محدودیت دمای Hastelloy C{0}}

آلیاژ Hastelloy C-276 یک آلیاژ نیکل کروم مولیبدن حاوی تنگستن است که به دلیل محتوای کربن سیلیکون بسیار کم آن یک آلیاژ مقاوم در برابر خوردگی در نظر گرفته می شود.
عملکرد اکثر محیط های خورنده در هر دو محیط اکسیداسیون و کاهش.
در برابر خوردگی حفره ای، خوردگی شکافی و خوردگی تنشی مقاومت دارد. محتوای بالای مو و کروم آلیاژ را در برابر خوردگی یون کلرید مقاوم می کند و عنصر W مقاومت به خوردگی را بیشتر بهبود می بخشد. در همین حال، آلیاژ Hastelloy C-276 یکی از معدود موادی است که در برابر خوردگی ناشی از گاز کلر مرطوب، هیپوکلریت و محلول های دی اکسید کلر مقاوم است و در برابر محلول های کلرید با غلظت بالا مانند کلرید آهن و کلرید مس مقاومت به خوردگی دارد. مناسب برای غلظت های مختلف محلول های اسید سولفوریک، یکی از معدود موادی است که می توان برای محلول های اسید سولفوریک غلیظ داغ استفاده کرد.
خواص فیزیکی آلیاژ Hastelloy C{0}} به شرح زیر است:
ترکیب مواد: 57Ni-16Cr-16Mo-5Fe-4W-2.5Co * -1Mn * -0.35V * -0.08Si * -0.01C * * یک حاشیه بزرگ را نشان می دهد
استانداردهای اجرایی: UNS N10276، ASTM B575، ASME SB575، DIN/EN 2.4819
چگالی: 8.90 گرم بر سانتی متر مکعب

عملکرد جوش آلیاژ Hastelloy C-276 مشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی معمولی است. قبل از استفاده از روش جوشکاری برای جوش C-276، باید اقداماتی برای کاهش مقاومت در برابر خوردگی جوش و ناحیه متاثر از حرارت انجام شود، مانند جوشکاری قوسی تنگستن گاز (GTAW)، جوشکاری قوس فلزی گاز (GMAW)، زیر آب. جوشکاری قوس الکتریکی یا سایر روش‌های جوشکاری که می‌توانند مقاومت خوردگی جوش‌ها و ناحیه متاثر از حرارت را کاهش دهند. با این حال، روش‌های جوشکاری مانند جوشکاری اکسی استیلن که ممکن است محتوای کربن یا محتوای سیلیکون جوش‌های مواد و ناحیه متاثر از حرارت را افزایش دهد، مناسب نیستند [2].
انتخاب فرم های اتصال جوشکاری می تواند به تجربه موفقیت آمیز دیگ بخار ASME و کد مخزن تحت فشار برای اتصالات جوشکاری آلیاژ Hastelloy C{0}} اشاره داشته باشد.
شیار جوشکاری آسان است، اما ماشینکاری باعث سخت شدن کار می شود، بنابراین لازم است قبل از جوشکاری شیار ماشینکاری شده صیقل داده شود.
برای جلوگیری از ایجاد ترک های حرارتی باید از سرعت ورودی گرمای مناسب در حین جوشکاری استفاده شود.
در اکثریت قریب به اتفاق محیط های خورنده، آلیاژ Hastelloy C{0}} را می توان به شکل اجزای جوش داده شده اعمال کرد. با این حال، در محیط های بسیار سخت، مواد C-276 و اجزای جوشکاری باید تحت عملیات حرارتی محلول قرار گیرند تا مقاومت در برابر خوردگی خوب حاصل شود.
جوشکاری آلیاژ Hastelloy C-276 می تواند از خود به عنوان ماده جوشکاری یا فلز پرکننده استفاده کند. اگر نیاز به افزودن اجزای خاصی به جوش آلیاژ Hastelloy C-276 باشد، مانند سایر آلیاژهای مبتنی بر نیکل یا فولاد ضد زنگ، و این جوش ها در معرض محیط های خورنده قرار می گیرند، میله یا سیم جوش برای جوشکاری استفاده می شود. باید خواصی معادل فلز پایه داشته باشد.
عملیات حرارتی محلول جامد مواد آلیاژ Hastelloy C-276 شامل دو فرآیند است:
گرمایش در 1040 درجه ~ 1150 درجه؛
به سرعت در عرض دو دقیقه به حالت سیاه (حدود 400 درجه) خنک کنید، به طوری که مواد درمان شده مقاومت خوبی در برابر خوردگی داشته باشند. بنابراین، تنها انجام عملیات حرارتی تنش‌زدایی روی آلیاژ Hastelloy C-276 بی‌اثر است. قبل از عملیات حرارتی، تمام کثیفی ها مانند لکه های روغن روی سطح آلیاژ که ممکن است در طی فرآیند عملیات حرارتی باعث تولید عناصر کربنی شوند، باید تمیز شوند.
