metalurške nestabilnosti: B-2 je nagnjen k obarjanju krhke, škodljive faze med varjenjem, vročim oblikovanjem in dolgotrajno izpostavljenostjo povišani temperaturi, patentna literatura ZDA pa potrjuje, da ta ista faza zmanjša odpornost proti koroziji kot tudi duktilnost.

Lastna tehnična literatura Haynes International neposredno navaja mehanizem: vsebnost molibdena, ki daje zlitinam družine B-odpornost na klorovodikovo kislino, ustvarja tudi "močno težnjo, da se v mikrostrukturi oblikujejo faze, ki niso zaželena (-centrirana kubična) gama faza, zlasti v temperaturnem območju od 500 do 900 stopinj." V B-2 je faza, ki nastane, Ni4Mo in nastane hitro.

Neodvisno pa patentna literatura ZDA, ki opisuje razvojno zgodovino zlitine, potrjuje, da je bilo potem ugotovljeno, da je B-2 nagnjen k reakcijam urejanja dolgega-razpona med kratko-izpostavljenostjo temperaturam v območju 600-800 stopinj,« in da »poleg zmanjšanja mehanske trdnosti je bilo ugotovljeno, da ima faza(-e), ki izhaja iz teh reakcij, tudi škodljive učinke na korozijo odpor." Inženirski popravek B-3 - premik molibdena in dodatki manjših elementov v zgornji tabeli – je bil zasnovan posebej za prednost počasneje nastajajoče faze Ni3Mo.

Kako se B-3 in B-2 primerjata glede toplotne in strukturne stabilnosti?

Podatki o časovni-temperaturni-transformaciji (TTT), objavljeni Haynes International, kažejoB-2 zlitinahitro tvori škodljive količine Ni4Mo pri okoli 750 stopinjah, medtem ko B-3 potrebuje več ur pri okoli 650 stopinjah, da razvije škodljive faze - resnično in ponovljivo izboljšanje, čeprav-patentna literatura tretjih oseb previdno označuje kot "nekoliko višjo" toplotno stabilnost, doseženo z "rahlim upočasnitvijo kinetike" iste osnovne reakcije, ne pa kot reinženiring na debelo, ki odpravlja tveganje.

Vir: diagram in razprava-temperaturne{1}}transformacije (TTT) Haynes International, podatkovni list zlitine HASTELLOY B-3; potrjuje patentna literatura ZDA o zgodovini razvoja zlitin niklja in molibdena.

Lastna brošura B-2 družbe Haynes International dodaja neposredno relevantno, natančno navedeno opozorilo: izpostavljenosti B-2 temperaturam od 1000 stopinj F do 1600 stopinj F (538-870 stopinj ) "se je treba izogibati zaradi zmanjšanja duktilnosti zlitine" - široko, 332 stopinj -visoko prepovedano-območje, ki ga morajo izdelovalci načrtovati za vse operacije, ne samo za varjenje. B-3 je ožji, kasneje-začetek in veliko počasnejši-razvijajoči se precipitacijski nos daje izdelovalcem materialno večjo rezervo: več časa pri večprehodnem zvaru, več tolerance za prekinjeno žarjenje in na splošno širše praktično okno obdelave, čeprav sam B-3 še vedno zahteva nadzorovano žarjenje v peči (hitro segrevanje, natančen nadzor temperature, hiter hlajenje) in ponovno žarjenje po hladni obdelavi, ki presega približno 7 % raztezka zunanjega vlakna.

Kako se B-3 in B-2 primerjata glede odpornosti na klorovodikovo kislino?

Obe zlitini zagotavljata izjemno, na splošno primerljivo odpornost na čisto, nekontaminirano klorovodikovo kislino v celotnem praktičnem območju koncentracije do vrelišča - B-3's v celoti objavljeni podatki kažejo stopnje korozije od 0,01 do 0,29 mm/leto v 1-20 % vreli HCl, udobno znotraj dolgotrajnega, obsežno dokumentiranega merila pod B-2 20 mpy (0,51 mm/y) pri vseh koncentracijah in temperaturah do vrelišča v brezzračni, nekontaminirani kislini.

Vir: Haynes International korozijska tabela s klorovodikovo kislino, podatkovni list zlitin HASTELLOY B-3; Primerjalno merilo Hastelloy B-2, kot je dokumentirano v Haynesovi zgodovinski literaturi B-2 in potrjeno v neodvisnih patentnih in industrijskih tehničnih referencah. Trenutna spletna tehnična knjižnica Haynes International ne objavlja več tabele korozije po koncentracijah za B-2, zato so njene številke navedene tukaj pri resoluciji, ki jo podpira Haynesova lastna zgodovinska dokumentacija.

