Hastelloy B-3 vs B-2 suolahapossa: Parannettu valmistettavuus ja korroosionkestävyys

Mitä ovat Hastelloy B-3 ja B-2, ja miten niiden koostumukset eroavat?

B-3 ja B-2 ovat molemmat lähes puhtaita nikkeli-molybdeeniseoksia, joissa ei ole lähes lainkaan kromia, mutta B-3 siirtää molybdeenipitoisuutta hieman ylöspäin ja lisää pienen, tiukasti kontrolloidun volframilisäyksen ja joukon pieniä alkuaineita (alumiini, titaani, niobium, vanadiini, tantaali), jotka eivät yksinkertaista B-2-tantaalia. määritä - sen parantuneen vakauden takana oleva tahallinen metallurginen mekanismi.

Lähde: Haynes Internationalin nimellinen koostumustiedot, HASTELLOY B-3 -seos; Haynes International perinteinen tekninen esite H-2006D, HASTELLOY B-2 metalliseos (©1997).

Molemmat seokset ovat suunnittelultaan lähes kromia -vapaita -, päinvastoin kuin C--tyypin ja G--tyypin seokset, jotka on käsitelty muualla tässä sarjassa. Se on tarkoituksellista: kromin suojaava oksidikalvo ei vaikuta korroosionkestävyyteen puhtaassa, ei--hapettavassa suolahapossa, ja B-3 ja B-2 ovat kumpikin riippuvaisia ​​nikkelistä ja molybdeenistä kiinteässä liuoksessa. Koostumustaulukon todellinen tarina ei ole pääelementit, jotka ovat lähes identtisiä, vaan pienet: B-3:n pienet, tarkoitukselliset lisäykset ovat olemassa nimenomaan muuttamaan sitä, mikä metallien välinen faasi muodostuu lejeeringin kuumennettaessa ja kuinka nopeasti.

Miksi B-3 kehitettiin – minkä ongelman se itse asiassa ratkaisee?

B-3:a ei kehitetty korjaamaan korroosioheikkoutta puhtaassa kloorivetyhapossa - B-2 oli siellä jo erinomainen - se kehitettiin korjaamaan metallurgista epävakautta: B-2 on taipuvainen saostamaan hauraan, haitallisen faasin hitsauksen, kuumamuovauksen ja pitkittyneen kestävyysvaiheen aikana, kuten myös tämän US-patentin ja korroosionkestävän altistumisen aikana. sitkeys.

Haynes Internationalin oma tekninen kirjallisuus ilmaisee mekanismin suoraan: molybdeenipitoisuus, joka antaa B-perheen metalliseoksille niiden suolahapon kestävyyden, luo myös "voimakkaan taipumuksen, että mikrorakenteeseen muodostuu muita faaseja kuin toivottava (-keskitetty kuutio) gammafaasi, erityisesti lämpötila-alueella 5900 astetta...." B-2:ssa muodostuva faasi on Ni4Mo, ja se muodostuu nopeasti.

Seoksen kehityshistoriaa kuvaava yhdysvaltalainen patenttikirjallisuus vahvistaa itsenäisesti, että B-2 "todettiin sitten olevan altis pitkän-järjestymisreaktioille lyhytaikaisen-altistuksen aikana 600-800 asteen lämpötiloissa", ja että "heikentävien mekaanisten reaktioiden lisäksi näillä vaiheilla havaittiin myös haitallisia vaikutuksia. vastustusta." B-3:n tekninen korjaus - molybdeenin siirtymä ja vähäisten elementtien lisäykset yllä olevassa taulukossa - suunniteltiin nimenomaan suosimaan sen sijaan hitaammin muodostuvaa Ni3Mo-vaihetta.

Kuinka B-3 ja B-2 vertaavat lämpö- ja rakenteellista stabiilisuutta?

Haynes Internationalin julkaisemat aika{0}}lämpötilan-muunnostiedot (TTT) osoittavatB-2 seosmuodostaa nopeasti vahingollisia määriä Ni4Mo:ta noin 750 asteessa, kun taas B-3 kestää useita tunteja noin 650 asteessa haitallisten faasien kehittämiseen - todellinen ja toistettava parannus, vaikka kolmannen osapuolen patenttikirjallisuus on varovainen luonnehtiessaan sitä "hieman korkeammaksi" lämpöstabiiliudeksi, joka saavutetaan "hieman alijäämäisellä reaktiolla". uudelleensuunnittelu, joka eliminoi riskin.

