Русский

Hastelloy C-22

Никель-хром-молибден-вольфрамовый суперсплав с исключительной стойкостью к коррозии в смесях кислот, локальным повреждениям и термической деградации. Идеален для ЧПУ-компонентов в особо агрессивных промышленных средах.

Введение в Hastelloy C-22

Hastelloy C-22 — высокоуниверсальный коррозионностойкий сплав на основе никеля с добавками хрома, молибдена и вольфрама. Он обеспечивает превосходную защиту как в окислительных, так и в восстановительных средах, включая влажный газообразный хлор, хлориды железа(III) и меди(II), азотную кислоту и морскую воду. Широкий спектр коррозионной стойкости делает его предпочтительным материалом для ответственных компонентов в химической переработке, очистке/утилизации отходов и морских применениях.

Этот сплав особенно ценен при обработке на ЧПУ для деталей, которым требуется сохранять высокую размерную стабильность, механическую целостность и устойчивость к питтингу, щелевой коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением — особенно в крайне агрессивных или смешанных химических средах.

Химические, физические и механические свойства Hastelloy C-22

Hastelloy C-22 (UNS N06022 / ASTM B575 / B564 / B619 / B622 / B626) — деформируемый никелевый сплав, известный высокой коррозионной стойкостью и металлургической стабильностью. По сравнению с Hastelloy C-276 и C-4 он демонстрирует улучшенные характеристики, особенно в окислительных средах.

Химический состав (типовой)

Элемент	Диапазон содержания (мас.%)	Ключевая роль
Никель (Ni)	Баланс (≥56.0)	Обеспечивает базовую коррозионную стойкость в широком диапазоне химических сред
Хром (Cr)	20.0–22.5	Критичен для сопротивления окислителям, таким как азотная кислота
Молибден (Mo)	12.5–14.5	Повышает стойкость к питтингу и щелевой коррозии
Железо (Fe)	2.0–6.0	Увеличивает механическую прочность
Вольфрам (W)	2.5–3.5	Повышает стойкость к локальным формам коррозии
Кобальт (Co)	≤2.5	Контролируется для обеспечения стабильности свойств
Углерод (C)	≤0.015	Минимизирует выделение карбидов при сварке
Марганец (Mn)	≤0.5	Помогает при горячей деформации
Кремний (Si)	≤0.08	Низкое содержание повышает стойкость к межкристаллитной коррозии
Сера (S)	≤0.02	Контролируется для предотвращения растрескивания при ЧПУ-обработке и сварке

Физические свойства

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт/условие испытаний
Плотность	8.69 g/cm³	ASTM B311
Диапазон плавления	1350–1400°C	ASTM E1268
Теплопроводность	9.7 W/m·K при 100°C	ASTM E1225
Электрическое сопротивление	1.20 µΩ·m при 20°C	ASTM B193
Тепловое расширение	12.3 µm/m·°C (20–300°C)	ASTM E228
Удельная теплоёмкость	390 J/kg·K при 20°C	ASTM E1269
Модуль упругости	205 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	≥45% (база 25 мм)	ASTM E8/E8M
Твёрдость	180–220 HB	ASTM E10
Ударная вязкость	Отличная при отрицательных и комнатных температурах	ASTM E23

Ключевые характеристики Hastelloy C-22

Широкоспектральная коррозионная стойкость: выдерживает смешанные кислотные системы и чередование окислительно-восстановительных условий, превосходя C-276 в средах типа 70% азотной кислоты с ионами хлорида.
Стойкость к локальным поражениям: эквивалентное число стойкости к питтингу (PREN) >50; скорость коррозии <0.02 mm/year в хлориде железа(III) и в растворах HCl концентрацией >6%.
Термическая стабильность: устойчив к сенсибилизации и выделениям по границам зёрен при длительном термовоздействии в диапазоне 600–1040°C.
Прецизионная мехобработка: подходит для ЧПУ-применений с допусками ±0.01 мм и качеством поверхности <Ra 0.8 µm.

Сложности и решения ЧПУ-обработки Hastelloy C-22

Сложности обработки

Наклёп

Высокая скорость деформационного упрочнения (n ≈ 0.35) требует достаточно «глубоких» и стабильных проходов, чтобы избежать чрезмерного повышения поверхностной твёрдости и вибраций.

Низкая теплопроводность

Приводит к значительному накоплению тепла в зоне резания (до 600–800°C), что сокращает стойкость инструмента при сухой обработке или при одной лишь обильной подаче СОЖ без давления.

Контроль стружки

Стружка вязкая и «нитевидная», повышая риск наматывания на инструмент и ухудшения качества поверхности без стружколомов.

Оптимизированные стратегии обработки

Выбор инструмента

Параметр	Рекомендация	Обоснование
Материал инструмента	Твёрдый сплав с PVD-покрытием (K20–K30) или керамические пластины	Сохраняет стойкость режущей кромки при температуре резания >700°C
Покрытие	AlTiN или AlCrN (3–5 µm)	Снижает тепловой износ и трение
Геометрия	Положительный передний угол (10–12°), притупление кромки 0.02–0.05 мм	Балансирует остроту и контроль стружки

Режимы резания (ISO 3685)

Операция	Скорость (m/min)	Подача (mm/rev)	DOC (mm)	Давление СОЖ (bar)
Черновая обработка	10–18	0.20–0.30	2.0–3.0	100–120
Чистовая обработка	20–35	0.05–0.10	0.5–1.0	120–150

Поверхностная обработка деталей из Hastelloy C-22 после мехобработки

Горячее изостатическое прессование (HIP)

HIP при 100–200 МПа и 1150°C повышает усталостную прочность до 30% и снижает количество микропор в литых или аддитивно изготовленных деталях.

Термообработка

Термообработка при 1120°C ±10°C с последующим быстрым охлаждением предотвращает образование интерметаллидных фаз и обеспечивает долговременную коррозионную стойкость в средах HCl + HNO₃.

Сварка суперсплавов

Сварка суперсплавов выполняется GTAW с присадкой ERNiCrMo-10 и тепловложением <1.5 kJ/mm, что позволяет сохранять скорость коррозии после сварки на уровне <0.02 mm/year.

Теплозащитное покрытие (TBC)

Покрытие TBC толщиной до 250 µm защищает компоненты ЧПУ от кислых паров и циклических тепловых нагрузок при температурах выше 800°C.

Электроэрозионная обработка (EDM)

EDM обеспечивает допуски до ±0.005 мм и шероховатость Ra <0.6 µm при обработке сложных внутренних полостей.

Глубокое сверление

Глубокое сверление позволяет получать отверстия с отношением L/D до 30:1 в трубных решётках реакторов и скрубберных узлах при подаче СОЖ через инструмент.

Испытания и анализ материала

Испытания материала включают коррозионные испытания ASTM G28, оценку межкристаллитного поражения (ASTM A262 Prac. C), испытания на растяжение (ASTM E8) и контроль твёрдости (ASTM E18).

Отраслевые применения компонентов из Hastelloy C-22

Химическая переработка

Насосы, клапаны и фитинги, работающие с хлорированными растворителями, смесями азотной и плавиковой кислот, а также потоками смешанных кислотных газов.

Очистка отходов и экологические системы

Компоненты термоокислителей, скрубберов для газов после сжигания и реакторов для опасных отходов, где одновременно присутствуют окислительные и восстановительные компоненты.