Praktična ugotovitev je, da odpornost na klorovodikovo kislino sama po sebi ni razlika med tema dvema zlitinama - obe sta bili namensko-izdelani točno za to okolje in obe sta v tem blesteli. 20-odstotna mejna koncentracija v teh tabelah je azeotrop HCl, nad katerim postane laboratorijsko testiranje v stekleni -bučki nezanesljivo, ker plin klorovodik uhaja iz preskusne raztopine; ne predstavlja omejitve dejanske-zmogljivosti nobene zlitine v koncentrirani kislini.

Ali B-3 in B-2 prenašata oksidativno kontaminacijo v klorovodikovi kislini?

Nobena - zlitina nima enake temeljne omejitve in je neposredna posledica njune skoraj -ničelne vsebnosti kroma: celo sledovi železovih (Fe3+) ali bakrovih (Cu2+) ionov, ki lahko nastanejo, ko klorovodikova kislina pride v stik z železnimi ali bakrenimi cevmi drugje v sistemu, lahko povzročijo hitro korozijsko odpoved v B-3 in B-2.

Haynes International objavlja graf, ki natančno prikazuje, kako strmo narašča stopnja korozije B-3 z naraščajočo kontaminacijo z železovimi in bakrovimi ioni v vreli 2,5 % HCl, in njegova zgodovinska literatura o B-2 skoraj dobesedno navaja isto opozorilo: B-2 "ni priporočljiv v prisotnosti železovih ali bakrovih soli, saj lahko te soli povzročijo hitro korozijsko okvaro." To ni razlika med B-3-in-B-2 – to je skupna meja celotne družine zlitin niklja in molibdena. Kadar storitve s klorovodikovo kislino vključujejo oksidativno onesnaženje, mešane kisline ali občasno prezračevanje, je primernejša specifikacija zlitina, ki vsebuje krom, kot je C-276, C-22 ali HYBRID-BC1; B-3 in B-2 morata biti rezervirana za čisto, redukcijsko, negazirano kislino.

Kako se B-3 in B-2 primerjata v žveplovi, fosforni in drugih neoksidirajočih kislinah?

V celoti objavljeni podatki B-3 potrjujejo odlično odpornost na žveplovo in fosforno kislino pri skoraj vseh koncentracijah in temperaturah, s stopnjami korozije na splošno pri ali pod 0,15 mm/leto zunaj najhujših pogojev, blizu-vrelišča, visoko koncentrirane žveplove kisline; B-2 je dokumentiran v neodvisni tehnični literaturi, kot da ima isto široko ne{6}}oksidacijsko-odpornost na kisline, čeprav Haynes zanj ne objavlja več ustreznih tabel koncentracije za koncentracijo.

Vir: tabele korozije za žveplovo kislino, fosforno kislino in raztopine-razred-reagentov Haynes International, podatkovni list zlitin HASTELLOY B-3.

Oster skok pri 80 % vrelišča žveplove kisline (4,76 mm/leto) je uporabna, poštena podatkovna točka: B-3, tako kot B-2, je redukcijska-kisla zlitina in njegova odpornost pade zunaj predvidenega koncentracijskega okna, ko se žveplova kislina približa pogojem najbolj oksidativnega, najvišjega-vrelišča-. Lastni izokorozijski diagrami B-3 za žveplovo kislino izrecno prenehajo napovedovati zanesljivo obnašanje nad krivuljo vrelišča ravno iz tega razloga.

Kako varjenje v praksi vpliva na odpornost proti koroziji?

Objavljeni podatki B-3 o zvar-kovini-v primerjavi z-predelano-osnovno-kovino ne kažejo skoraj nobene merljive razlike v več ključnih kislinah - vključno z enakimi stopnjami korozije za zvar in obdelano osnovno kovino v 5 % in 10 % vreli-ekvivalentni klorovodikovi kislini -, kar je najbolj jasen razpoložljiv dokaz, da se izboljšana toplotna stabilnost B-3 resnično prevede v boljšo učinkovitost pri varjenju.

Vir: Haynes International podatki o koroziji vseh-var-kovin (več-križni GMAW) v primerjavi s kovano{4}}kovinsko korozijo, podatkovni list zlitin HASTELLOY B-3.