Lähde: Haynes International Time{0}}temperature-transformation (TTT) -kaavio ja keskustelu, HASTELLOY B-3 -lejeeringin tietolehti; Yhdysvaltojen patenttikirjallisuus vahvistaa nikkeli-molybdeenilejeeringin kehityshistoriaa.

Haynes Internationalin oma B-2-esite lisää suoraan asiaankuuluvan, tarkasti ilmaistun varoituksen: B-2:n altistamista lämpötiloille 1 000 - 1 600 astetta F (538-870 astetta) "tulee välttää, koska sen sitkeys on heikentynyt {{13}3}2 astetta. -korkea no{15}}vyöhyke, joka valmistajien on suunniteltava ympärilleen mitä tahansa toimintaa varten, ei vain hitsaukseen. B-3:n kapeampi, myöhemmin-alkuinen ja paljon hitaampi-kehittynyt saostusnokka antaa valmistajille materiaalisesti enemmän marginaalia: enemmän aikaa monivaihehitsauksessa, enemmän keskeytynyttä hehkutusta ja laajempi käytännöllinen prosessointiikkuna kokonaisuudessaan, vaikka itse B-3 vaatii edelleen jäähdytys-, tarkkuuslämpö- ja uuninsäätöä. uudelleenhehkutus kylmätyöstön jälkeen, kun ulkokuidun venymä ylittää noin 7 %.

Kuinka B-3 ja B-2 verrataan suolahapon kestävyydessä?

Molemmat seokset tarjoavat erinomaisen, pitkälti vertailukelpoisen kestävyyden puhtaalle, kontaminoitumattomalle kloorivetyhapolle koko käytännön pitoisuusalueella kiehumispisteeseen asti - B-3:n täysin julkaistut tiedot osoittavat korroosionopeudet välillä 0,01-0,29 mm/v 1-20 % kiehuvassa HCl:ssä, mukavasti leveästi alle 2°:n sisällä. 20 mpy (0,51 mm/y) kaikilla pitoisuuksilla ja lämpötiloissa kiehumispisteeseen asti ilmastamattomassa, saastumattomassa hapossa.

Lähde: Haynes International kloorivetyhappokorroosiotaulukko, HASTELLOY B-3-lejeeringin tietolehti; Hastelloy B-2 -vertailu, joka on dokumentoitu Haynesin historiallisessa B-2-kirjallisuudessa ja joka on vahvistettu riippumattomissa patenteissa ja alan teknisissä viitteissä. Haynes Internationalin nykyinen tekninen online-kirjasto ei enää julkaise B-2:n korroosiotaulukkoa pitoisuuksilta, joten sen luvut on raportoitu tässä päätöslauselmassa, jota Haynes oma historiallinen dokumentaatio tukee.

Käytännön oivallus on, että suolahapon kestävyys ei sinänsä eroa näiden kahden metalliseoksen välillä - molemmat on rakennettu tarkoitukseen-täsmälleen tähän ympäristöön, ja molemmat ovat siinä loistavia. 20 %:n pitoisuusraja näissä taulukoissa on HCl-atseotrooppi, jonka ylittyessä lasipullon -laboratoriokokeista tulee epäluotettavaa, koska kloorivetykaasua karkaa testiliuoksesta; se ei rajoita kummankaan seoksen todellista -suorituskykyä väkevässä hapossa.

Kestävätkö B-3 ja B-2 hapettavaa kontaminaatiota suolahapossa?

Millään - molemmilla seoksilla ei ole samaa perustavaa laatua olevaa rajoitusta, ja se on suora seuraus niiden lähes-nollan kromipitoisuudesta: jopa rauta- (Fe3+) tai kupari- (Cu2+) -ionit, joita voi muodostua suolahapon koskettaessa rauta- tai kupariputkia muualla järjestelmässä, voivat aiheuttaa nopean korroosion B2:ssa.

Haynes International julkaisee kaavion, joka näyttää tarkalleen kuinka jyrkästi B-3:n korroosionopeus kasvaa ferri- ja kupari-ionikontaminaation lisääntyessä kiehuvassa 2,5 %:ssa HCl:ssä, ja sen historiallisessa B-2-kirjallisuudessa todetaan melkein sanasta sanaan sama varoitus: B-2 "ei suositella, jos ferri- tai kuparihapposuola aiheuttaa nopean vaurioitumisen." Tämä ei ole ero B-3-versus-B-2 - se on koko nikkeli-molybdeeniseosperheen yhteinen raja. Kun kloorivetyhappopalvelu sisältää hapettavan saastumisen, sekahapot tai ajoittaisen ilmastuksen, kromipitoinen metalliseos, kuten C-276, C-22 tai HYBRID-BC1, on sopivampi spesifikaatio; B-3 ja B-2 tulisi varata puhtaalle, pelkistävälle, hiilihapottomalle hapolle.

