UNS N10276 Hastelloy C276: دليل شامل

خصائص المواد

التكوين الكيميائي

UNS N10276 Hastelloy C276 is a nickel – based superalloy with a complex and carefully balanced chemical composition. النيكل (\(Ni\)) forms the base, موجود في أكبر نسبة. إلى جانب النيكل, أنه يحتوي على كميات كبيرة من الموليبدينوم (\(شهر), 15 – 17%), الكروم (\(cr ), 14.5 – 16.5%), و Tungsten (\(ث ), 3 – 4.5%). كميات أصغر من الحديد (\(في), 4 – 7%), الكربون (\(ج ), 0.010% الأعلى), السيليكون (\(و), 0.08% الأعلى), المنغنيز (\(mn ), 1% الأعلى), الفسفور (\(ص ), 0.04% الأعلى), الكبريت (\(ق ), 0.03% الأعلى), والكوبالت (\(شارك), 2.5% الأعلى) هي أيضا جزء من مكياجها. مزيج من هذه العناصر يعطي Hastelloy C276 خصائصه الفريدة. على سبيل المثال, يساهم محتوى الموليبدينوم العالي في مقاومة التآكل الرائعة وتآكل الشقوق, بينما يعزز الكروم مقاومة التآكل العامة في كل من التأكسد وغير المؤكسد – البيئات المؤكسدة.

الخصائص الفيزيائية

كثافة: Hastelloy C276 لديه كثافة تقريبًا 8.89 ز/سم. هذه الكثافة العالية نسبيًا نموذجية للنيكل – سبيكة قائمة على أساسها ومن المهم مراعاتها في التطبيقات التي يكون فيها الوزن عاملاً, كما هو الحال في بعض المكونات الفضائية أو البحرية.
نقطة الانصهار: لديها نطاق ذوبان من 1325 – 1370 درجة مئوية (2417 – 2498 ° f). تتيح هذه نقطة الانصهار العالية استخدامها في التطبيقات التي تنطوي على ارتفاع – عمليات درجة الحرارة.
الموصلية الحرارية: الموصلية الحرارية لـ Hastelloy C276 معتدلة, مما يعني أنه يمكن نقل الحرارة بمعدل مناسب للتطبيقات التي يجب أن يتم فيها التحكم في تبديد الحرارة أو نقل الحرارة, كما هو الحال في المبادلات الحرارية داخل نباتات المعالجة الكيميائية.
معامل التمدد الحراري: لديها معامل تمدد حراري محدد, وهو أمر مهم لحساب التطبيقات التي ستخضع فيها المواد لتغيرات درجات الحرارة. تضمن هذه الخاصية أن تحافظ المادة على سلامتها واستقرارها الأبعاد أثناء دورات التدفئة والتبريد.
المقاومة الكهربائية: Hastelloy C276 لديه مقاومة كهربائية من حولها 1.229 µΩ · م. يمكن أن تكون هذه الخاصية حاسمة في التطبيقات التي تكون فيها الموصلية أو المقاومة الكهربائية عاملاً, كما هو الحال في بعض المكونات الكهربائية أو في البيئات التي يجب إدارة التفاعلات الكهربائية.
الخصائص المغناطيسية: إنه في الأساس غير – مغناطيسي, مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي يجب تجنب التداخل المغناطيسي, كما هو الحال في بعض الأجهزة الطبية أو في تصنيع المعدات الإلكترونية الحساسة.