Haynes International v svoji trenutni tehnični knjižnici ne objavlja enakovredne tabele zvar{0}}kovine-v-konaki za B-2. Glede na znano dovzetnost B-2 za hitrejše nastajanje Ni4Mo v istem temperaturnem območju, skozi katerega poteka varjenje, bi morali proizvajalci, ki delajo z B-2, dati večjo težo strogemu nadzoru temperature med prehodi in Haynesovim lastnim zgodovinskim smernicam za rešitev-žarjenja hladno obdelanih komponent B-2 pred varjenjem, ko hladno delo preseže približno 7 % raztezka, saj je zlitina "zelo dovzetni za razpoke v varjeni regiji", če je ta korak preskočen - smernice, ki se pojavljajo v Haynesovi trenutni literaturi B-3 skoraj dobesedno, s poudarkom, da je to družinski previdnostni ukrep in ne edinstven za katero koli zlitino.

Kako se B-3 in B-2 primerjata glede odpornosti proti razpokam proti koroziji?

B-3 nosi neposredno objavljen rezultat: brez razpok po 1.008 urah (šest tednov) v vreli 45 % magnezijevem kloridu (ASTM G36), kar ga uvršča poleg C-276 in zlitine 625 med najbolj SCC-odporne materiale Haynesovi testi; Neodvisni tehnični viri dokumentirajo, da ima B-2 odlično odpornost na klorid-SCC, kar je skladno s splošno odpornostjo družine nikelj-molibden na ta način okvare, čeprav Haynesova trenutna literatura ne vsebuje ustrezne številke posebej za B-2.

Vir: podatki Haynes International-o korozijskem razpokanju (vrelišče 45 % MgCl2, ASTM G36), podatkovni list zlitine HASTELLOY B-3.

Upoštevajte, da Haynes ne objavlja podatkov o kritični jamičasti ali razpokani temperaturi ASTM G48 (standardno merilo, ki se uporablja za zlitine tipa C- in G- drugje v tej seriji) niti za B-3 niti za B-2. To ni spregled: ASTM G48 uporablja nakisan železov klorid, oksidirajočo kloridno sol, ki popolnoma spada znotraj zgoraj obravnavane omejitve onesnaženja. Ker zlitine iz družine B sploh niso namenjene uporabi pri oksidiranju klorida, jih Haynes ne primerja s testom, ki temelji na natanko tem pogoju.

Kakšne so značilnosti izdelave in vroča-delujoča okna?

Obe zlitini se žarita pri enaki temperaturi in zahtevata kaljenje z vodo, vendar B-3 priporočeno območje vročega-kovanja leži povsem nad območjem tveganja za padavine-, medtem ko uradne smernice B-2 zahtevajo popolno izogibanje širokemu pasu 538-870 stopinj – strožja, bolj vseobsegajoča omejitev, ki jo neodvisni industrijski viri dosledno opisujejo kot izdelavo B-2 bolj problematično za izdelavo.

Vir: podatki o nateznosti, trdoti in izdelavi Haynes International, podatkovni list o zlitini HASTELLOY B{3}}3; Podedovana tehnična brošura Haynes International H-2006D, zlitina HASTELLOY B-2, za navodila za žarjenje in obdelavo v vročem.

Kjer trenutna Haynesova literatura ne objavlja neposredno primerljive številke B-2, ta tabela to pove jasno in ne nadomešča ocene - B-2 je dejansko nadomestil B-3 kot Haynesova standardna ponudba nikelj-molibden, podrobne tabele mehanskih lastnosti za B-2 pa niso več del trenutne spletne tehnične knjižnice podjetja.

Kateri standardi ASTM, ASME in AWS urejajo B-3 in B-2?

B-3 vsebuje popolnejši nabor specifikacij, ki se trenutno vzdržuje, kot podedovana dokumentacija B-2 - vključno z namensko specifikacijo odkovkov (ASTM B564), ki je Haynesova brošura B-2 ne navaja - kar je neposredno pomembno za nabavo pri katerem koli projektu, ki zahteva kovane priključke, prirobnice ali telesa ventilov.

Vir: tabela "Specifikacije in kode" Haynes International, podatkovni list zlitine HASTELLOY B-3; Podedovana tehnična brošura Haynes International H-2006D, zlitina HASTELLOY B-2.

Katero zlitino bi morali določiti za klorovodikovo kislino?

Določite B-3 za novo konstrukcijo, izdelavo debelih-presekov, več-varjenje in vse aplikacije, ki zahtevajo kovane komponente; B-2 ostaja tehnično dobra izbira za obstoječe sisteme, ki so že kvalificirani zanj, pod pogojem, da postopki varjenja in toplotne obdelave spoštujejo njegove ožje, bolje dokumentirane omejitve obdelave.

