ขีดจำกัดอุณหภูมิ Hastelloy C-276

โลหะผสม Hastelloy C-276 เป็นโลหะผสมนิกเกิลโครเมียมโมลิบดีนัมที่มีทังสเตน ซึ่งถือว่าเป็นโลหะผสมที่ทนทานต่อการกัดกร่อนเนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนซิลิกอนต่ำมาก
ประสิทธิภาพของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนส่วนใหญ่ทั้งในบรรยากาศออกซิเดชันและรีดักชัน
มีความทนทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุน การกัดกร่อนแบบรอยแยก และการกัดกร่อนจากความเครียด ปริมาณ Mo และ Cr ที่สูงทำให้โลหะผสมทนทานต่อการกัดกร่อนของคลอไรด์ไอออน และองค์ประกอบ W ช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนให้ดียิ่งขึ้น ในขณะเดียวกัน โลหะผสม Hastelloy C-276 เป็นหนึ่งในวัสดุไม่กี่ชนิดที่ทนทานต่อการกัดกร่อนจากก๊าซคลอรีนชื้น ไฮโปคลอไรต์ และสารละลายคลอรีนไดออกไซด์ และมีความทนทานต่อการกัดกร่อนของสารละลายคลอไรด์ที่มีความเข้มข้นสูง เช่น เหล็กคลอไรด์และคอปเปอร์คลอไรด์ เหมาะสำหรับสารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้นต่างๆ เป็นหนึ่งในวัสดุไม่กี่ชนิดที่สามารถใช้กับสารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้นแบบร้อนได้
คุณสมบัติทางกายภาพของโลหะผสม Hastelloy C-276 มีดังนี้:
ส่วนประกอบของวัสดุ: 57Ni-16Cr-16Mo-5Fe-4W-2.5Co * -1Mn * -0.35V * -0.08Si * -0.01C * * แสดงระยะขอบมาก
มาตรฐานผู้บริหาร: UNS N10276, ASTM B575, ASME SB575, DIN/EN 2.4819
ความหนาแน่น: 8.90g/cm3

ประสิทธิภาพการเชื่อมของโลหะผสม Hastelloy C-276 นั้นใกล้เคียงกับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกทั่วไป ก่อนใช้วิธีการเชื่อมเพื่อเชื่อม C-276 ต้องดำเนินมาตรการเพื่อลดความต้านทานการกัดกร่อนของรอยเชื่อมและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน เช่น การเชื่อมด้วยแก๊สทังสเตนอาร์ค (GTAW) การเชื่อมอาร์กโลหะด้วยแก๊ส (GMAW) การจมอยู่ใต้น้ำ การเชื่อมอาร์คหรือวิธีการเชื่อมอื่น ๆ ที่สามารถลดความต้านทานการกัดกร่อนของรอยเชื่อมและบริเวณที่ได้รับความร้อน อย่างไรก็ตาม วิธีการเชื่อม เช่น การเชื่อมด้วยออกซีอะเซทิลีนที่อาจเพิ่มปริมาณคาร์บอนหรือปริมาณซิลิกอนของรอยเชื่อมวัสดุและบริเวณที่ได้รับความร้อนนั้นไม่เหมาะสม [2]
การเลือกรูปแบบการเชื่อมสามารถอ้างอิงถึงประสบการณ์ที่ประสบความสำเร็จของ ASME Boiler and Pressure Vessel Code สำหรับข้อต่อเชื่อมโลหะผสม Hastelloy C-276
ร่องเชื่อมนั้นง่ายต่อการกลึง แต่การกลึงจะทำให้งานแข็ง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องขัดร่องกลึงก่อนทำการเชื่อม
ควรใช้ความเร็วในการป้อนความร้อนที่เหมาะสมระหว่างการเชื่อมเพื่อป้องกันการเกิดรอยร้าวจากความร้อน
ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนส่วนใหญ่ โลหะผสม Hastelloy C-276 สามารถนำไปใช้ในรูปแบบของส่วนประกอบที่เชื่อมได้ อย่างไรก็ตาม ในสภาพแวดล้อมที่สมบุกสมบัน วัสดุ C-276 และส่วนประกอบการเชื่อมจำเป็นต้องผ่านการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อให้ได้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี
การเชื่อมโลหะผสม Hastelloy C-276 สามารถเลือกใช้ตัวเองเป็นวัสดุเชื่อมหรือโลหะเสริม หากจำเป็นต้องเพิ่มส่วนประกอบบางอย่างลงในรอยเชื่อมของโลหะผสม Hastelloy C-276 เช่น โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลักหรือเหล็กกล้าไร้สนิม และรอยเชื่อมเหล่านี้จะสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ดังนั้น ลวดเชื่อมหรือลวดที่ใช้สำหรับการเชื่อม จะต้องมีคุณสมบัติเทียบเท่ากับโลหะพื้นฐาน
การบำบัดความร้อนด้วยสารละลายของแข็งของวัสดุโลหะผสม Hastelloy C-276 ประกอบด้วยสองกระบวนการ:
ความร้อนที่ 1,040 องศา ~ 1,150 องศา ;
ทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วจนเป็นสีดำ (ประมาณ 400 องศา ) ภายในสองนาที เพื่อให้วัสดุที่ผ่านการบำบัดมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี ดังนั้น การทำทรีตเมนต์ความร้อนเพื่อลดความเครียดบนโลหะผสม Hastelloy C-276 เท่านั้นจึงไม่ได้ผล ก่อนการอบชุบด้วยความร้อน ควรทำความสะอาดสิ่งสกปรกทั้งหมด เช่น คราบน้ำมันบนผิวโลหะผสมที่อาจก่อให้เกิดธาตุคาร์บอนในระหว่างกระบวนการอบชุบด้วยความร้อน
พื้นผิวของโลหะผสม Hastelloy C-276 จะผลิตออกไซด์ระหว่างการเชื่อมหรือการอบชุบด้วยความร้อน ซึ่งจะลดปริมาณ Cr ในโลหะผสมและส่งผลต่อความต้านทานการกัดกร่อน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำความสะอาดพื้นผิว คุณสามารถใช้แปรงลวดสแตนเลสหรือล้อเจียร จากนั้นจุ่มลงในส่วนผสมของกรดไนตริกและกรดไฮโดรฟลูออริกในสัดส่วนที่เหมาะสมสำหรับการดอง แล้วล้างออกด้วยน้ำสะอาด
ผลการทดสอบและการวิเคราะห์
ผลของอุณหภูมิในการอบชุบต่อการเจริญเติบโตของเกรนของท่อโลหะผสม C-276 โครงสร้างจุลภาคตามยาวของท่อไร้ตะเข็บของโลหะผสม C-276 รีดเย็นหลังจากเก็บไว้ที่ 1,040~1200 องศาเป็นเวลา 10 นาทีแสดงในรูปที่ 1 จะเห็นได้ว่าหลังการอบชุบด้วยความร้อนในช่วง 1,040~1200 องศา การกู้คืนและการตกผลึกใหม่ของโลหะผสม C-276 เสร็จสมบูรณ์แล้ว หลังจากการอบด้วยความร้อนที่ 1,040 องศา ขนาดของเมล็ดข้าวจะเล็กลงและมีแฝดจำนวนมากในเมล็ดข้าว เมื่ออุณหภูมิการรักษาความร้อนเพิ่มขึ้น ธัญพืชจะค่อยๆ เติบโต เมื่ออุณหภูมิการรักษาความร้อนอยู่ระหว่าง 1,080 ~ 1,160 องศา ขนาดเกรนจะค่อนข้างสม่ำเสมอ ในระหว่างการอบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ 1200 องศา การเจริญเติบโตของธัญพืชแต่ละชนิดเกิดขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