سطح آلیاژ Hastelloy C{0}} در طول جوشکاری یا عملیات حرارتی، اکسیدهایی تولید می‌کند که محتوای کروم در آلیاژ را کاهش می‌دهد و بر مقاومت به خوردگی آن تأثیر می‌گذارد. بنابراین، تمیز کردن سطوح ضروری است. می توانید از یک برس سیمی یا چرخ سنگ زنی از فولاد ضد زنگ استفاده کنید، سپس آن را در مخلوطی از نسبت های مناسب اسید نیتریک و اسید هیدروفلوئوریک برای ترشی فرو کنید و سپس آن را با آب تمیز بشویید.
نتایج آزمون و تجزیه و تحلیل
تأثیر دمای عملیات حرارتی بر رشد دانه‌های لوله‌های آلیاژی C-276. ریزساختار طولی لوله های بدون درز از آلیاژ C{2}} نورد سرد پس از نگهداری در دمای 1040 تا 1200 درجه به مدت 10 دقیقه در شکل 1 نشان داده شده است. مشاهده می شود که پس از عملیات حرارتی در محدوده 1040 تا 1200 درجه بازیابی و تبلور مجدد آلیاژ C-276 به پایان رسید. پس از عملیات حرارتی در 1040 درجه، اندازه دانه کوچکتر شده و تعداد زیادی دوقلو در دانه وجود دارد. با افزایش دمای عملیات حرارتی، دانه ها به تدریج رشد می کنند. هنگامی که دمای عملیات حرارتی بین 1080 تا 1160 درجه است، اندازه دانه نسبتا یکنواخت است. در طی عملیات حرارتی در دمای 1200 درجه، رشد قابل توجهی دانه های منفرد رخ داد.
تأثیر دمای عملیات حرارتی بر اندازه دانه آلیاژ C{0}} در طول عایق کاری به مدت 5، 10، 20 و 30 دقیقه. مشاهده می شود که در زمان نگهداری یکسان، اندازه دانه با افزایش دمای عملیات حرارتی به تدریج افزایش می یابد و روند رشد دانه نیز یکسان است. در دماهای بین 1040 تا 1080 درجه، رشد دانه سریعتر است، در حالی که در محدوده 1080 تا 1160 درجه کاهش می یابد و در دماهای بین 1160 تا 1200 درجه دوباره شتاب می گیرد.
کاهش انرژی رابط مرزی دانه، نیروی محرکه اصلی برای رشد دانه است. در طول فرآیند رشد دانه، افزایش اندازه دانه با کاهش سطح مرزی کل دانه مطابقت دارد و در نتیجه انرژی مشترک کل سیستم کاهش می‌یابد. سرعت رشد دانه با مکانیسم مهاجرت مرز دانه مرتبط است و سرعت مهاجرت مرز دانه با دما که یک فرآیند فعال سازی حرارتی است، ارتباط نزدیکی دارد. رابطه بین نرخ مهاجرت مرز دانه زاویه بزرگ M و دمای T رابطه Arre heni us (2426) را برآورده می کند، یعنی معادله M=Mg exp (- QR/T): M. ثابت است. Q انرژی فعال سازی ظاهری مهاجرت مرز دانه، kJ/mol است. R ثابت گاز، J/(mol · K) است. T دمای ترمودینامیکی K است.
رابطه بین سرعت حرکت مرز دانه v و فشار محرک P به این صورت است: v=MP، که در آن M تحرک مرز دانه است. و P=y،/D، جایی که y. انرژی سطحی و D قطر دانه است. با ادغام dD/dt می توان دریافت که D=y، Mt معادله (1) را با معادله (2) جایگزین می کند و با فرض ثابت بودن زمان t می توان به دست آورد که D '= یک exp (- QR/T) که در آن A یک ثابت است، A=y، M. با گرفتن لگاریتم هر دو طرف معادله (3) می‌توان به دست آورد: InD=1/2InA-Q/( 2RT)، که در آن Q انرژی فعال سازی ظاهری مهاجرت مرز دانه، kJ/mol است. R ثابت گاز، J/(mol · K) است. T دمای ترمودینامیکی K است. می توان دید که InD با 1/T رابطه خطی دارد.
متوسط ​​دانه بندی لوله های بدون درز آلیاژ C{0}} را پس از عایق کاری در درجه 1040-1200 به مدت 5-30 دقیقه محاسبه کنید و مطابق با رابطه (4) بالا، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، تجزیه و تحلیل رگرسیون را انجام دهید. از شکل 3 مشاهده می شود که منحنی های برازش خطی در زمان های مختلف نگهداری تقریباً موازی با یکدیگر هستند. با توجه به این نتیجه، زمانی که زمان نگهداری 10 دقیقه است، رابطه بین اندازه دانه D و دمای عملیات حرارتی T برابر است: lnD=0.5lnA-1.887 × با توجه به رابطه (5)، انرژی فعال سازی ظاهری مهاجرت مرز دانه برای آلیاژ C-276 پس از 10 دقیقه عایق در 1040-1200 درجه 313.77 کیلوژول بر مول است که بالاتر از انرژی فعال سازی خود انتشار نیکل خالص در شبکه ماتریس است ( حدود 285.1 کیلوژول بر مول) (27). این عمدتاً به این دلیل است که آلیاژ C{20}} حاوی عناصر آلیاژی بیشتری است که انرژی فعال‌سازی رشد دانه را افزایش می‌دهد و رشد دانه را مهار می‌کند.