Hastelloy B-2
Введение в Hastelloy B-2
Hastelloy B-2 — деформируемый (wrought) никель-молибденовый сплав, разработанный для работы в сильных восстановительных средах, прежде всего в соляной кислоте. Являясь улучшенной версией Hastelloy B, он обеспечивает более высокую термическую стабильность, лучшую свариваемость и меньшую склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением и «knife-line attack» в зоне термического влияния (HAZ).
Оптимизированный состав сплава с минимизированным содержанием железа и углерода обеспечивает повышенную коррозионную стойкость в условиях химической переработки. Hastelloy B-2 часто обрабатывают на ЧПУ для изготовления компонентов теплообменников, корпусов насосов и оборудования для работы с кислотами, где критичны прочность, герметичность и химическая совместимость.
Химические, физические и механические свойства Hastelloy B-2
Hastelloy B-2 (UNS N10665 / ASTM B333 / B335) — никель-молибденовый сплав, упрочняемый твёрдым раствором, с повышенным контролем примесей. Он сохраняет структурную стабильность в широком диапазоне температур и обычно применяется в отожжённом состоянии для получения оптимальных свойств.
Химический состав (типовой)
Элемент | Диапазон содержания (мас.%) | Ключевая роль |
|---|---|---|
Никель (Ni) | Баланс (≥65.0) | Базовый элемент; обеспечивает коррозионную стойкость в восстановительных средах |
Молибден (Mo) | 26.0–30.0 | Повышает стойкость к питтингу и щелевой коррозии |
Железо (Fe) | ≤2.0 | Контролируется для повышения коррозионной стойкости и стабильности |
Углерод (C) | ≤0.01 | Предотвращает выделение карбидов в зоне термического влияния |
Марганец (Mn) | ≤1.0 | Улучшает горячую обрабатываемость |
Кремний (Si) | ≤0.1 | Снижен для уменьшения риска межкристаллитной коррозии |
Кобальт (Co) | ≤1.0 | Ограничен как примесь |
Хром (Cr) | ≤1.0 | Содержится на низком уровне, чтобы не ухудшать свойства в восстановительных средах |
Сера (S) | ≤0.02 | Минимизируется для предотвращения горячих трещин при переработке |
Физические свойства
Свойство | Значение (типичное) | Стандарт/условие испытаний |
|---|---|---|
Плотность | 9.22 g/cm³ | ASTM B311 |
Диапазон плавления | 1330–1380°C | ASTM E1268 |
Теплопроводность | 10.5 W/m·K при 100°C | ASTM E1225 |
Электрическое сопротивление | 1.25 µΩ·m при 20°C | ASTM B193 |
Тепловое расширение | 12.2 µm/m·°C (20–300°C) | ASTM E228 |
Удельная теплоёмкость | 395 J/kg·K при 20°C | ASTM E1269 |
Модуль упругости | 200 GPa при 20°C | ASTM E111 |
Механические свойства (в отожжённом состоянии)
Свойство | Значение (типичное) | Стандарт испытаний |
|---|---|---|
Предел прочности при растяжении | 690–760 MPa | ASTM E8/E8M |
Предел текучести (0.2%) | 275–345 MPa | ASTM E8/E8M |
Относительное удлинение | ≥40% (база 25 мм) | ASTM E8/E8M |
Твёрдость | 180–220 HB | ASTM E10 |
Ударная вязкость | Отличная при криогенных и комнатных температурах | ASTM E23 |
Ключевые характеристики Hastelloy B-2
Повышенная стойкость к кислотам: обеспечивает скорости коррозии <0.01 mm/year в кипящей 20% соляной кислоте, превосходя многие высоконикелевые сплавы в восстановительных средах.
Улучшенная свариваемость: по сравнению с Hastelloy B, Hastelloy B-2 менее склонен к межкристаллитному поражению после сварки благодаря снижению C, Si и Fe.
Термическая стабильность: сопротивляется фазовому разделению и сохраняет коррозионную стойкость после термоциклирования в диапазоне 425–870°C.
Удобная для ЧПУ отожжённая структура: стабильный размер зерна и пластичность помогают получать чистовую поверхность и жёсткие допуски (<±0.01 mm) на обработанных деталях.
Сложности и решения ЧПУ-обработки Hastelloy B-2
Сложности обработки
Наклёп
Твёрдость поверхности может увеличиваться на 30–40% при резании, если подача слишком мала, что приводит к ускоренному износу инструмента.
Тепловыделение
Низкая теплопроводность повышает температуру в зоне резания до >600°C, поэтому требуется оптимизация подачи СОЖ.
Налипание на инструмент
Высокое содержание никеля способствует налипанию стружки и образованию нароста (built-up edge) на стандартных пластинах.
Оптимизированные стратегии обработки
Выбор инструмента
Параметр | Рекомендация | Обоснование |
|---|---|---|
Материал инструмента | PVD-покрытый твёрдый сплав (ISO K20–K30) или керамические пластины | Высокая износостойкость при тепловых нагрузках |
Покрытие | AlTiN или AlCrN (3–5 µm) | Снижает поглощение тепла и налипание стружки |
Геометрия | Положительный передний угол 10–15°, притупление кромки (радиус 0.02–0.04 мм) | Улучшает сход стружки и качество поверхности |
Режимы резания (ISO 3685)
Операция | Скорость (m/min) | Подача (mm/rev) | DOC (mm) | Давление СОЖ (bar) |
|---|---|---|---|---|
Черновая обработка | 10–20 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 90–120 |
Чистовая обработка | 20–35 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
Поверхностная обработка деталей из Hastelloy B-2 после мехобработки
Горячее изостатическое прессование (HIP)
HIP повышает усталостную долговечность и устраняет пористость в критических литых или аддитивных деталях.
Термообработка
Термообработка включает отжиг при 1065°C ±10°C с последующим быстрым охлаждением для сохранения коррозионной стойкости.
Сварка суперсплавов
Сварка суперсплавов выполняется GTAW с присадкой ERNiMo-7 для минимизации сегрегации фаз и сохранения коррозионной стойкости в зоне шва.
Теплозащитное покрытие (TBC)
Покрытие TBC может применяться для продления ресурса компонентов в двухфазных средах или при воздействии кислотных паров.
Электроэрозионная обработка (EDM)
EDM позволяет безконтактно обрабатывать геометрию с жёсткими допусками в пластинах теплообменников или фитингах.
Глубокое сверление
Глубокое сверление обеспечивает отношение L/D до 30:1 для реакторных трубок, распределительных кислотных портов и внутренних каналов.
Испытания и анализ материала
Испытания материала включают коррозионные испытания (ASTM G28 Method A), металлографию (ASTM E3) и механическую валидацию (ASTM E8, E18).
Отраслевые применения компонентов из Hastelloy B-2
Химическая промышленность
Корпуса насосов, рабочие колёса и кислотные форсунки для сред с высоким содержанием HCl.
Сохраняет скорость коррозии <0.05 mm/year даже при 90°C в потоках восстановительных кислот.
Фармацевтические реакторы
Валы мешалок, футеровки и сосуды, контактирующие с высокочистыми восстановителями.
Предотвращает загрязнение продукта и питтинг от хлоридов и сульфидов.
Травление и регенерация кислот
Компоненты линий регенерации HF, HCl и серной кислоты.
Выдерживает двухфазные потоки и быстрое термоциклирование.
Финишная обработка металла
Нагревательные элементы и аноды, работающие в сильных кислотных ваннах.
Сохраняет механическую целостность при длительном погружении.
Изучить связанные блоги
