П1: Који је хемијски састав Хастеллои Г-30 лима и шта га чини јединственим међу легурама никла?
A:Хастеллои Г-30 (УНС Н06030) је легура никла-хрома{4}}гвожђа-молибден-бакар посебно дизајнирана за изузетну отпорност навлажна{0}}фосфорна киселина (ВПА)и друге високо оксидирајуће, сложене киселе средине. Његов номинални хемијски састав је приближно:Никл (равнотежа, обично 43–46%), хром 28,0–31,5%, гвожђе 13,0–17,0%, молибден 4,0–6,0%, волфрам 1,5–4,0%, бакар 1,0–2,4%, кобалт мање или једнако 5,0%, са контролисаним нивоима угљеника (мање или једнако 0,03%), силицијум (мање или једнако 0,80%) и мангана (мање или једнако 1,5%).
Оно што Хастеллои Г-30 чини јединственим је његововисок садржај хрома (28–31,5%)у комбинацији са пажљиво избалансираним додатком молибдена, волфрама и бакра. Овај састав пружа изузетну отпорност на обаоксидирајућиисмањивањеусловима, комбинација која је ретка међу легурама никла. Висок садржај хрома формира стабилан, заштитни пасивни филм у оксидационим киселинама (нпр. азотна киселина, фосфорна киселина), док молибден и волфрам пружају отпорност на корозију у облику пукотина и пукотина у срединама које садрже хлорид-. Додатак бакра повећава отпорност на редукујуће киселине као што су сумпорна и хлороводонична киселина.
У поређењу са другим легурама никла:
Хастеллои Ц-276(16% Цр) – Г-30 нуди супериорну отпорност на оксидирајуће киселине због веће количине хрома.
Инцонел 625(21–23% Цр) – Г-30 има бољу отпорност на фосфорну киселину и на смеше сумпорне и азотне киселине.
Нерђајући челик 316Л(16–18% Цр) – Г-30 пружа далеко бољу отпорност у врућој, контаминираној фосфорној киселини где би 316Л брзо кородирао.
Облик лима (обично 0,5–6,0 мм / 0,020–0,236 инча дебљине) се широко користи за посуде са обложеним слојем, шкољке измењивача топлоте и облоге. Хастеллои Г-30 се често наводи убиљке са влажним-процесом фосфорне киселине (ВПА)., где киселина садржи агресивне нечистоће као што су флуориди, хлориди и силицијум диоксид, као и усмеше сумпорне{0}}азотне киселинекористи се у хемијској преради и преради нуклеарног горива.
П2: У којим главним индустријским применама се користи Хастеллои Г-30 лим и зашто је пожељнији у односу на друге материјале?
A:Хастеллои Г-30 лим је материјал избора у неколико веома захтевних примена где друге легуре никла или нерђајући челици не успевају због локализоване или униформне корозије. Примарне апликације укључују:
1. Мокри-производња фосфорне киселине (ВПА).– У производњи фосфорне киселине реакцијом фосфатне стене са сумпорном киселином (поступак дихидрата или хемихидрата), настала киселина садржи агресивне нечистоће: флуориде (ХФ), хлориде, силицијум диоксид и тешке метале. ВПА на 80–100 степени (175–212 степени Ф) је изузетно корозиван за нерђајуће челике (који трпе корозију удубљења и пукотина), па чак и за Ц-276 (који може да доживи уједначене стопе корозије од 0,5–1,0 мм/годишње). Хастеллои Г-30 лим показује стопе корозије од<0.1 mm/yearу ВПА, што га чини стандардним материјалом за:
Реакторске посуде и мешалице– Лист се користи за облоге посуда и лопатице мешалице.
Оклопи и цеви размењивача топлоте– Г-30 плоча се формира у компоненте измењивача топлоте, отпорне и на процесну киселину и на расхладну воду (која може садржати хлориде).
Цевоводи и канали– Танки{0}}лим се умотава у цев и канал за пренос киселине.
