Русский

Hastelloy C-22HS

Высокопрочный никель-хром-молибденовый сплав, упрочняемый выделениями, с отличной коррозионной стойкостью и механическими свойствами. Идеален для ЧПУ-компонентов в нефтегазовой, морской, авиационной и химической промышленности.

Введение в Hastelloy C-22HS

Hastelloy C-22HS — высокопрочный коррозионностойкий никелевый суперсплав, разработанный для тяжёлых условий эксплуатации, где критичны как механические характеристики, так и химическая стойкость. Являясь дисперсионно-твердеющей (прецизионно упрочняемой) версией Hastelloy C-22, он сохраняет отличную стойкость в окислительных и восстановительных средах, одновременно обеспечивая существенно более высокий уровень прочности — до 2× по сравнению с отожжённым C-22.

Такое сочетание делает Hastelloy C-22HS особенно подходящим для деталей, обрабатываемых на ЧПУ и работающих в агрессивных средах в системах аэрокосмической отрасли, морской техники и химической переработки. Сплав широко применяется для компонентов, которым требуются размерная стабильность, стойкость к высокому давлению и устойчивость к локальным формам коррозии в жёстких средах.

Химические, физические и механические свойства Hastelloy C-22HS

Hastelloy C-22HS (UNS N07022 / ASTM B622 / B564 / NACE MR0175) упрочняется за счёт старения и демонстрирует исключительные характеристики в кислых газах (sour gas), морской воде и кислых средах, включая условия повышенного давления.

Химический состав (типовой)

Элемент	Диапазон содержания (мас.%)	Ключевая роль
Никель (Ni)	Баланс (≥58.0)	Основа сплава; коррозионная стойкость и вязкость
Хром (Cr)	20.0–22.5	Обеспечивает стойкость к окислительным средам
Молибден (Mo)	12.5–14.5	Повышает стойкость к восстановительным кислотам
Железо (Fe)	2.0–6.0	Улучшает механические свойства
Вольфрам (W)	2.5–3.5	Усиливает стойкость к локальной коррозии
Кобальт (Co)	≤2.5	Контролируется для стабильности микроструктуры
Углерод (C)	≤0.01	Предотвращает выделение карбидов в зонах термического влияния
Марганец (Mn)	≤0.5	Помогает при горячей деформации
Кремний (Si)	≤0.08	Поддерживает целостность сварного соединения
Сера (S)	≤0.02	Низкие уровни снижают риск горячих трещин

Физические свойства

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт/условие испытаний
Плотность	8.69 g/cm³	ASTM B311
Диапазон плавления	1330–1380°C	ASTM E1268
Теплопроводность	9.1 W/m·K при 100°C	ASTM E1225
Электрическое сопротивление	1.18 µΩ·m при 20°C	ASTM B193
Тепловое расширение	12.3 µm/m·°C (20–300°C)	ASTM E228
Удельная теплоёмкость	400 J/kg·K при 20°C	ASTM E1269
Модуль упругости	205 GPa при 20°C	ASTM E111

Механические свойства (растворный отжиг + старение)

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт испытаний
Предел прочности при растяжении	1035–1170 MPa	ASTM E8/E8M
Предел текучести (0.2%)	690–830 MPa	ASTM E8/E8M
Относительное удлинение	≥25% (база 25 мм)	ASTM E8/E8M
Твёрдость	280–320 HB	ASTM E10
Ударная вязкость	Сохраняет пластичность при низких температурах	ASTM E23

Ключевые характеристики Hastelloy C-22HS

Высокая прочность + коррозионная стойкость: сочетает PREN >52 и предел текучести >700 МПа, подходит для кислых газов и морских сред при высоком давлении.
Отличная технологичность: хорошо поддаётся ЧПУ-обработке, сварке и холодной деформации, особенно после растворного отжига при 1175°C и старения при 705°C в течение 8 часов.
Соответствие NACE MR0175: допускается для глубинного и подводного оборудования в средах H₂S при ограничениях твёрдости ниже 36 HRC.
Стойкость к локальной коррозии: скорость коррозии <0.01 mm/year в кипящей 15% HCl; стойкость к питтингу подтверждена испытаниями ASTM G48 (растворы хлорида железа).

Сложности и решения ЧПУ-обработки Hastelloy C-22HS

Сложности обработки

Наклёп

Состояние после старения повышает твёрдость до >300 HB, что увеличивает силы резания и снижает стойкость инструмента.

Накопление тепла

Низкая теплопроводность (<10 W/m·K) удерживает тепло на границе инструмент–деталь, ускоряя износ кромки.

Качество поверхностного слоя

Склонность к образованию нароста (BUE) при недостаточной смазке ухудшает шероховатость и размерную точность.

Оптимизированные стратегии обработки

Выбор инструмента

Параметр	Рекомендация	Обоснование
Материал инструмента	Твёрдый сплав с PVD-покрытием (K30–K40), керамика или CBN-пластины	Выдерживает повышенную твёрдость и тепловую нагрузку после старения
Покрытие	TiAlN, AlCrN (3–5 µm)	Снижает трение и тепловую деградацию
Геометрия	Сильно положительный передний угол (10–15°), притупление кромки 0.03 мм	Улучшает эвакуацию стружки и снижает риск BUE

Режимы резания (ISO 3685)

Операция	Скорость (m/min)	Подача (mm/rev)	DOC (mm)	Давление СОЖ (bar)
Черновая обработка	8–14	0.20–0.30	2.0–3.5	100–120
Чистовая обработка	15–25	0.05–0.10	0.5–1.0	120–150

Поверхностная обработка деталей из Hastelloy C-22HS после мехобработки

Горячее изостатическое прессование (HIP)

HIP повышает усталостные характеристики на ≥25% и устраняет усадочную пористость в сложных литых или аддитивно изготовленных компонентах.

Термообработка

Термообработка включает растворный отжиг при 1175°C и старение при 705°C в течение 8 часов для оптимизации прочности и коррозионной стойкости.

Сварка суперсплавов

Сварка суперсплавов с присадкой ERNiCrMo-10 и контролем межслойной температуры <100°C обеспечивает конструкционную надёжность и стойкость к охрупчиванию в зоне сварки.

Теплозащитное покрытие (TBC)

Покрытие TBC толщиной до 250 µm увеличивает ресурс деталей, работающих при 850–1000°C в агрессивных газовых потоках.

Электроэрозионная обработка (EDM)

EDM позволяет формировать прецизионные отверстия и пазы на упрочнённых деталях с допусками ±0.005 мм и Ra <0.6 µm.

Глубокое сверление

Глубокое сверление с L/D >30:1 обеспечивает прямолинейность и качество поверхностного слоя в каналах высоконапорных портов.

Испытания и анализ материала

Испытания материала включают испытания на растяжение (ASTM E8), контроль твёрдости (ASTM E18), коррозионные испытания в среде кислого газа (NACE TM0177), а также верификацию микроструктуры SEM/EDS.

Отраслевые применения компонентов из Hastelloy C-22HS

Нефтегаз

Глубинные клапаны, элементы заканчивания скважин (completion tools) и сосуды высокого давления, работающие в H₂S, CO₂ и хлоридах при высоких давлениях и температурах.