Hastelloy C-4 vs C-276: Lämpövakauden etu hitsattujen kemiallisten prosessilaitteiden

Mitä ovat Hastelloy C-4 ja C-276, ja miten niiden koostumukset eroavat?

C-4:llä ja C-276:lla on lähes identtinen kromi- ja molybdeenipitoisuus (kumpikin 16 %), mutta C-276 lisää 4 % volframia ja sisältää enemmän rautaa ja kobolttia, kun taas C-4 lisää pienen titaanilisäyksen ja pitää raudan tiukemman 3 %:n maksimissaan - erot, jotka näyttävät vähäisiltä sidotun paperin aikana. hitsaus.

Lähde: Haynes Internationalin nimelliskoostumustiedot HASTELLOY C-4- ja C-276-seoksille.

Molemmat seokset ovat erittäin-vähähiilisiä (enintään 0,01 %) ja ultra-matala-piitä (enintään 0,08 %) nikkeli-kromi-molybdeenilejeeringit - yhdistelmä, joka teki C{13}}26:sta ensin tunnetun materiaalin, joka teki C{13}}26:sta Ni-Cr-Mo-seos laukaisematta rakeidenvälisiä korroosio-ongelmia, jotka olivat vaivanneet aiemmin, korkeam{18}}hiiliset nikkeliseokset. C-4 kehitettiin myöhemmin nimenomaan mennäkseen askeleen pidemmälle: poistamalla volframia ja kiristämällä rautapitoisuutta Haynes International kehitti seoksen, joka on omien sanojensa mukaan "mikrorakenteellisesti stabiilein laajalti käytetyistä nikkeli-kromi-molybdeenimateriaaleista".

Miksi lämpöstabiiliudella on väliä{0}}hitsatuille kemiallisille prosessilaitteille?

Hitsaus lämmittää metallin hitsin vieressä - lämpö-vaikutusvyöhyke (HAZ) - lämpötila-alueelle, jossa kromi, molybdeeni ja volframi voivat saostua kiinteästä liuoksesta toisen-vaiheen hiukkasina raerajaa pitkin, mikä paikallisesti kuluttaa sen ympäröivän metallin korroosion kaikki elementit. korroosiolle-altis polku tarkalleen siellä, missä laite todennäköisimmin on jännityksessä.

Tätä prosessia - kutsutaan yleisesti herkistymiseksi, kun se tapahtuu austeniittisissa ruostumattomissa teräksissä, ja laajemmin rae-rajaraja- tai intermetallisaostukseksi nikkeliseoksissa -, ei vaadi virhettä. Jokainen monikierroshitsaus, jokainen paksu-osion korjaus ja jokainen kenttähitsaus, joka on tehty ilman uunia lähellä, altistaa osan HAZ:sta vaaravyöhykkeen lämpötila-alueelle-jonkin aikaa.

Valmistajille ja omaisuuden omistajille itse asiassa tärkeä kysymys ei ole siitä, tapahtuuko altistuminen, vaan se, kuinka kauan lämpötilassa kestää ennen kuin sade saavuttaa vahingollisen syvyyden. Juuri tätä aika-lämpötila-herkistystiedot (TTS) mittaavat, ja se on tärkein yksittäinen tekninen seikka, joka erottaa C-4:n C-276:sta hitsattuina.

Kuinka C-4 ja C-276 vertaavat aika-lämpötila-herkistyskäyttäytymistä?

C-4 on pidettävä kriittisimmässä lämpötilassaan (825 astetta / 1517 astetta F) täydet 2 tuntia ennen kuin jy-rajaraja saavuttaa vahingollisen 0,05 mm:n syvyyden ASTM G28A -testissä; C-276 saavuttaa saman vaurion vain 3 minuutin kuluttua lämpötilassa 925 - 1 050 astetta (1 697 - 1 922 astetta F) - ero on noin 40-kertainen käytettävissä olevassa ajassa ennen vahinkoa.

Lähde: Haynesin kansainvälinen aika-lämpötila-herkistyskaavio (T-T-S), HASTELLOY C-4 -lejeeringin tietolehti, testattu ASTM G28A kiehuvassa rautasulfaatti/rikkihappoliuoksessa.

Haynes International ilmoittaa tämän vaihdon-suoraan: "hitsauksen aikana lämmönsyöttö on tärkeää C-276-lejeeringin tapauksessa, mutta sillä on vain vähän merkitystä C-4-seoksen tapauksessa." Käytännössä C-276:n TTS "nenä" - sen sadekäyrän nopein kohta - istuu vain 3 minuutin kohdalla, ikkuna, jonka läpi yksi hitsi hitsaa kohtalaisen paksussa osassa normaalin ilmanjäähdytyksen aikana.