Miten B-3 ja B-2 ovat vertailukelpoisia rikki-, fosfori- ja muissa hapettamattomissa hapoissa?

B-3:n täysin julkaistut tiedot vahvistavat erinomaisen rikki- ja fosforihapon kestävyyden lähes kaikissa pitoisuuksissa ja lämpötiloissa, ja korroosionopeus on yleensä 0,15 mm/v tai sen alle ankarimmissa, lähes kiehuvassa, erittäin väkevöidyissä rikkihappoolosuhteissa; Riippumattomassa teknisessä kirjallisuudessa on dokumentoitu B-2 jakavan saman laajan ei--hapettavan-hapon kestävyyden, vaikka Haynes ei enää julkaise sille vastaavia pitoisuuksien taulukoita.

Lähde: Haynes Internationalin rikkihappo-, fosforihappo- ja reagenssi{0}}laatu-liuosten korroosiotaulukot, HASTELLOY B-3 -lejeeringin tietolehti.

Jyrkkä hyppy 80 %:ssa kiehuvassa rikkihapossa (4,76 mm/v) on hyödyllinen ja rehellinen tietopiste: B-3, kuten B-2, on pelkistävä-happoseos, ja sen vastus putoaa aiotun pitoisuusikkunan ulkopuolelle, kun rikkihappo lähestyy hapettavimpia, korkeimpia{4.760}kiehumispisteitä. B-3:n omat rikkihapon isokorroosiokaaviot lakkaavat ennustamasta luotettavaa käyttäytymistä kiehumispistekäyrän yläpuolella juuri tästä syystä.

Miten hitsaus vaikuttaa korroosionkestävyyteen käytännössä?

B-3:n julkaisemat hitsi-metalli-versus-muokattu-perus-metallitiedot eivät osoita juuri mitään mitattavissa olevia eroja useissa keskeisissä hapoissa -, mukaan lukien identtiset korroosionopeudet hitsausmetallille ja muokatulle perusmetallille sekä 5-prosenttisessa kloorivetyhapossa että {10}-{10}-arvossa -, joka on selkein saatavilla oleva todiste siitä, että B-3:n parannettu lämpöstabiilisuus todellakin merkitsee parempaa hitsauksen suorituskykyä.

Lähde: Haynes International kaikki-hitsaus-metalli (multi-pass GMAW cruciform) vs. muokatun perus-metallin korroosiotiedot, HASTELLOY B-3 -lejeeringin tietolehti.

Haynes International ei julkaise vastaavaa hitsaus-metalli-versus-taottu taulukko B-2:lle nykyisessä teknisessä kirjastossaan. Koska B-2:n tunnettu herkkyys nopeammalle Ni4Mo-muodostukselle samalla lämpötila-alueella, jonka läpi hitsaus kulkee, B-2:n kanssa työskentelevien valmistajien tulisi kiinnittää enemmän huomiota tiukkaan läpikulkulämpötilan hallintaan ja Haynesin omaan historialliseen ratkaisuun -hehkutettava kylmämuokatut B-2-komponentit ennen hitsausta, koska kylmätyöskentely ylittää noin 7 % kestoajan. alttiita halkeilemaan hitsatulla alueella", jos tämä vaihe ohitetaan - ohje, joka esiintyy Haynesin nykyisessä B-3-kirjallisuudessa lähes sanatarkasti, mikä korostaa, että tämä on perheenlaajuinen varotoimenpide pikemminkin kuin kummallekin seokselle ainutlaatuinen.

Miten B-3 ja B-2 ovat vertailukelpoisia jännityskorroosion halkeilukestävyyden suhteen?

B-3 sisältää suoraan julkaistun tuloksen: ei halkeilua 1 008 tunnin (kuuden viikon) jälkeen kiehuvassa 45-prosenttisessa magnesiumkloridissa (ASTM G36), joten se asetetaan C-276:n ja lejeeringin 625 rinnalle joukossa SCC-kestävimpiä materiaaleja Haynes-testeissä; Riippumattomien teknisten lähteiden mukaan B-2:lla on erinomainen kloridi-SCC-kestävyys, mikä on yhdenmukainen nikkeli-molybdeeniperheen yleisen vastustuskyvyn kanssa tätä vikatilaa vastaan, vaikka Haynesin nykyisessä kirjallisuudessa ei ole vastaavaa numeroa erityisesti B-2:lle.

