Descripción general de las aleaciones de la serie Hastelloy B
Las aleaciones de la serie Hastelloy B son una rama importante de las aleaciones resistentes a la corrosión de Hastelloy. Pertenecen a las aleaciones de níquel-molibdeno y son materiales metálicos resistentes a la corrosión por ácidos reductores fuertes (como el ácido clorhídrico). Se describen el historial de desarrollo, la composición química, las propiedades mecánicas, la estabilidad térmica, la resistencia a la corrosión y el campo de aplicación de las aleaciones de la serie Hastelloy B.
En la actualidad, las aleaciones de níquel-molibdeno se han desarrollado desde la primera generación Hastelloy B hasta la segunda generación Hastelloy B. Hastelloy b -2 a la tercera generación Hastelloy B -3, Nimofer 6629-} Aloy B -4, nimofer 6224-}}}} B -10. La aleación de la tercera generación tiene las ventajas de resistencia a la corrosión, estabilidad térmica, procesamiento y formación de soldabilidad. La aleación de la tercera generación es superior a sus predecesores en muchos aspectos, como resistencia a la corrosión, estabilidad térmica, procesamiento y formación, y soldadura. Debido al rendimiento insuficiente de procesamiento de Hastelloy B -2, se ha retirado gradualmente del mercado.
Las aleaciones de la serie Hastelloy B tienen una estructura de red cúbica centrada en la cara; Solo cuando su organización es lo suficientemente pura y tiene la estructura cristalina correcta, puede obtener la mejor resistencia a la corrosión. Debido a que las aleaciones tempranas de Hastelloy, como Hastelloy B y Hastelloy C, necesitan ser recocidos por completo (es decir, tratamiento de solución) después de la soldadura. De lo contrario, la resistencia a la corrosión de la zona afectada por el calor de la soldadura se reducirá considerablemente, y la soldadura es un proceso necesario para la producción de la mayoría de los contenedores, por lo que las aleaciones de Hastelloy tempranas mejoradas o eliminadas gradualmente. Basado en el progreso metalúrgico (como la aplicación de la tecnología de refinación de la descarburización de oxígeno de argón), el enfoque de la mejora de las aleaciones de la serie Hastelloy B es controlar el carbono y el silicio a un nivel muy bajo, mejorar el rendimiento de la zona de soldadura y garantizar que la zona de soldadura tenga la misma resistencia a la corrosión que el sustrato. De esta manera, las aleaciones de níquel-molibdeno han aparecido sucesivamente, como Hastelloy B -2, Hastelloy B -3 y Nimofer 6629- AlloyB -4. La aleación Hastelloy B -2 resuelve el problema del rendimiento disminuido en la zona de soldadura hasta cierto punto; Hastelloy B -3 resuelve el problema de la fácil precipitación de Hastelloy B -2. Hastelloy B -3 resuelve la desventaja de Hastelloy B -2 que la fase de endurecimiento es fácil de precipitar, y mejora en gran medida el rendimiento de procesamiento en frío y caliente. La Tabla 1 enumera la comparación de grados comerciales y grados estándar (códigos).
1. Aleación de níquel-molibdeno
1.1 ALEAY DE HASTELLOY B
Hastelloy B Alera deformada (UNS No. N10001, Composición Nominal Ni -28 Mo -5 Fe -0. 3V, patentado en 1929), que ingresó al mercado en la década de 1940, es la solución sólida más temprana fortalecida Nickel-Molybdenum Aleoy para ingresar al mercado. Debido al alto contenido de molibdeno, tiene alta resistencia y alta resistencia a la corrosión, y es particularmente adecuado para lidiar con ácidos reductores fuertes. El principal problema de la aleación de Hastelloy B es que la zona afectada por el calor (HAZ) después de la soldadura siempre se precipita por precipitados de segunda fase; Dichos precipitados reducen en gran medida la resistencia a la corrosión de la estructura soldada. Por lo tanto, Hastelloy B no es adecuado para el uso directo en el estado post-soldado, porque la capacidad de corrosión intergranular del medio solo puede usarse en el estado de solución sólida.
La temperatura de tratamiento de la solución sólida es alta y el proceso es complicado, lo cual es difícil de lograr para algunas piezas y equipos, por lo que el uso de Hastelloy B es limitado. Por lo tanto, Hastelloy B ya no se usa para la soldadura, ya no se usa como una aleación resistente a la corrosión, y se clasifica como una aleación resistente al calor.
En aplicaciones tempranas de alta temperatura, aunque Hastelloy B tiene las características de alta resistencia al rendimiento y un coeficiente de expansión térmica baja a altas temperaturas (hasta 1095 grados), se limita a usarse a temperaturas más bajas (650 grados) debido a su pobre resistencia a la oxidación. Se usa principalmente en turbinas de vapor viejas y motores de cohetes. Ahora ha sido reemplazado por la aleación de alta temperatura de la edad Haynes242TM. En las primeras aplicaciones resistentes a la corrosión química, la aleación Hastelloy B se limitó estrictamente a la reducción de los ácidos debido a la falta de cromo.
1.2 Hastelloy B -2 aleación
En la década de 1970, para mejorar la sensibilidad a la corrosión intergranular de la aleación de Hastelloy B, la segunda generación de Hastelloy B -2 (en adelante, la aleación B -2) se desarrolló reduciendo el contenido de carbono, silicio y hierro. La reducción del contenido de carbono y silicio puede reducir significativamente la tasa de precipitación y la cantidad de carburo de molibdeno y compuestos intermetálicos de níquel-molibdeno precipitados en la soldadura y la zona afectada por el calor, por lo tanto, reduciendo mucho la sensibilidad a la corrosión intergranular, por lo que también tiene muy buena resistencia a la corrosión incluso en el estado de bienvenida, por lo que la estructura sin bienvenir el tratamiento con sólidos de bienvenido para el sólido de bienvenida para el sólido de bienvenida para el sólido de bienvenida para la estructura, por lo que también tiene una mayor resistencia a la estructura. aplicaciones.