• Izberite B-3 za:Nove reakcijske posode, kolone in cevni sistemi za čisto klorovodikovo ali žveplovo kislino, kjer širša predelovalna meja zmanjša tveganje pri izdelavi in ​​predelavi.
• Izberite B-3 za:Debel{0}}posode in več-poljski zvari, kjer je kumulativno izpostavljenost toploti v razponu 500–900 stopinj težje omejiti.
• Izberite B-3 za:Kovane komponente - prirobnice, fitingi, ohišja ventilov -, saj B-3 vsebuje trenutno specifikacijo odkovkov ASTM B564, podedovana dokumentacija B-2 pa ne.
• Izberite B-3 za:Projekti, ki potrebujejo popolnoma dokumentirane, trenutno vzdrževane mehanske in korozijske podatke za načrtovanje in skladnost s kodo.
• Izberite B-2 za:Obstoječe naprave in programi rezervnih delov so že kvalificirani, zvarjeni in založeni na B-2, kjer preklapljanje zlitin povečuje kompleksnost nabave brez potrebe po koroziji.
• Izberite B-2 za:Nadomestni deli za starejšo opremo, kjer je B-2 dobro-uveljavljena, desetletja dolga zgodovina na terenu, sama po sebi oblika kvalifikacije.

V obeh primerih ne pozabite, da nobena zlitina ni primerna za klorovodikovo kislino, onesnaženo z oksidirajočimi solmi, mešanimi oksidacijskimi/reducirajočimi kislinskimi tokovi ali občasno prezračenimi sistemi - ta meja velja enako za B-3 in B-2, prečkanje pa zahteva zlitino, ki vsebuje krom, kot je C-276, C-22, ali namesto tega HYBRID-BC1.

Pogosto zastavljena vprašanja

V: Kakšna je glavna razlika med Hastelloy B-3 in B-2?

A: B-3 (UNS N10675) rahlo premakne vsebnost molibdena in doda majhne količine volframa in drugih manjših elementov, ki jih B-2 (UNS N10665) ne navaja, pri čemer daje prednost počasneje-nastajajoči Ni3Mo fazi namesto hitreje nastajajočega Ni4Mo B-2. To daje B-3 širše, bolj prizanesljivo okno toplotne obdelave, ne da bi spremenili temeljno odpornost katere koli zlitine na čisto klorovodikovo kislino.

V: Ali je B-3 bolj odporen proti koroziji kot B-2 v klorovodikovi kislini?

A: Ne tako dramatično - obe zlitini nudita izjemno odpornost proti čisti, neonesnaženi klorovodikovi kislini pri vseh koncentracijah do vrelišča. Resnična prednost B-3 je toplotna in strukturna stabilnost, ki posredno ščiti korozijsko odpornost z zmanjšanjem tveganja krhke fazne transformacije, ki po patentni literaturi poslabša korozijsko odpornost B-2 in tudi duktilnost.

V: Ali se lahko Hastelloy B-3 ali B-2 uporablja s klorovodikovo kislino, onesnaženo z železom ali bakrom?

A: Ne. Obe zlitini lahko hitro porušita korozijo v prisotnosti železovih ali bakrovih ionov, ki lahko nastanejo, ko klorovodikova kislina pride v stik z železnimi ali bakrenimi cevmi drugje v sistemu. To je skupna omejitev celotne družine zlitin niklja-molibdena brez-kroma, ne pa razlika med B-3 in B-2.

V: Ali B-3 in B-2 zahtevata toplotno obdelavo po varjenju?

A: Nobeden ne zahteva PWHT za odpornost proti koroziji v normalnih pogojih, vendar sta oba občutljiva na dolgotrajno izpostavljenost v območju 500-900 stopinj. Počasnejša kinetika izločanja B-3 daje izdelovalcem večjo rezervo med večkratnim varjenjem in žarjenjem; B-2 zahteva strožjo kontrolo temperature med prehodi in, po Haynesovih zgodovinskih smernicah, žarjenje v raztopini pred varjenjem hladno obdelanih komponent z več kot približno 7 % raztezkom.

V: Ali je Hastelloy B-2 še vedno na voljo ali ga je zamenjal B-3?

A: B-2 ostaja priznana zlitina UNS (N10665) in jo še vedno proizvajajo in skladiščijo dobavitelji, vendar je Haynes International od leta 1994 umestil B-3 kot svojo standardno ponudbo nikelj-molibdena in ne vzdržuje več B-2 v svojem trenutnem spletnem portfelju zlitin, odpornih proti koroziji, in objavlja samo zgodovinsko/podedovano tehnično literaturo zanj.

V: Ali sta B-3 in B-2 primerna za kovane komponente?

A: B-3 vsebuje trenutno specifikacijo odkovkov ASTM/ASME B564/SB564. Haynesova podedovana brošura B-2 ne navaja specifikacij odkovkov, zato je B-3 enostavnejša izbira specifikacije za kovane prirobnice, priključke ali telesa ventilov.