Lähde: Haynes Internationalin jännitys{0}}korroosiohalkeilutiedot (kiehumispiste 45 % MgCl2, ASTM G36), HASTELLOY B-3 -lejeeringin tietolehti.

Huomaa, että Haynes ei julkaise ASTM G48:n kriittisiä piste- tai rakolämpötilatietoja (tavallinen vertailuarvo, jota käytetään C--tyypin ja G--tyypin metalliseoksille muualla tässä sarjassa) B-3:lle tai B-2:lle. Tämä ei ole laiminlyönti: ASTM G48 käyttää hapotettua rautakloridia, hapettavaa kloridisuolaa, joka kuuluu suoraan edellä käsitellyn kontaminaatiorajoituksen sisäpuolelle. Koska B-perheen metalliseoksia ei ole tarkoitettu hapettavaan kloridipalveluun, Haynes ei vertaa niitä juuri tämän tilan ympärille rakennettuun testiin.

Miten valmistusominaisuudet ja kuuma{0}}toimiva Windows verrataan keskenään?

Molemmat seokset hehkuvat samassa lämpötilassa ja vaativat vesikarkaisua, mutta B-3:n suosittelema kuuma-taontaalue on täysin sen sademäärän-riskivyöhykkeen yläpuolella, kun taas B-2:n viralliset ohjeet edellyttävät laajan 538-870 asteen kaistan välttämistä kokonaan – tiukempi, johdonmukaisempi lähde, joka kuvaa B-toimialan rajoituksia, jotka kuvaavat enemmän riippumatonta rajoitusta. ongelmallista valmistaa.

Lähde: Haynes Internationalin vetolujuus-, kovuus- ja valmistustiedot, HASTELLOY B-3-lejeeringin tietolehti; Haynes Internationalin perinteinen tekninen esite H-2006D, HASTELLOY B-2 metalliseos, hehkutuksen ja kuumatyöstön opastukseen.

Jos nykyisessä Haynes-kirjallisuudessa ei julkaista suoraan vertailukelpoista B-2-lukua, tämä taulukko sanoo sen selkeästi sen sijaan, että se korvaisi arvion - B-2 on käytännössä korvattu B-3:lla, koska Haynesin standardi nikkeli-molybdeenitarjonta, ja yksityiskohtaiset mekaaniset ominaisuustaulukot B-2:lle eivät enää ole osa nykyistä online-teknistä kirjastoa.

Mitkä ASTM-, ASME- ja AWS-standardit koskevat B-3- ja B-2-standardeja?

B-3 sisältää täydellisemmän, tällä hetkellä ylläpidettävän spesifikaatiosarjan kuin B-2:n vanha dokumentaatio – mukaan lukien erillinen takomäärittely (ASTM B564), jota Haynesin B-2-esitteessä ei luetella – millä on välitöntä merkitystä minkä tahansa projektin hankinnassa, joka vaatii taotut liittimet, laipat tai venttiilirungot.

Lähde: Haynes International "Specifications and Codes" -taulukko, HASTELLOY B-3 -metalliseostiedot; Haynes Internationalin vanha tekninen esite H-2006D, HASTELLOY B-2 metalliseos.

Mikä metalliseos tulisi määrittää suolahappopalvelulle?

Määritä B-3 uudelle rakenteelle, paksu-profiilivalmistukselle, monivaihehitsaukselle- ja kaikille sovelluksille, jotka vaativat taottuja komponentteja; B-2 on edelleen teknisesti järkevä valinta olemassa oleviin järjestelmiin, jotka on jo hyväksytty siihen, edellyttäen, että hitsaus- ja lämpökäsittelymenetelmät noudattavat sen kapeampia, paremmin dokumentoituja käsittelyrajoja.

• Valitse B-3:Uudet reaktioastiat, kolonnit ja putkistojärjestelmät puhtaalle kloorivetyhapolle tai rikkihapolle, joissa laajempi käsittelymarginaali vähentää valmistusriskiä ja jälkikäsittelyä.
• Valitse B-3:Paksu-poikkileikkausastiat ja monivirtaiset kenttähitsaukset, joissa kumulatiivista lämpöaltistusta 500–900 asteen alueella on vaikeampi sitoa.
• Valitse B-3:Taotut komponentit - laipat, liittimet, venttiilirungot -, koska B-3:lla on nykyinen ASTM B564 -taontaspesifikaatio ja B-2:n vanha dokumentaatio ei.
• Valitse B-3:Projektit, jotka tarvitsevat täysin dokumentoitua, tällä hetkellä ylläpidettyä mekaanista ja korroosiota koskevia tietoja suunnittelun ja koodin noudattamisen varmistamiseksi.
• Valitse B-2:Olemassa olevat laitokset ja varaosaohjelmat on jo hyväksytty, hitsattu ja varastoitu B-2:lle, jossa metalliseosten vaihtaminen lisää hankinnan monimutkaisuutta ilman korroosion aiheuttamaa tarvetta.
• Valitse B-2:Varaosat vanhoihin laitteisiin, joissa B-2:n vakiintunut- vuosikymmeniä pitkä kenttähistoria on itsessään eräänlainen pätevyys.