الخصائص الميكانيكية

قوة الشد: في حالة الصلب, Hastelloy C276 لديه الحد الأدنى من قوة الشد في نهاية المطاف 690 MPA (100 KSI). تتيح لها قوة الشد العالية هذه تحمل قوى السحب المهمة دون كسر, مما يجعلها مناسبة للمكونات الهيكلية في مختلف الصناعات.
قوة العائد: قوة العائد (0.2% الإزاحة) عادة ما يكون حوله 310 MPA (45 KSI) في الدولة الصلب. يشير هذا إلى مستوى الإجهاد الذي تبدأ فيه المادة في التشوه.
استطالة: لديها الحد الأدنى من الاستطالة عند استراحة 40%, الذي يظهر ليونة جيدة. This property allows the material to be formed into various shapes through processes like forging, المتداول, or bending without cracking.
صلابة: The hardness of Hastelloy C276, measured on the Rockwell B scale, عادة ما يكون حوله 100 RB minimum. Hardness is an important property as it affects the material’s wear resistance and its ability to withstand indentation and scratching.
مقاومة التعب: Hastelloy C276 exhibits good fatigue resistance, meaning it can withstand repeated cyclic loading without failure. هذا يجعلها مثالية للمكونات التي تخضع لتقلبات الإجهاد المستمرة, كما في أجزاء الآلات الدوارة.
مقاومة زحف: في درجات حرارة مرتفعة, يظهر Hastelloy C276 مقاومة زحف معقولة. الزحف البطيء, وقت – تشوه تابع للمواد تحت حمولة ثابتة. في التطبيقات التي تتعرض فيها المادة لدرجات حرارة عالية والإجهاد لفترات طويلة, كما في بعض أجزاء المفاعلات الكيميائية, مقاومة الزحف أمر بالغ الأهمية للحفاظ على سلامة المكون.

خصائص أخرى

مقاومة التآكل: تشتهر Hastelloy C276 بمقاومة التآكل المتميزة. يمكن أن تقاوم التآكل في مجموعة واسعة من البيئات العدوانية, بما في ذلك كل من الأحماض المؤكسدة والحد. على سبيل المثال, إنه يظهر مقاومة ممتازة لحمض الكبريتيك, حمض الهيدروكلوريك, وحمض الفوسفوريك, حتى بتركيزات عالية ودرجات حرارة مرتفعة.
مقاومة الأكسدة: لديها مقاومة للأكسدة جيدة حتى تقريبا 1800 ° f (982 درجة مئوية). تتيح هذه الخاصية استخدامها في التطبيقات التي تعرضها عالية – من المتوقع أجواء أكسدة درجة الحرارة, كما في بعض أجزاء الأفران الصناعية.
الإجهاد تآكل التآكل المقاومة: سبيكة مقاومة للغاية لتكسير تآكل الإجهاد (SCC), خاصة في كلوريد – تحتوي على بيئات. SCC هي ظاهرة حيث تشققات مادية تحت الإجراء المشترك من الإجهاد الشد وبيئة تآكل. في صناعة النفط والغاز, حيث الكلوريد – الملحي الغني شائع, مقاومة SCC لـ Hastelloy C276 تجعلها مادة مفضلة للعديد من المكونات.
تحرض المقاومة: بسبب ارتفاع محتوى الموليبدينوم, Hastelloy C276 لديه مقاومة تحولى ممتازة. Pitting is a localized form of corrosion that can lead to the formation of small holes or pits in the material surface. في تطبيقات مياه البحر, على سبيل المثال, where pitting corrosion is a major concern, Hastelloy C276 can provide long – term reliability.
مقاومة التآكل بين الحبيبية: The low carbon content of Hastelloy C276 minimizes carbide precipitation during welding and heat treatment processes. هذا, in turn, gives the alloy good intergranular corrosion resistance. Intergranular corrosion occurs along the grain boundaries of a material and can severely degrade its mechanical properties.

التطبيقات

المعالجة الكيميائية

في صناعة المعالجة الكيميائية, يستخدم Hastelloy C276 في مجموعة واسعة من التطبيقات. يستخدم عادة في بناء المفاعلات الكيميائية, المبادلات الحرارية, وأنظمة الأنابيب. على سبيل المثال, في إنتاج المواد الكيميائية العضوية, حيث تتورط المواد المتفاعلة والمنتجات شديدة التآكل, يمكن لمفاعلات Hastelloy C276 مقاومة البيئة الكيميائية القاسية, ضمان طويل – تشغيل المدى وتقليل مخاطر التسريبات أو الفشل. في نباتات إنتاج حمض الكبريتيك, يتم استخدام المبادلات الحرارية المصنوعة من Hastelloy C276 لنقل الحرارة بين تيارات العمليات المختلفة مع مقاومة التأثيرات المسببة لحمض الكبريتيك بتركيزات ودرجات حرارة مختلفة.

