Hastelloy C-4 proti C-276: Prednost toplotne stabilnosti za opremo za kemijske procese, ki je zvarjena

Kaj sta Hastelloy C-4 in C-276 in kako se njuni sestavi razlikujeta?

C-4 in C-276 imata skoraj enako vsebnost kroma in molibdena (vsak po 16 %), vendar C-276 doda 4 % volframa in vsebuje več železa in kobalta, medtem ko C-4 doda majhen dodatek titana in zadrži železo na strožjem največ 3 % – razlike, ki so na papirju videti majhne, vendar določajo, kako se meje zrn vsake zlitine obnašajo pri segrevanju med varjenje.

Vir: Haynes International listi s podatki o nazivni sestavi za zlitine HASTELLOY C-4 in C-276.

Obe zlitini sta ultra-nizko-ogljika (0,01 % največ) in ultra-nizko-silicija (0,08 % največ) niklja-kroma-molibdenove zlitine - kombinacija, zaradi katere je C-276 v šestdesetih letih 20. stoletja zaslovel kot material, ki inženirjem omogoča varjenje zlitino Ni-Cr-Mo, ne da bi sprožili težave z interkristalno korozijo, ki so pestile prejšnje zlitine z več-ogljikovim nikljem. C-4 je bil kasneje razvit posebej, da bi šel še korak dlje: z odstranitvijo volframa in zmanjšanjem vsebnosti železa je Haynes International izdelal zlitino, ki je po lastnih besedah ​​"mikrostrukturno najbolj stabilna izmed široko uporabljenih materialov nikelj-krom-molibden."

Zakaj je toplotna stabilnost pomembna za-varjeno opremo za kemične procese?

Varjenje segreje kovino ob zvaru - toplotno-prizadeto območje (HAZ) - v temperaturno območje, kjer se lahko krom, molibden in volfram izločijo iz trdne raztopine kot delci druge-faze vzdolž meja zrn, pri čemer lokalno osiromašijo okoliško kovino tistih elementov, ki dajejo zlitini odpornost proti koroziji, in ustvarijo koroziji-nagnjena pot točno tam, kjer bo oprema najverjetneje pod napetostjo.

Ta proces -, ki se običajno imenuje senzibilizacija, ko se zgodi v avstenitnih nerjavnih jeklih, in širše znan kot zrna-meja ali intermetalno izločanje v nikljevih zlitinah -, ne zahteva napake. Vsak-večprehodni zvar, vsako popravilo-debelega odseka in vsak terenski zvar, narejen brez peči v bližini, nekaj časa izpostavi določeno količino HAZ temperaturnemu območju nevarnega-območja.

Vprašanje, ki je dejansko pomembno za proizvajalce in lastnike sredstev, ni, ali do izpostavljenosti pride, ampak koliko časa pri temperaturi traja, preden padavine dosežejo škodljivo globino. Točno to merijo podatki o časovni-temperaturni-senzibilizaciji (TTS) in je najpomembnejše tehnično dejstvo, ki ločuje C-4 od C-276 pri varjenju.

Kako se C-4 in C-276 primerjata glede časovno-temperaturne občutljivosti?

C-4 je treba hraniti pri najbolj kritični temperaturi (825 stopinj / 1517 stopinj F) celi 2 uri, preden mejni napad zrna- doseže škodljivo globino 0,05 mm v testu ASTM G28A; C-276 doseže enako poškodbo po samo 3 minutah pri temperaturah med 925 stopinjami in 1050 stopinjami (1697–1922 stopinj F) – razlika v približno 40-kratnem času, ki je na voljo, preden pride do poškodbe.

Vir: Haynes International time-temperaturna-preobčutljivost (T-T-S), podatkovni list za zlitino HASTELLOY C-4, testirano v vreli raztopini železovega sulfata/žveplove kisline ASTM G28A.

Haynes International to kompromis-navaja neposredno: "med varjenjem je vnos toplote pomemben v primeru zlitine C-276, vendar malo pomemben v primeru zlitine C-4." Praktično gledano, "nos" TTS C-276 - najhitrejša točka na njegovi padavinski krivulji - sedi pri samo 3 minutah, okno, skozi katerega lahko preide en sam zvar na zmerno debelem odseku med normalnim zračnim hlajenjem.