C-4:n nokka istuu 2 tunnin kohdalla, ja se on kesto, jota tavallinen kaari-hitsauslämmönsyöttö ei käytännössä voi saavuttaa ilman tarkoituksellista, jatkuvaa altistusta uunille. Siksi C-4 määritetään usein paksu-poikkileikkaukselle astioihin, monikerroksisiin kenttäkorjauksiin ja kaikkiin töihin, joissa hitsaajan lämmöntuottoa ja välilämpötilaa ei voida mitata eikä pakottaa läpikulkua.

Mikä metalliseos tarjoaa paremman paikallisen korroosionkestävyyden - toimitetussa-kunnossa?

Liuoksessa-hehkutettu, hitsaamaton,C276itse asiassa ylittää C-4:n tavallisissa piste- ja rakovertailuissa - sen volframin lisäys nostaa sen kriittisen pistesyöpymislämpötilan 150 asteeseen verrattuna C-4:n 100 asteeseen - mikä on juuri seostusstrategia, joka muuttaa pois C-4:n lämpöstabiilisuuden edun.

Lähde: Haynes Internationalin kriittiset piste-/rakolämpötilatiedot (hapan 6 % FeCl3, ASTM G48) ja jännitys-korroosiohalkeilutiedot (kiehumispiste 45 % MgCl2, ASTM G36), HASTELLOY C-4- ja C-276-lejeeringin tietolomakkeet.

Sama kaava pätee Haynesin ankarammassa "Green Death" -pistetestissä (11,5 % H2SO4 + 1.2 % HCl + 1 % FeCl3 + 1 % CuCl2): C-4 näyttää ensin pistesyöpymisen 85 asteessa, kun taas C-276 liuoksen kiehumispiste vastustaa kiehumispistettä. Tämä on artikkelin keskeinen vaihto-: volframi parantaa mitattavasti C-276:n kestävyyttä kloridi-syötölle ja rakoille asianmukaisesti liuotetussa-hehkutetussa materiaalissa -, mutta se on myös seosainelisäys, joka on eniten vastuussa C-276:n saostumisesta ja sekundaarisesta kiintymyksestä. hitsauslämmön syöttötoleranssi. Kumpikaan seos ei ole yksinkertaisesti "parempi"; kukin optimoi eri kiinteistön toisen kustannuksella.

Miten hitsaus vaikuttaa korroosionkestävyyteen käytännössä?

Haynes International julkaisee erityisen hitsin -metalli-versus-muokatun-perusmetallin-korroosiovertailu erityisesti C-276:lle, joka osoittaa, että hitsausmetalli kulkee lähellä, mutta mitattavasti korkeammalla, kuin muokattu perusmetalli avainhapoissa, mutta ei ole olemassa vastaavaa taulukkoa C-sumun kanssa - herkistyy normaalissa hitsauslämmössä, eikä siksi vaadi erillistä hitsausmetallin pätevyyttä.

Lähde: Haynes International kaikki-hitsaus-metalli (multi-pass GMAW cruciform) vs. taottu perus-metallin korroosiotiedot, HASTELLOY C-276 -lejeeringin tietolehti.

Ero C-276:n hitsausmetallin ja muokatun perusmetallin välillä on vaatimaton näissä maltillisissa lämpötiloissa - tyypillisesti 2-4x, ei katastrofaalinen -, mutta se on todellinen, ja se on syy hitsausprosessin spesifikaatioihin (WPS) C-276:n hitsausmenetelmälle, säädettävissä lämpötilojen maksimirajoissa ja useiden paineen laitteiden välillä. stringer-bead-tekniikkaa paksuilla osilla. C-4:lle Haynesin valmistusohjeet eivät edellytä vertailukelpoista lämmönsyötön kurinalaisuutta erityisesti korroosionkestävyyden suojelemiseksi, koska lejeeringin kemia ei anna lämmönsyötölle mielekästä vipua vedettäväksi.

Miten C-4 ja C-276 vertautuvat haponkestävyyteen - HCl ja rikkihappo?

Haynes International kuvailee C-4:llä olevan "käytännöllisesti katsoen sama korroosionkestävyys" kuin C-276:lla, ja se pätee hyvin suolahapoon - mutta julkaistut kiehuvat rikkihappotiedot osoittavat, että C-276:n korroosionopeus on huomattavasti pienempi, noin puolet C-4:stä, 10-30 %:n pitoisuusalueella.

Lähde: Haynes International kloorivety- ja rikkihappokorroosiotaulukot, HASTELLOY C-4 ja C-276 metalliseostiedot.