2. Прерада нуклеарног горива (ПУРЕКС процес)– У преради истрошеног нуклеарног горива за растварање горива користи се мешавина азотне киселине и других оксидационих врста. Хастеллои Г-30 плоча је отпорна и на оксидирајућу азотну киселину и на редукционе услове настале присуством фисионих продуката. Његов низак садржај угљеника (мањи или једнак 0,03%) спречава интергрануларни напад у завареним подручјима. Користи се запосуде за растварање, испаривачи и колоне за опоравак киселине.
3. Смеше сумпорне{1}}азотне киселине– У хемијским процесима као што је производња нитрирајућих киселина или чишћење опреме од нерђајућег челика (пасивација), смеше сумпорне и азотне киселине су веома оксидирајуће и корозивне. Хастеллои Г-30 лим пружа одличну отпорност у широком распону концентрација и температура, надмашујући чак и високолегиране нерђајуће челике.
4. Системи за одсумпоравање димних гасова (ФГД).– У електранама на угаљ{0}}, ФГД пречистачи користе кречњачку или кречњачку суспензију за уклањање СО₂. Настала гипсана суспензија садржи хлориде (из угља) и зоне ниског пХ. Г-30 лист се користи заизлазни канали, клапне и облогеу најагресивнијим зонама, где Ц-276 може показати локализован напад.
5. Облоге хемијских цистерни– Облик лима се користи за облагање хемијских танкера који превозе агресивне мешавине киселина, укључујући фосфорну, сумпорну и азотну киселину. Његова висока чврстоћа и способност обликовања омогућавају израду у сложене геометрије резервоара.
Зашто је Г-30 пожељнији од алтернатива? Конкретно у ВПА,C-276може кородирати брзином од 0,5–1,0 мм/годишње (неприхватљиво високо за пловило од 6 мм за које се очекује да ће трајати 10–15 година).Титанијумотпоран је на ВПА, али пати од водоничне кртости и тешко се завари.Високо{0}}легирани нерђајући челик (нпр. 904Л, 254 СМО)показују питинг и пукотинску корозију због хлорида и флуорида. Хастеллои Г-30 нуди најбољу комбинацију отпорности на корозију, могућности израде и исплативости у овим окружењима.
П3: Која су критична разматрања за производњу Хастеллои Г-30 плоча?
A:Хастеллои Г-30 лим је лакши за производњу од многих легура никла, али неколико разматрања је неопходно за успешно формирање, заваривање и уградњу:
1. Формирање (хладно и топло):Г-лист од 30 има добру дуктилност у раствору{5}}жареном стању (издужење веће или једнако 45%). Хладно обликовање (савијање, ваљање, штанцање) је прихватљиво за умерену деформацију. Међутим, пошто се легура очвршћава брже од аустенитног нерђајућег челика, примењују се следеће смернице:
За смањење хладноће које прелази 15–20%, потребно је -жарење раствором (1120–1180 степени / 2050–2150 степени Ф) праћено брзим гашењем да би се повратила дуктилност и отпорност на корозију.
Минимални радијус савијања: 1× дебљина за лим до 3 мм; 2× дебљина за дебљи лим.
Вруће обликовање се може извести на 1060–1200 степени (1940–2190 степени Ф), али лист мора бити жарен раствором након формирања да би се спречила преосетљивост.
2. Заваривање:Г-30 лим је заварљив коришћењем уобичајених процеса: ГТАВ (лучно заваривање гасом волфрама), ГМАВ (лучно заваривање метала гасом) и СМАВ (заваривање заштићеног метала). Одговарајући додатни метал јеЕРНиЦрМо-11(АВС А5.14) илиФМ Г-30. Кључни параметри заваривања:
Унос топлоте: Мањи или једнак 1,5 кЈ/мм (мањи или једнак 38 кЈ/ин) да би се минимизирао раст зрна у зонама захваћеним топлотом (ХАЗ).
Температура између пролаза: Мања или једнака 150 степени (300 степени Ф).
Заштитни гас: Аргон (са опционим додатком хелијума за дебље делове). Повратно пражњење је потребно за пролазе корена да би се спречила оксидација.
Састав метала за пуњење одговара основном металу да би се избегла галванска корозија.