صناعة النفط والغاز

تعتمد صناعة النفط والغاز أيضًا بشكل كبير على Hastelloy C276. يتم استخدامه في خطوط الأنابيب تحت سطح البحر, مكونات رأس البئر, والصمامات. تحتاج خطوط أنابيب تحت سطح البحر إلى مقاومة الآثار المسببة للتآكل لمياه البحر, وكذلك أي مواد تآكل موجودة في النفط أو الغاز المنقولة, مثل كبريتيد الهيدروجين (\(H_2S )) والكلوريد. Hastelloy C276’s excellent corrosion resistance, including resistance to \(H_2S ) stress corrosion cracking, makes it a suitable material for these critical applications. Wellhead components, which are exposed to high – ضغط, corrosive fluids, also benefit from the use of Hastelloy C276 to ensure reliable operation in challenging downhole conditions.

Pollution Control

In pollution control applications, Hastelloy C276 is used in flue gas desulfurization (FGD) الأنظمة. FGD systems are designed to remove sulfur dioxide (\(SO_2\)) من غازات محطات الطاقة والغلايات الصناعية. تتضمن العملية التعرض لبيئات تآكل للغاية, بما في ذلك ضباب حمض الكبريتيك والكلوريد – تحتوي على حلول. يستخدم Hastelloy C276 في بناء أبراج الامتصاص, يكرر – سخانات, والمشجعين في أنظمة FGD بسبب قدرتها على مقاومة التآكل في هذه الظروف العدوانية, وبالتالي ضمان كفاءة وطويلة – تشغيل مصطلح معدات التحكم في التلوث.

صناعة اللب والورق

في صناعة اللب والورق, يستخدم Hastelloy C276 في المعدات التي تتلامس مع المواد الكيميائية المسببة للتآكل أثناء اللب والورق – صنع العمليات. على سبيل المثال, في الهضم حيث يتم طهي رقائق الخشب مع مواد كيميائية لكسرها إلى اللب, يمكن أن تسبب البيئة الكيميائية القاسية تآكلًا شديدًا. يستخدم Hastelloy C276 في بناء بطانات الهاضم والمكونات الأخرى لمقاومة التآكل والحفاظ على سلامة المعدات. كما أنه يستخدم في نباتات التبييض, حيث وجود الكلور – عوامل التبييض القائمة على خلق جو شديد التآكل, ويمكن لـ Hastelloy C276 تحمل هذه الظروف أفضل من العديد من المواد الأخرى.

الأدوية

تتطلب صناعة الأدوية مواد تآكل كلاهما – مقاومة وتلبية معايير نقاء صارمة. يستخدم Hastelloy C276 في سفن المعالجة الصيدلانية, الأنابيب, والتجهيزات. في إنتاج الأدوية, غالبًا ما تتضمن العملية استخدام المواد الكيميائية والمذيبات المسببة للتآكل. يضمن Hastelloy C276 عدم تآكل الجهاز وتلوث المنتجات الصيدلانية, مع الحفاظ أيضًا على سلامتها الهيكلية بمرور الوقت. إن قدرتها على التنظيف وتعقيمها بسهولة تجعلها مناسبة للاستخدام في مرافق التصنيع الصيدلانية.

معالجة الأغذية

في معالجة الأغذية, حيث تكون المقاومة للنظافة والمقاومة للتآكل أمرًا بالغ الأهمية, يستخدم Hastelloy C276 في معدات مثل المبادلات الحرارية, الصمامات, والأنابيب. The food processing environment can be corrosive due to the presence of acidic or alkaline food products, وكلاء التنظيف, and sanitizers. Hastelloy C276’s corrosion resistance ensures that the equipment does not leach harmful substances into the food products, while also providing long – lasting performance. It can withstand the repeated cleaning and sanitization processes required in the food industry without corroding or degrading.

الفضاء

Although less common than in some other industries, يمكن استخدام Hastelloy C276 في بعض تطبيقات الفضاء. على سبيل المثال, في المكونات التي تتعرض لبيئات التآكل, كما هو الحال في بعض أجزاء محركات الطائرات حيث الساخنة, الغازات المسببة للتآكل موجودة, أو في أنظمة الوقود الفضائية حيث قد يحتوي الوقود على كميات ضئيلة من المواد المسببة للتآكل. قوتها العالية, مقاومة التآكل, والقدرة على الحفاظ على خصائصها في درجات حرارة مرتفعة تجعلها خيارًا قابلاً للتطبيق لتطبيقات الفضاء المتخصصة هذه.