Tämä on hyödyllinen, data{0}}taustainen korjaus yleiseen lyhenteeseen, jonka mukaan C-4 on "vain hitsattavampi C-276". Erityisesti laimeasta---kohtalaiseen kiehuvaan rikkihappoon C-276 on tehokkaampi metalliseos oikein liuoshehkutetussa tai oikein hitsatussa tilassa. C-4:n todellinen etu ei ole raakahapon kestävyys - se on tae siitä, että lejeeringin vastus ei heikkene HAZ:ssa riippumatta siitä, miten laite on hitsattu.

Kumpikaan seos ei ole tarkoitettu voimakkaasti hapettavaan happoon: Haynes ei julkaise typpihappotaulukkoa C-4:lle ollenkaan, ja C-276:n omat typpihappotiedot osoittavat korroosionopeuden nousevan jyrkästi korkeammilla pitoisuuksilla ja lämpötiloilla (18,42 mm/v 60 % kiehumisasteella, kiehumisaste 60 %, kiehumisaste 22}) 1 {{9 mm/22}. seokset tulee sulkea pois kiehuvan, tiivistetyn typpihappoveron osalta. Kun hapettava tai sekoitettu typpihappopalvelu on avainasemassa, korkeamman kromipitoiset seokset, kuten G-30, G-35 tai C-22, ovat sopivimpia eritelmiä.

Miten mekaaniset ominaisuudet ja valmistusominaisuudet verrataan keskenään?

C-4 ja C-276 jakavat olennaisesti saman lujuusluokan, ja molemmat toimitetaan mylly-hehkutettuna ilman korroosion suorittamiseen vaadittavaa jälkihitsauksen lämpökäsittelyä, mutta C-4 hehkuttaa ja kuumatakoo hieman alemmassa lämpötilassa, eikä sitä ole saatavana takoina, kun taas C-276 on.

Lähde: Haynes Internationalin vetolujuus-, kovuus- ja valmistustiedot, HASTELLOY C-4 ja C-276 metalliseostiedot.

Mitkä ASTM-, ASME- ja teollisuusstandardit koskevat C-4- ja C-276-standardeja?

C-4 ja C-276 jakavat lähes samansuuntaiset ASTM/ASME-tuotemuotospesifikaatiot levyille, tankoille ja putkille, mutta ne eroavat kahdesta hankintaspesifikaatiossa merkitsemisen arvoisesta seikasta: C-276:lla on erityinen takomipesifikaatio ja NACE MR0175/ISO 15156 -spesifikaatioiden luettelo, kun taas C-4-spesifikaatioita ei ole julkaistu.

Lähde: Haynes Internationalin "Specifications and Codes" -taulukot, HASTELLOY C-4 ja C-276 metalliseostiedot.

Mikä metalliseos kannattaa valita{0}}hitsaukselle kemiallisen prosessin laitteille?

Määritä C-4, kun hitsauslämmön syöttöä ei voida tarkasti mitata ja hallita - paksun-poikkileikkauksen kenttähitsauksissa, monivaiheisissa korjauksissa ja korjaamoissa, joissa ei ole päteviä matalan-lämmön-syöttömenetelmiä; määritä C-276, missä tarvitaan taontaa, missä konepajahitsausmenetelmät ovat päteviä ja lämmönsyöttöä-hallittu{10}} tai missä sen korkeampi kriittinen pistelämpötila ja alhaisempi kiehumis-rikkihappokorroosionopeus tuovat mitattavissa olevan käyttöiän edun.

Valitse C-4:Paksu{0}}profiiliastiat ja putkistot, jotka on valmistettu useilla hitsauspoluilla, joissa kumulatiivista HAZ-lämpöaltistusta on vaikea sitoa.

Valitse C-4:Kenttäkorjaushitsaus, jossa läpikulkulämpötilaa ja lämmönsyöttöä ei voida instrumentoida ja valvoa niin kuin ne voidaan valvotussa liikkeessä.

Valitse C-4:Laitteet, jotka voivat havaita satunnaista altistumista 650{3}}1050 asteen alueella (esim. uunien lähellä tai levottomissa olosuhteissa), joissa käytönaikaisen herkistymisen kestävyydellä on yhtä paljon merkitystä kuin hitsin herkistymisellä.

Valitse C-276:Taotut komponentit - laipat, liittimet, venttiilirungot -, koska C-276:lla on ASTM B564 takomääritelmä ja C-4:llä ei.

Valitse C-276:Osta-valmiita laitteita, joissa on pätevä, matala{1}}lämpö-syöttöhitsausmenetelmä (WPS) ja valvottu välilämpötila, jossa C-276:n herkistymisriski on hyvin hallittu.

Valitse C-276:Kiehuva, laimennettu---kohtalainen (10-30 %) rikkihapon käyttö ja ankarat kloridipitoisuudet, joissa sen mitattavasti pienempi korroosionopeus ja korkeampi CPT/CCT pidentävät käyttöikää.