3. Термичка обрада након-заваривања (ПВХТ):За већину апликација, ПВХТ јеније потребнојер је Г-30 веома отпоран на интергрануларну корозију у стању заваривања (због ниског садржаја угљеника од мањег или једнаког 0,03%). Међутим, за тешке оксидационе услуге (нпр. вруће мешавине азотне киселине), жарење у пуном раствору (1120–1180 степени / 2050–2150 степени Ф) праћено гашењем водом може бити специфицирано да би се растворио било који преципитат карбида који се може формирати у ХАЗ.
4. Припрема површине:Површинска контаминација (гвожђе, уље, маст) се мора уклонити пре заваривања или сервисирања. Контаминација гвожђем од алата од угљеничног челика или полица за складиштење може изазвати галванску корозију. Користите алате од нерђајућег челика или карбида. Након производње, лим треба да се кисели у мешавини азотне-флуороводоничне киселине (нпр. 15% ХНО₃ + 3% ХФ на 50 степени током 15 минута) да би се уклонили оксиди и уграђено гвожђе, а затим испрати дејонизованом водом.
5. Примене за облагање и облагање:Г-30 лист се често користи као аоблогена посудама од угљеничног челика (експлозивно-везане или ваљане-повезане) или каолабава подстава(заварени-на-лим месту лим). За лабаве облоге, лим је заварен на омотач од угљеничног челика кроз траке за причвршћивање (користећи Г-30 додатни метал). Мора се водити рачуна да се избегне разблаживање шава Г-30 угљеничним челиком, што би створило зону склону корозији.
6. Сечење:Резање је прихватљиво за лимове дебљине до 3 мм. За дебље плоче или сложене облике, пожељније је сечење плазмом, ласерско сечење или сечење воденим млазом. Абразивно сечење (са резним точком) је такође прихватљиво, али мора бити праћено брушењем да би се уклонио материјал-захваћен топлотом. Након сечења, ивице треба уклонити ивицама и глатко избрусити.
Са одговарајућим поступцима, Г-30 лим се може израдити у сложене облике, укључујући изрезане главе, конусе и ваљане цилиндре, са добрим успехом.
П4: Која су ограничења и могући начини квара Хастеллои Г-30 лима?
A:Упркос изванредним перформансама у многим агресивним окружењима, Хастеллои Г-30 плоча има неколико ограничења која инжењери морају разумети да би избегли погрешну примену:
1. Хлороводонична киселина (редукциони услови):Док Г-30 има добру отпорност на разблажену ХЦл (до 5–10% на температури околине),не препоручује сеза концентровану или врућу хлороводоничну киселину. У чистим редукционим условима (без оксидирајућих врста), висок садржај хрома (28–31%) може заправо да деградира перформансе, а стопе корозије могу да пређу 1 мм/годишње у 10% ХЦл на 80 степени (175 степени Ф). За врући, концентровани ХЦл, легуре Б- серије (Б-2, Б-3) су пожељније.
2. Флуороводонична киселина (ХФ):Г-30 има само ограничену отпорност на флуороводоничну киселину, чак и при ниским концентрацијама. Флуориди нападају пасивни филм и могу изазвати брзу равномерну корозију. За ВФ сервис, легуре као што су Монел 400 или Ц-276 су погодније.
3. High-temperature oxidizing environments (>400 степени / 750 степени Ф): While G-30 is used in moderately elevated temperatures, prolonged exposure above 400°C can cause sigma phase precipitation (a brittle intermetallic phase) due to the high chromium and molybdenum content. Sigma phase reduces ductility and corrosion resistance. For sustained high-temperature service (>500 степени / 930 степени Ф), легуре попут Инцонела 625 или 601 су прикладније.
4. Корозија пукотина у стагнирајућим условима: Although G-30 has good pitting resistance (critical pitting temperature >70 степени / 160 степени Ф у 6% ФеЦл₃), може да пати од корозије у пукотинама у стагнирајућим окружењима- богатим хлоридима, посебно испод заптивки, наслага или на спојевима преклопа. Дизајн треба да избегава пукотине, а препоручују се ПТФЕ заптивке.