ผลของอุณหภูมิการรักษาความร้อนต่อขนาดเกรนของโลหะผสม C-276 ระหว่างการเป็นฉนวนเป็นเวลา 5, 10, 20 และ 30 นาที จะเห็นได้ว่าภายใต้ระยะเวลาการถือครองเดียวกัน ขนาดเกรนจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิการรักษาความร้อนที่เพิ่มขึ้น และแนวโน้มการเติบโตของเกรนก็เช่นเดียวกัน ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 1,040 ถึง 1,080 องศา การเจริญเติบโตของธัญพืชจะเร็วขึ้น ในขณะที่มันจะช้าลงในช่วง 1,080 ถึง 1,160 องศา และเร่งขึ้นอีกครั้งที่อุณหภูมิตั้งแต่ 1,160 ถึง 1200 องศา
การลดลงของพลังงานส่วนต่อประสานขอบเกรนเป็นแรงผลักดันหลักสำหรับการเติบโตของเกรน ในระหว่างกระบวนการเติบโตของเกรน การเพิ่มขนาดเกรนสอดคล้องกับการลดลงของพื้นที่ขอบเขตเกรนทั้งหมด ส่งผลให้พลังงานส่วนต่อประสานทั้งหมดของระบบลดลง อัตราการเจริญเติบโตของเกรนเกี่ยวข้องกับกลไกการโยกย้ายขอบเขตของเกรน และอัตราการย้ายถิ่นของเกรนนั้นสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิ ซึ่งเป็นกระบวนการกระตุ้นด้วยความร้อน ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการย้ายถิ่นของขอบเกรนมุมกว้าง M และอุณหภูมิ T เป็นไปตามความสัมพันธ์ Arre heni us (2426) กล่าวคือ M=สมการ Mg exp (- QR/T): M เป็นค่าคงที่ Q คือพลังงานกระตุ้นที่ชัดเจนของการโยกย้ายขอบเขตเกรน กิโลจูล/โมล; R คือค่าคงที่ของแก๊ส J/(โมล · K); T คืออุณหภูมิอุณหพลศาสตร์ K
ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วการเคลื่อนที่ของขอบเกรน v และแรงดันขับเคลื่อน P คือ: v=MP โดยที่ M คือการเคลื่อนที่ของเกรนในขอบเขต และ P=y,/D โดยที่ y คือพลังงานส่วนต่อประสาน และ D คือเส้นผ่านศูนย์กลางเกรน โดยการอินทิเกรต dD/dt จะได้ว่า D=y, Mt แทนที่สมการ (1) ด้วยสมการ (2) และสมมติว่าเวลา t เป็นค่าคงที่ จะได้ว่า D '= A exp (- QR/T) โดยที่ A เป็นค่าคงที่, A=y, M หาค่าลอการิทึมของทั้งสองข้างของสมการ (3) จะได้: InD=1/2InA-Q/( 2RT) โดยที่ Q คือพลังงานก่อกัมมันต์ที่ชัดเจนของการเคลื่อนตัวของขอบเกรน, กิโลจูล/โมล; R คือค่าคงที่ของแก๊ส J/(โมล · K); T คืออุณหภูมิอุณหพลศาสตร์ K จะเห็นได้ว่า InD มีความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงกับ 1/T
คำนวณขนาดเกรนเฉลี่ยของท่อไร้รอยต่อโลหะผสม C-276 หลังจากฉนวนที่ระดับ 1040-1200 องศาเป็นเวลา 5-30 นาที และทำการวิเคราะห์การถดถอยตามสมการ (4) ด้านบน ดังแสดงในรูปที่ 3 จากรูปที่ 3 จะเห็นได้ว่าเส้นโค้งของข้อต่อเชิงเส้นภายใต้เวลาการยึดที่ต่างกันนั้นขนานกันโดยประมาณ จากผลการวิจัยนี้ เมื่อเวลาพัก 10 นาที ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดเกรน D และอุณหภูมิการให้ความร้อน T คือ: lnD=0.5lnA-1.887 × ตามสมการ (5) พลังงานกระตุ้นที่ชัดเจนของการโยกย้ายขอบเขตเกรนสำหรับโลหะผสม C-276 หลังจากฉนวน 10 นาทีที่ระดับ 1040-1200 คือ 313.77kJ/mol ซึ่งสูงกว่าพลังงานกระตุ้นการแพร่ตัวเองของนิกเกิลบริสุทธิ์ในตาข่ายเมทริกซ์ ( ประมาณ 285.1 กิโลจูล/โมล) (27) ส่วนใหญ่เป็นเพราะว่าโลหะผสม C-276 มีองค์ประกอบที่เป็นโลหะผสมมากขึ้น เพิ่มพลังงานกระตุ้นการเจริญเติบโตของเกรนและยับยั้งการเจริญเติบโตของเกรน