التطبيقات البحرية

في التطبيقات البحرية, يستخدم Hastelloy C276 على نطاق واسع. It is used in shipbuilding for components such as propeller shafts, seawater piping systems, and marine hardware. Seawater is a highly corrosive medium, containing salts, dissolved oxygen, and other corrosive agents. Hastelloy C276’s excellent corrosion resistance, especially its resistance to pitting and crevice corrosion in seawater, makes it a reliable choice for marine applications. Propeller shafts made of Hastelloy C276 can withstand the abrasive and corrosive forces of seawater, ensuring smooth operation of the ship’s propulsion system over long periods.

تقنيات التصنيع

صب

الصب هي واحدة من الطرق المستخدمة لتشكيل Hastelloy C276. في هذه العملية, يتم سكب Hastelloy C276 في قالب من الشكل المطلوب. تتطلب نقطة الانصهار العالية للسبائك التحكم الدقيق في درجة حرارة الصب. يمكن استخدام الصب لإنتاج مجمع – المكونات على شكل, مثل بعض أجزاء المفاعلات الكيميائية أو المراوح البحرية. لكن, من المهم ضمان التبريد والتصلب المناسبين لتجنب العيوب مثل المسامية.

تزوير

يتضمن التزوير تشكيل Hastelloy C276 من خلال تطبيق قوى الضغط. يمكن أن يكون هذا ساخنًا (في درجات حرارة مرتفعة) أو بارد. غالبًا ما يفضل التزوير الساخن لأنه يسمح بتشكيل أفضل بسبب انخفاض قوة المادة في درجات حرارة عالية. مكونات Hastelloy C276 المزورة, مثل الأعمدة والتروس, يمكن أن يكون لها خصائص ميكانيكية محسّنة مقارنة بمكونات المصبوب حيث يمكن لعملية التزوير مواءمة بنية الحبوب للمادة, تعزيز قوتها ومقاومة التعب.

اللحام

يتطلب اللحام Hastelloy C276 دراسة متأنية. يمكن لحام السبائك باستخدام طرق اللحام الشائعة مثل غاز تنغستن الخامل (تيغ) اللحام, الغاز الخامل المعدني (أنا) اللحام, ولحام القوس المعدني المحمي (smaw). لكن, بسبب تكوينه الكيميائي, يجب اتخاذ احتياطات خاصة. على سبيل المثال, يجب تجنب مدخلات الحرارة المفرطة أثناء اللحام لمنع هطول الأمطار كربيد, والتي يمكن أن تقلل من مقاومة التآكل للمفصل الملحوم. بريد – قد تكون هناك حاجة أيضًا إلى معالجة حرارة اللحام في بعض الحالات لتخفيف الإجهاد وتحسين خصائص المنطقة الملحومة.

الآلات

يمكن أن يكون Machining Hastelloy C276 تحديًا بسبب قوته العالية والعمل – خصائص تصلب. غالبًا ما تكون أدوات القطع ومعلمات الآلات مطلوبة. عالي – سرعة الصلب أو كربيد – أدوات مائلة شائعة الاستخدام. عمليات الآلات مثل الدوران, الطحن, وتستخدم الحفر لإنشاء أبعاد وميزات دقيقة على مكونات Hastelloy C276, كما هو الحال في إنتاج أجزاء لصناعة النفط والغاز أو في تصنيع الأجهزة الطبية.

المعالجة الحرارية

Heat treatment of Hastelloy C276 is mainly used to relieve stress, improve ductility, or control the microstructure. Annealing is a common heat treatment process. The alloy is typically annealed at temperatures around 1121 درجة مئوية (2050 ° f) and then rapidly quenched. This helps to dissolve any precipitates that may have formed during previous manufacturing processes and restores the material’s optimal properties, such as its corrosion resistance and ductility.