Aunque B -2 los vasos soldados de aleación no requieren un tratamiento térmico posterior a la soldado bajo ciertas condiciones de medios, este hecho no resuelve el problema porque otras operaciones y ciertas situaciones requieren un tratamiento de solución, lo cual es necesario y beneficioso; Los factores relevantes son los siguientes.
(1) B -2 La aleación debe ser tratada después del trabajo en caliente.
(2) El tratamiento de la solución a menudo se requiere después de la formación de frío para restaurar la plasticidad y reducir la dureza. La experiencia de campo muestra que si la deformación en frío es inferior al 7% del alargamiento de la fibra externa, generalmente no se requiere recocido.
(3) El tratamiento de la solución de los materiales formados por el frío puede reducir la posibilidad de fragilización de zona afectada por el calor (HAZ) causado por la soldadura de ciclos térmicos.
(4) El tratamiento de la solución puede reducir el estrés residual; El estrés residual es un factor importante en la formación de grietas por corrosión de estrés (SCC). Aunque el agrietamiento por corrosión por estrés no suele ser un problema para la aleación B -2, la experiencia ha demostrado que la presencia de deformación fría significativa en ciertos entornos aumenta la susceptibilidad a la grieta por corrosión del estrés. Del mismo modo, la experiencia de campo ha demostrado que la deformación de piezas tratadas con solución superiores a aproximadamente el 7% del alargamiento de la fibra externa reducirá la susceptibilidad de SCC.
(5) El tratamiento con solución puede mejorar la resistencia a la corrosión de la zona de fusión de soldadura y la zona afectada por el calor.
Aunque la aleación B -2 tiene una buena estabilidad térmica y no es tan buena como la aleación de Hastelloy B en la fabricación, la aleación B -2 es una aleación binaria pura cerca de Ni-mo. Si permanece en la zona de sensibilización de temperatura media del grado 538-870 por un corto tiempo, los compuestos intermetálicos de Ni4mo (fase) también se precipitarán rápidamente, lo que provocará que la ductilidad de la aleación caiga bruscamente, lo que hace que sea muy difícil procesar y dar forma. La fase de 4mo puede causar grietas durante el trabajo en caliente (forjado, el rodamiento en caliente), el agrietamiento durante el tratamiento de la solución, el agrietamiento de la corrosión del estrés y la fragilidad en la zona de soldadura afectada por el calor, lo que hace que la aleación B -2 tenga características frágiles de temperatura media. Por lo tanto, la aleación B -2 tiene una mejor estabilidad térmica que Hastelloy B -3 sustitutos de la aleación.
1.3 Hastelloy B -3 aley
Hastelloy B -3 (en lo sucesivo denominado B -3) La aleación es una aleación de níquel-molibdeno de tercera generación que se lanzó en el mercado en la década de 1990 y patentó en 2003. Es una versión mejorada de B -2 Aleoy, la última aleación de Hastelloy B ALLOY. Es la única aleación de níquel-molibdeno ampliamente utilizada en el mercado.
La mayor ventaja de la aleación B -3 sobre B -2} es que puede mantener una buena ductilidad incluso después de una exposición corta a temperatura media. Aunque la exposición corta a la temperatura media a menudo se encuentra en los procesos de tratamiento térmico relacionados con la fabricación, e incluso una exposición muy corta a temperaturas como 700 grados puede causar una fragilidad severa de B -2 aleación, B -3 aleación no se aconseja durante un período de tiempo hasta varias horas, mostrando una resistencia significativa a las promotas que se incrementarán en la capacidad de la capacidad de la capacidad de la capacidad. formación de la cabeza). Esto se debe a la optimización especial de la composición de aleación B -3, que ralentiza la reacción de precipitación en la zona de temperatura media (600-800} grado) para formar Ni3MO (fase) intermetálico, mejorando la fase de la fase de la fase mediana) a través de la fase de la fase mediana. La estabilidad térmica de la aleación B -3 en la zona de temperatura media es mucho mejor que la de la aleación B -2, lo que mejora en gran medida el rendimiento del procesamiento en caliente y tiene una mejor formación y propiedad de soldadura.
Las propiedades de corrosión uniformes de la aleación B -3 son las mismas que las de B -2. B -3 La aleación ha mejorado enormemente la resistencia a las picaduras, el agrietamiento de la corrosión del estrés, la corrosión de cuchillo y el agrietamiento de la corrosión de la zona del calor de soldadura en comparación con B -2. Al igual que con la aleación B -2, B -3 no se recomienda usar en ácidos con sales de hierro o cobre, ya que esto puede conducir a una rápida falla de corrosión de la aleación.
Cuando el ácido clorhídrico entra en contacto con hierro y cobre, reacciona químicamente con ellos para formar sales de cobre férricas y divalentes.
Debido a que la aleación B -3 es menos propensa a precipitar fases intermetálicas perjudiciales a temperaturas moderadas, esta estabilidad térmica mejorada da como resultado una mayor ductilidad que la aleación B -2} en todos los tipos de ciclos térmicos, minimizando así los problemas encontrados en el equipo de fabricación de aleación B -2. Por lo tanto, la aleación B -3 es adecuada para todas las aplicaciones que previamente requerían el uso de la aleación B -2 y se puede usar directamente en la condición soldada.