5. Напонске{1}}прслине од корозије (СЦЦ):Г-30 је генерално отпоран на СЦЦ изазван хлоридом, али може бити подложан СЦЦ-у у одређеним окружењима, као што су врући, концентровани раствори каустике (нпр. 50% НаОХ изнад 100 степени / 212 степени Ф) или у одређеним срединама политионске киселине (често у рафинеријама). За каустичну употребу, пожељнији је никл 200 или 201.
6. Цена и доступност:Г-30 лим је знатно скупљи од нерђајућег челика (обично 5-8 пута већи од цене 316Л) и скупљи је од Ц-276 због више хрома и додатка волфрама и бакра. Време испоруке за Г-30 лим може бити 10-20 недеља, посебно за мераче тање од 1,5 мм.
7. Проблеми са разблаживањем завара:Приликом заваривања Г-30 на угљенични челик (нпр. за траке за причвршћивање у посудама са обложеним слојем), разређивање метала шава гвожђем из угљеничног челика може смањити отпорност на корозију. Први пролаз (корен) мора бити направљен са Г-30 додатним металом, а слој за намазивање (слој метала шава Г-30 нанесен на угљенични челик) се често користи пре завршетка завара.
Стратегије ублажавања:
За врућу ХЦл услугу, користите Б-3 уместо Г-30.
За ВФ услугу користите Ц-276 или Монел.
Избегавајте пукотине у дизајну; користите потпуно заварене или су{0}}заварене спојеве.
За примене на високим{0}}температурама, потврдите тестирањем корозије или изаберите термички стабилнију легуру.
Упркос овим ограничењима, Г-30 остаје врхунска легура за мешавине фосфорне киселине и азот-сумпорне киселине у влажном{2}}процесу, где његова јединствена комбинација високог садржаја хрома, молибдена, волфрама и бакра пружа неупоредиве перформансе.
П5: Који стандарди и захтеви за тестирање регулишу Хастеллои Г-30 лист?
A:Хастеллои Г-30 лим је произведен и тестиран у складу са неколико строгих индустријских стандарда. Примарне спецификације су:
Стандарди материјала:
АСТМ Б582– Стандардна спецификација за никл-хром-гвожђе-молибден- плоче, лимове и траке од легуре бакра (ово је главни стандард за Г-30 лим; покрива састав, механичка својства и толеранције димензија)
АСМЕ СБ‑582– Верзија кода АСМЕ посуде под притиском АСТМ Б582 (за употребу у АСМЕ Секција ВИИИ, Дивизија 1 и 2 посуда)
АСТМ Б575– Стандардна спецификација за ниско-угљенични никл-молибден- плочу од легуре хрома (понекад се користи за Г-30, али је Б582 специфичнији)
НАЦЕ МР0175 / ИСО 15156– За услуге киселог гаса (окружења која садрже Х₂С-); Г-30 је квалификован са границама тврдоће
Стандарди димензија:
АСТМ Б582укључује толеранције дебљине (нпр. ±0,10 мм за лим од 1–2 мм, ±0,25 мм за лист од 4–5 мм), равност (нпр. мање од или једнако 3 мм по метру) и услове ивица (сечене, прорезане или машински обрађене).
Обавезно тестирање за Г-30 лист:
Хемијска анализа (према АСТМ Е1473)– Верификује Ни 43–46%, Цр 28–31,5%, Фе 13–17%, Мо 4–6%, В 1,5–4%, Цу 1–2,4%, Ц Мање или једнако 0,03%, Си Мање или једнако 0,80%, Мн мање или једнако 1,5%. Низак ниво угљеника је критичан за заварљивост.
Затезна својства (према АСТМ Е8/Е8М)– На собној температури: граница течења (0,2% померања) Већа или једнака 345 МПа (50 кси), гранична затезна чврстоћа већа или једнака 690 МПа (100 кси), издужење веће или једнако 45% у 50 мм (2 ин). За дебљину лима<1.5 mm, elongation ≥40% is acceptable.
Тврдоћа– Роцквелл Б Мање или једнако 95 (или Мање или једнако 200 ХВ) за раствор{2}}жарени лим.