Valitse C-276:Hapan{0}}palvelusovellukset (NACE MR0175/ISO 15156), joissa C-276 sisältää nimenomaisen hyväksynnän ja C-4 ei.

Molemmissa tapauksissa taustalla oleva suunnitteluperiaate on sama, jonka Haynes International sanoo suoraan C-4:lle: mikrorakenteen stabiilius määrittää, onko lämmönsyöttö muuttuja, jota sinun on hallittava vai jota voit suurelta osin jättää huomiotta. Siellä, missä hitsausolosuhteet ovat hyvin hallitut, tällä muuttujalla on vähemmän merkitystä, ja C-276:n laajempi ominaisuusvalikoima ja laajempi saatavuus tekevät siitä usein taloudellisemman ja korroosionkestävämmän valinnan. Kun hitsausolosuhteita ei voida valvoa tarkasti, C-4:n lämpöstabiilisuus poistaa suurimman yksittäisen hitsatun korroosioriskin lähteen.

Usein kysytyt kysymykset

K: Mikä on tärkein ero Hastelloy C-4:n ja C-276:n välillä?

A: C-276 (UNS N10276) lisää 4 % volframia ja hieman enemmän rautaa kuin C-4 (UNS N06455), mikä antaa C-276:lle paremman piste- ja rakovastus-hehkutetussa liuoksessa, mutta tekee siitä paljon alttiimman nopealle rakeiseksi hitsaukselle kuumennettaessa. C-4 poistaa volframia ja on Haynes Internationalin omien sanojen mukaan mikrorakenteellisesti stabiilin laajalti käytetyistä nikkeli-kromi-molybdeeni-lejeeringeistä.

K: Miksi C-4 katsotaan paremmaksi hitsattuina laitteina kuin C-276?

A: Koska C-4 tarvitsee 2 tuntia kriittisimmässä lämpötilassaan (825 astetta), ennen kuin raerajahyökkäys saavuttaa vaurioittavan syvyyden, kun taas C-276 saavuttaa saman vaurion vain 3 minuutissa välillä 925-1050 astetta. Tämä noin 40-kertainen ero tarkoittaa, että hitsin lämmönsyötön ohjaus on kriittinen C-276:lle, mutta sillä ei ole juurikaan merkitystä C-4:lle.

K: Onko C-4:llä tai C-276:lla parempi korroosionkestävyys?

A: Kumpikaan ei ole kategorisesti parempi. C-276:lla on korkeampi kriittinen pistelämpötila (150 astetta vs C-4 tarjoaa olennaisesti saman korroosionkestävyyden kuin hitsattu kuin sen muokattu, hitsaamaton tila, riippumatta hitsausmenetelmästä.

K: Vaativatko C-4 ja C-276 hitsauksen jälkeisen lämpökäsittelyn?

A: Kumpikaan seos ei vaadi jälki{0}}hitsauksen lämpökäsittelyä korroosionkestävyyden vuoksi normaaleissa hitsausolosuhteissa. molemmat toimitetaan mylly-hehkutettuina. C-276:n valmistusmenetelmät kuitenkin määrittävät tyypillisesti säädetyt lämmöntuonti- ja läpimenolämpötilarajat paksujen osien herkistymisen välttämiseksi. C-4 ei vaadi varotoimenpidettä.

K: Voidaanko Hastelloy C-4:ää käyttää kohteisiin, joissa tarvitaan taontaa?

A: Ei Haynes Internationalin julkaiseman spesifikaatiotaulukon mukaan, jossa ei lueteltu takomääritelmiä C-4:lle. C-276:ssa on ASTM/ASME B564/SB564 takomoille, joten se on sopiva valinta taotuille liitoksille, laippoille ja venttiilirungoille.

K: Soveltuvatko C-4 ja C-276 typpihappohuoltoon?

A: Ei. Haynes International ei julkaise typpihapon korroosiotietoja C-4:lle, ja julkaistut C-276-tiedot osoittavat korroosionopeuden nousevan voimakkaasti väkevässä, kiehuvassa typpihapossa (yli 18 mm/v 60 %:n kiehumisasteella). Hapettavaan tai sekoitettuun typpihappokäyttöön soveltuvat paremmin korkeamman kromin seokset, kuten G-30, G-35 tai C-22.

K: Mitä hitsausprosesseja ja lisäainemetalleja käytetään C-4:lle ja C-276:lle?

A: Molemmat seokset sopivat hyvin GTAW-, GMAW- ja SMAW-malleihin. C-4 käyttää yhteensopivia ERNiCrMo-7 (paljas lanka) ja ENiCrMo-7 (pinnoitettu elektrodi) täyteainemetalleja; C-276 käyttää ERNiCrMo-4:ää ja ENiCrMo-4:ää.