Muista molemmissa tapauksissa, että kumpikaan seos ei sovellu suolahapolle, joka on kontaminoitunut hapettavilla suoloilla, hapettavien/pelkistäviä happovirtoja tai ajoittain ilmastettuja järjestelmiä -, joka raja koskee yhtä lailla B-3:a ja B-2:ta, ja sen ylittäminen vaatii kromia, kuten C2-, 7- tai C2- tai 7-pitoisia. HYBRID-BC1 sen sijaan.

Usein kysytyt kysymykset

K: Mikä on tärkein ero Hastelloy B-3:n ja B-2:n välillä?

A: B-3 (UNS N10675) siirtää molybdeenipitoisuutta hieman ja lisää pieniä määriä volframia ja muita vähäisiä alkuaineita, joita B-2 (UNS N10665) ei määrittele, suosien hitaammin-muodostavaa Ni3Mo-vaihetta B-2:n nopeammin muodostuvan Ni4Mo:n sijaan. Tämä antaa B-3:lle leveämmän, anteeksiantavamman lämpökäsittelyikkunan muuttamatta kummankaan seoksen perusvastusta puhtaalle kloorivetyhapolle.

K: Onko B-3 korroosionkestävämpi kuin B-2 suolahapossa?

A: Ei dramaattisesti - molemmat seokset kestävät erinomaisesti puhdasta, saastumatonta suolahappoa kaikissa pitoisuuksissa kiehumispisteeseen asti. B-3:n todellinen etu on lämpö- ja rakenteellinen stabiilius, joka suojaa epäsuorasti korroosionkestävyyttä vähentämällä haurasfaasimuutoksen riskiä, ​​joka patenttikirjallisuuden mukaan heikentää korroosionkestävyyttä B-2:ssa sekä sitkeyttä.

K: Voidaanko Hastelloy B-3:ta tai B-2:ta käyttää raudan tai kuparin saastuttaman suolahapon kanssa?

A: Ei. Molemmat seokset voivat kärsiä nopeasta korroosiovauriosta rauta- tai kupri-ionien läsnä ollessa, joita voi muodostua, kun suolahappoa koskettaa rauta- tai kupariputkia muualla järjestelmässä. Tämä on koko kromi-vapaan, nikkeli-molybdeeniseosperheen yhteinen rajoitus, ei B-3-B-2-ero.

K: Tarvitsevatko B-3 ja B-2 hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä?

A: Kumpikaan ei vaadi PWHT:ta korroosionkestävyyttä varten normaaleissa olosuhteissa, mutta molemmat ovat herkkiä pitkäaikaiselle altistukselle 500-900 asteen alueella. B-3:n hitaampi saostumiskinetiikka antaa valmistajille enemmän marginaalia monivaihehitsauksen ja -hehkutuksen aikana; B-2 vaatii tiukemman läpikulkulämpötilan hallinnan ja Haynesin historiallisen ohjeistuksen mukaan liuoshehkutuksen ennen kylmätyöstettujen komponenttien hitsaamista, joiden venymä on yli 7 %.

K: Onko Hastelloy B-2 edelleen saatavilla, vai onko se korvattu B-3:lla?

A: B-2 on edelleen tunnustettu UNS:n metalliseos (N10665), ja tavarantoimittajat valmistavat ja varastoivat sitä edelleen, mutta Haynes International on asettanut B-3:n vakionikkeli-molybdeenivalikoimaansa vuodesta 1994 lähtien eikä enää ylläpidä B-2:ta nykyisessä korroosionkestävien metalliseosten verkkokirjallisuudessa ja julkaisee vain teknistä kirjallisuutta.

K: Soveltuvatko B-3 ja B-2 taotuille komponenteille?

A: B-3:lla on nykyinen ASTM/ASME B564/SB564 takomääritelmä. Haynesin vanhassa B-2-esitteessä ei luetella takomääritelmiä, joten B-3 on yksinkertaisempi spesifikaatiovalinta taotuille laippoille, liittimille tai venttiilirungoille.