Испитивање интергрануларне корозије (према АСТМ Г28 методи А или Б)– Метода А (гвоздени сулфат-сумпорна киселина) током 120 сати или метода Б (азотна киселина) током 48 сати. Брзина корозије мора бити мања или једнака 12 мм/годишње (0,5 ипи) без доказа интергрануларног напада. Овај тест потврђује да низак садржај угљеника спречава сензибилизацију.
Тест отпорности на удубљење (према АСТМ Г48 методи А или Ц)– За Г-30 који се користи у срединама које садрже хлорид (нпр. ФГД, хлађење морском водом), често је потребан тест гвожђе хлорида (6% ФеЦл₃ на 50 степени током 72 сата). Прихватање: без удубљења или губитка тежине<4 g/m².
Металографско испитивање– При увећању од 200–500× ради провере преципитата (сигма фаза, карбиди), инклузија и структуре зрна (величина зрна типично АСТМ 5 или финија). Нису дозвољени континуални{4}}карбиди са границом зрна.
Ултразвучни преглед (УТ) према АСТМ А435 или А578 – For sheet thickness >5 мм (0,2 ин), УТ је потребан да би се откриле унутрашње шупљине, сегрегације или ламинације. За тањи лим, визуелно испитивање и испитивање вртложним струјама може се заменити.
Површинска инспекција– Визуелни и течни пенетрант (ПТ) према АСТМ Е165 за откривање преклопа, шавова, пукотина или каменца. За лим који се користи у апликацијама за облагање често је потребан 100% ПТ.
Опциони, али препоручени тестови за критичне примене (ВПА, нуклеарни):
Симулирано испитивање термичке обраде након{0}завара (СПВХТ).– Узорак лима се подвргава термичком циклусу који имитира заваривање (нпр. 700 степени у трајању од 1 сата, затим хлађен ваздухом), а затим се тестира према АСТМ Г28. Ово потврђује да лим задржава отпорност на корозију након производње.
Испитивање корозије у стварној процесној течности– За ВПА апликације, купон Г-30 лима је изложен стварној биљној киселини током 30–90 дана да би се измерила стопа корозије и проверило да ли има удубљења.
Фероксил тест– Открива површинску контаминацију гвожђем (плаво бојење). Свако откривено гвожђе захтева кисељење или одбацивање.
Позитивна идентификација материјала (ПМИ)– Тестирање КСРФ пиштоља на сваком листу ради верификације састава легуре.
Тест савијања– Лист узорка је савијен за 180 степени око трна дебљине 1× без пуцања.
Документација:Произвођач мора да обезбеди сертификован извештај о испитивању материјала (МТР) укључујући:
Број топлоте и број партије
Резултати хемијске анализе
Резултати затезања и тврдоће
АСТМ Г28 резултат теста корозије (и Г48 ако је наведено)
УТ, ПТ и резултати инспекције димензија
Изјава о усклађености са АСТМ Б582 (или другим специфицираним стандардом)
Температура жарења раствора (обично 1120–1180 степени / 2050–2150 степени Ф) и метода гашења (гашење водом је стандардно)
Одобрења и сертификати:За употребу посуде под притиском, плоча мора бити сертификована према АСМЕ СБ-582 са АСМЕ печатом (када је потребно). За нуклеарне примене (нпр. поновна прерада горива), могу бити потребне додатне сертификате према АСМЕ Сецтион ИИИ или НКА-1. За европска тржишта, усклађеност саЕН 2.4604(НиЦр29Мо5В4Цу) илиДИН 17750може бити специфицирано.
Савет за набавку:Хастеллои Г-30 лим се производи у ограниченом броју специјализованих млинова (нпр. Хаинес Интернатионал, ВДМ Металс). Купци треба да:
Захтевати пуне МТР са следљивошћу до првобитне топлоте.
Извршите ПМИ на 100% примљених листова.
Затражите СПВХТ тестирање за критичне ВПА апликације.
Користите овлашћене дистрибутере да бисте избегли фалсификовани или погрешно означени материјал.
Праћење ових стандарда и захтева за тестирање обезбеђује да ће Хастеллои Г-30 плоча испоручити поуздану, дугорочну услугу у мокрим процесима фосфорне киселине, преради нуклеарног горива и другим високо оксидирајућим, сложеним киселим окружењима.