Nos C-4 sedi pri 2 urah, kar je čas, ki ga običajni vnos toplote-pri varjenju v bistvu ne more doseči brez namerne, trajne izpostavljenosti peči. Zato je C-4 pogosto naveden za posode z debelim-presekom, več-popravila na terenu in vsa opravila, pri katerih vhodne toplote varilca in temperature med prehodi ni mogoče izmeriti in uveljaviti prehoda.

Katera zlitina zagotavlja boljšo lokalizirano odpornost proti koroziji - v dobavljenem{-stanju?

V raztopini-žarjenega, nezvarjenega stanja,C276dejansko prekaša C-4 pri standardnih merilih pitinga in špranja - njegov dodatek volframa zviša njegovo kritično temperaturo pitinga na 150 stopinj v primerjavi s 100 stopinjami C-4 - kar je natanko legirna strategija, ki izniči prednost toplotne stabilnosti C-4.

Vir: Haynes International kritični podatki o temperaturi luknjičaste/razpokane temperature (zakisano 6 % FeCl3, ASTM G48) in podatki o -korozijskem razpokanju pod napetostjo (vrelišče 45 % MgCl2, ASTM G36), podatkovni listi zlitin HASTELLOY C-4 in C-276.

Enak vzorec velja v Haynesovem hujšem testu "zelene smrti" (11,5 % H2SO4 + 1.2 % HCl + 1 % FeCl3 + 1 % CuCl2): C-4 najprej pokaže luknjičasto luknjanje pri 85 stopinjah, medtem ko se C-276 upira luknjanju vse do vrelišča raztopine. To je osrednja zamenjava-za ta izdelek: volfram merljivo izboljša odpornost C-276 na klorid-napad luknjic in razpok v ustrezno raztopini-žarjenega materiala -, vendar je tudi legirni dodatek, ki je najbolj odgovoren za veliko hitrejšo kinetiko obarjanja C-276 v sekundarni fazi in s tem za njegovo ožja toleranca vnosa toplote pri varjenju. Nobena zlitina ni preprosto "boljša"; vsak optimizira drugo lastnost na račun drugega.

Kako varjenje v praksi vpliva na odpornost proti koroziji?

Haynes International objavlja namensko primerjavo korozije-kovine-v primerjavi z-kovano{3}}osnovno-kovino posebej za C-276, ki kaže, da je zvar v ključnih kislinah blizu, vendar izmerljivo višji od kovane navadne kovine -, medtem ko za C-4 ne obstaja enakovredna tabela, skladna s kemijo, ki ne povzroča občutljivosti pri običajnem vnosu toplote pri varjenju in zato ne potrebuje posebne kvalifikacije zvarne kovine.

Vir: Haynes International podatki o koroziji vseh-varnih-kovin (več-križni GMAW) v primerjavi s kovano{4}}kovinsko korozijo, podatkovni list zlitine HASTELLOY C-276.

Vrzel med zvarom C-276 in kovano osnovno kovino je skromna pri teh zmernih temperaturah - običajno 2-4x, ni katastrofalna -, vendar je resnična, in to je razlog, da specifikacije varilnega postopka (WPS) za tlačno opremo C-276 redno predpisujejo najvišje mejne temperature med prehodi, nadzorovan vnos toplote in večprehodno tehnika stringer-bead na debelih delih. Za C-4 Haynesove smernice za izdelavo ne nalagajo nobene primerljive discipline vnosa toplote posebej za zaščito odpornosti proti koroziji, ker kemija zlitine ne daje vnosu toplote pomembnega vzvoda za vleko.

Kako se C-4 in C-276 primerjata glede odpornosti proti kislini - HCl in žveplove kisline?

Haynes International opisuje C-4 kot "skoraj enako odpornost proti koroziji" kot C-276 in to dobro drži v klorovodikovi kislini - vendar objavljeni podatki o vreli žveplovi kislini kažejo, da ima C-276 bistveno nižje stopnje korozije, približno polovico C-4, v območju koncentracije 10-30 %.

Vir: tabele korozije s klorovodikovo in žveplovo kislino Haynes International, podatkovni listi zlitin HASTELLOY C-4 in C-276.

To je uporaben, s podatki-podprt popravek običajne okrajšave, da je C-4 "samo bolj varljiv C-276." Zlasti za razredčeno-do-zmerno vrelišče žveplove kisline je C-276 zlitina z boljšim delovanjem v stanju, ki je pravilno žarjeno v raztopini ali pravilno varjeno. Prava prednost C-4 ni odpornost na surovo kislino - je zagotovilo, da se odpornost zlitine ne bo poslabšala v HAZ, ne glede na to, kako je bila oprema varjena.