العمل البارد

Cold working involves deforming the Hastelloy C276 at room temperature. يمكن أن تزيد هذه العملية من قوة وصلابة المادة من خلال العمل – تصلب. المتداول البارد, على سبيل المثال, يستخدم لإنتاج أوراق وشرائط من Hastelloy C276 مع سماكة محددة وتشطيبات سطحية. لكن, يمكن أن يقلل العمل البارد المفرط من ليونة المادة, لذلك يجب التحكم بعناية العملية.

العمل الساخن

يتم تنفيذ العمل الساخن في درجات حرارة مرتفعة أعلى من درجة حرارة إعادة التبلد في Hastelloy C276. تسمح هذه العملية بتشوه أسهل للمادة مقارنة بالعمل البارد. المتداول الساخن, تزوير, and extrusion are examples of hot – working processes. Hot working can improve the mechanical properties of the alloy by refining the grain structure and reducing internal stresses.

المعالجة السطحية

Surface treatment of Hastelloy C276 can be done to further enhance its corrosion resistance or to improve its appearance. الطلاء الكهربائي, على سبيل المثال, can be used to deposit a thin layer of a more corrosion – resistant metal on the surface of Hastelloy C276 components. Passivation is another common surface treatment method. In passivation, the surface of the alloy is treated with a chemical solution to form a thin, protective oxide layer, which can further improve its corrosion resistance.

دراسات الحالة

Chemical Reactor Linings

A chemical plant was producing a variety of organic chemicals using highly corrosive reactants. The previous reactor linings, made of a different material, were experiencing frequent corrosion failures, leading to production downtime and costly repairs. After switching to Hastelloy C276 linings, the corrosion rate decreased significantly. In a five – year period, the number of corrosion – related shutdowns dropped from an average of three per year to only one. The cost savings from reduced maintenance and increased production uptime were substantial, demonstrating the effectiveness of Hastelloy C276 in such a harsh chemical environment.

Oil Refinery Components

In an oil refinery, the components in the desalination unit were constantly exposed to a corrosive mixture of oil, ماء, and salts. The original carbon – steel components were suffering from severe corrosion, with some parts needing to be replaced every few months. When these components were replaced with ones made of Hastelloy C276, the service life increased dramatically. The new components lasted for over three years without significant corrosion, reducing maintenance costs and ensuring more reliable operation of the desalination unit.

Flue Gas Desulfurization Systems

A power plant’s flue gas desulfurization system was experiencing corrosion problems in the absorption tower. The combination of sulfuric acid mist and chloride – containing solutions was causing rapid corrosion of the tower’s interior. After installing Hastelloy C276 panels in the absorption tower, the corrosion rate was reduced to a negligible level. The plant was able to operate the FGD system continuously for over four years without major maintenance due to corrosion, resulting in improved environmental performance and reduced operational costs.

Pulp Mill Equipment

A pulp mill was using equipment made of stainless steel in its digester and bleach plant. لكن, the stainless steel was not able to withstand the highly corrosive chemicals used in the pulping and bleaching processes. After replacing the key components with Hastelloy C276, the equipment’s lifespan increased significantly. In the digester, the Hastelloy C276 linings lasted for more than five years, compared to less than two years for the previous stainless – steel linings. This led to reduced equipment replacement costs and increased production efficiency in the pulp mill.

Pharmaceutical Processing Vessels

A pharmaceutical company was facing issues with contamination of its products due to corrosion of the processing vessels. The previous material used was not resistant to the corrosive solvents and chemicals used in the drug – making process. After switching to Hastelloy C276 processing vessels, the problem of contamination was eliminated. كما أظهرت السفن أي علامات على التآكل بعد عدة سنوات من الاستخدام, ضمان نقاء وجودة المنتجات الصيدلانية وتقليل مخاطر استدعاء المنتج.

حماية التآكل البحري

كان حوض بناء السفن يبني سفينة جديدة وأراد ضمان فترة طويلة – حماية تآكل مصطلح لنظام أنابيب مياه البحر. باستخدام أنابيب Hastelloy C276, كانوا قادرين على منع التآكل حتى في البيئة البحرية القاسية. أكثر من عشرة – year period, لم تُظهر أنابيب Hastelloy C276 أي علامات على التآكل أو التآكل, while other vessels in the same fleet with different piping materials experienced significant corrosion and required frequent repairs. This not only saved maintenance costs but also improved the overall reliability of the ship’s seawater systems.