Nobena zlitina ni namenjena za uporabo z močno oksidativno kislino: Haynes sploh ne objavi tabele dušikove kisline za C-4 in lastni podatki o dušikovi kislini C-276 kažejo strmo naraščanje stopenj korozije pri višjih koncentracijah in temperaturi (18,42 mm/leto pri 60 % vrelišča, 22,12 mm/leto pri 65 % vrelišča) - obe zlitini je treba izključiti za vrelišče, koncentrirano dušikovo kislino. Če je gonilo oksidacija ali mešana dušikova kislina, so primernejše specifikacije zlitine z večjo vsebnostjo kroma, kot so G-30, G-35 ali C-22.

Kakšne so mehanske lastnosti in značilnosti izdelave?

C-4 in C-276 imata v bistvu isti razred trdnosti in oba sta dobavljeno žarjena v mlinu-brez potrebe po toplotni obdelavi po varjenju za korozijsko učinkovitost, C-4 pa se žari in vroče kuje pri nekoliko nižji temperaturi in ni na voljo kot odkovki, medtem ko je C-276.

Vir: podatki o nateznosti, trdoti in izdelavi Haynes International, podatkovni listi zlitin HASTELLOY C-4 in C-276.

Kateri standardi ASTM, ASME in industrijski standardi urejajo C-4 in C-276?

C-4 in C-276 imata skoraj vzporedne specifikacije za obliko izdelka ASTM/ASME za pločevino, palico in cev, vendar se razlikujeta v dveh točkah, ki ju je vredno označiti v specifikaciji javnega naročila: C-276 ima namensko specifikacijo odkovkov in NACE MR0175/ISO 15156 kvalifikacijo za kislo uporabo, medtem ko objavljena tabela specifikacij C-4 navaja niti.

Vir: tabele "Specifikacije in kode" Haynes International, podatkovni listi zlitin HASTELLOY C-4 in C-276.

Katero zlitino bi morali določiti za-varjeno opremo za kemične procese?

Navedite C-4 povsod, kjer dovoda toplote zvara ni mogoče natančno izmeriti in nadzorovati - debel{3}}poljski zvari, več-popravila in delavnice brez kvalificiranih postopkov za nizko-vnos-toplote; navedite C-276, kjer so potrebni odkovki, kjer so tovarniški varilni postopki kvalificirani in-dovod-toplote-nadzorovan, ali kjer njegova višja kritična temperatura pitinga in nižja stopnja korozije z-vreliščem žveplove kisline zagotavljata merljivo korist v življenjski dobi.

Izberite C-4 za:Debel{0}}posode in cevi, izdelane z več varjenimi prehodi, kjer je kumulativno izpostavljenost HAZ toploti težko omejiti.

Izberite C-4 za:Varjenje za popravilo na terenu, kjer vmesne temperature in vnosa toplote ni mogoče instrumentirati in uveljaviti tako, kot je to mogoče v nadzorovani delavnici.

Izberite C-4 za:Oprema, ki je lahko naključno izpostavljena med obratovanjem v obsegu 650-1050 stopinj (npr. v bližini peči ali med motnjami), kjer je odpornost na preobčutljivost med uporabo pomembna enako kot preobčutljivost zvara.

Izberite C-276 za:Kovane komponente - prirobnice, fitingi, ohišja ventilov -, saj ima C-276 specifikacijo odkovkov ASTM B564, C-4 pa ne.

Izberite C-276 za:Trgovina-izdelana oprema s kvalificirano, nizko{1}}toplotno-specifikacijo postopka varjenja (WPS) in nadzorovano temperaturo vmesnega prehoda, kjer je tveganje preobčutljivosti C-276 dobro obvladovano.

Izberite C-276 za:Vrelišče, razredčena-do-zmerna (10-30 %) žveplova kislina in močna okolja s kloridnimi luknjicami, kjer njegova merljivo nižja stopnja korozije in višji CPT/CCT pomenita daljšo življenjsko dobo.

Izberite C-276 za:Sour{0}}service aplikacije (NACE MR0175/ISO 15156), kjer C-276 nosi izrecno kvalifikacijo, C-4 pa ne.

V obeh primerih je osnovno inženirsko načelo isto, kot ga Haynes International navaja neposredno za C-4: mikrostrukturna stabilnost določa, ali je vnos toplote spremenljivka, ki jo morate upravljati, ali tista, ki jo lahko večinoma prezrete. Kjer so pogoji varjenja dobro nadzorovani, je ta spremenljivka manj pomembna, C-276 pa je zaradi širšega nabora lastnosti in širše razpoložljivosti pogosto bolj ekonomična in bolj odporna proti koroziji izbira. Kjer varilnih pogojev ni mogoče natančno nadzorovati, toplotna stabilnost C-4 odstrani največji posamezen vir tveganja korozije pri varjenju.

Pogosto zastavljena vprašanja

V: Kakšna je glavna razlika med Hastelloy C-4 in C-276?

A: C-276 (UNS N10276) dodaja 4 % volframa in nekoliko več železa kot C-4 (UNS N06455), kar daje C-276 višjo odpornost proti luknjam in razpokam v raztopini-žarjenega stanja, vendar je veliko bolj nagnjen k hitremu izpadanju na mejah zrn pri segrevanju med varjenjem. C-4 odstranjuje volfram in je po lastnih besedah ​​Haynes International najbolj mikrostrukturno stabilna izmed široko uporabljenih zlitin niklja, kroma in molibdena.

V: Zakaj velja, da je C-4 boljši za varjeno opremo kot C-276?

A: Ker C-4 potrebuje 2 uri pri svoji najbolj kritični temperaturi (825 stopinj), preden napad na meji zrn doseže škodljivo globino, medtem ko C-276 doseže enako poškodbo v samo 3 minutah med 925-1050 stopinjami. Ta približno 40-kratna razlika pomeni, da je nadzor vnosa toplote pri varjenju kritičen za C-276, vendar nima velikega pomena za C-4.

V: Ali imata C-4 ali C-276 na splošno boljšo odpornost proti koroziji?

A: Nobeden ni kategorično boljši. C-276 ima višjo kritično točkovno temperaturo (150 stopinj proti . 100 stopinjam za C-4) in nižje stopnje korozije v vreli razredčeni žveplovi kislini, vendar le, če je vnos toplote pri varjenju nadzorovan. C-4 zagotavlja v bistvu enako odpornost proti koroziji kot pri varjenju kot v obdelanem, nevarjenem stanju, ne glede na postopek varjenja.

V: Ali C-4 in C-276 zahtevata toplotno obdelavo po varjenju?

A: Nobena zlitina ne zahteva -toplotne obdelave po varjenju za odpornost proti koroziji v običajnih pogojih varjenja; oba sta dobavljeno žarjena-. Vendar pa postopki izdelave C-276 običajno določajo nadzorovan dovod toplote in mejne vrednosti temperature med prehodi, da se prepreči preobčutljivost na debelih odsekih, previdnostni ukrep, ki ga C-4 ne zahteva.

V: Ali se Hastelloy C-4 lahko uporablja tam, kjer so potrebni odkovki?

A: Ne glede na objavljeno specifikacijsko tabelo Haynes International, ki ne navaja nobenih specifikacij odkovkov za C-4. C-276 vsebuje ASTM/ASME B564/SB564 za odkovke, zaradi česar je ustrezna izbira za kovane priključke, prirobnice in telesa ventilov.

V: Ali sta C-4 in C-276 primerna za uporabo dušikove kisline?

A: Ne. Haynes International ne objavlja podatkov o koroziji z dušikovo kislino za C-4, objavljeni podatki C-276 pa kažejo, da stopnje korozije močno naraščajo v koncentrirani, vreli dušikovi kislini (več kot 18 mm/leto pri 60 % vrelišča). Za oksidacijo ali mešanico dušikove kisline so bolj primerne zlitine z večjo vsebnostjo kroma, kot so G-30, G-35 ali C-22.

V: Kateri varilni postopki in dodajne kovine se uporabljajo za C-4 in C-276?

A: Obe zlitini sta zelo primerni za GTAW, GMAW in SMAW. C-4 uporablja ujemajoče se polnilne kovine ERNiCrMo-7 (gola žica) in ENiCrMo-7 (prevlečena elektroda); C-276 uporablja ERNiCrMo-4 in ENiCrMo-4.