ハステロイ C-276 の温度制限

ハステロイ C-276 合金は、タングステンを含むニッケル クロム モリブデン合金であり、シリコン炭素含有量が極めて低いため、耐食性合金とみなされています。
酸化雰囲気と還元雰囲気の両方におけるほとんどの腐食性媒体の性能。
耐孔食性、隙間腐食性、耐応力腐食性を有します。 Mo、Crの含有量が多いため塩化物イオン腐食に強く、W元素により耐食性がさらに向上します。 一方、ハステロイC-276合金は、湿った塩素ガス、次亜塩素酸塩、二酸化塩素溶液に対して耐食性を持ち、塩化鉄や塩化銅などの高濃度塩化物溶液に対しても耐食性を有する数少ない材料の一つです。 さまざまな濃度の硫酸溶液に適しており、高温の濃硫酸溶液に適用できる数少ない材料の 1 つです。
ハステロイ C-276 合金の物理的特性は次のとおりです。
材料組成: 57Ni-16Cr-16Mo-5Fe-4W-2.5Co * -1Mn * -0.35V * -0.08Si * -0.01C * * 大きなマージンを表します
行政基準: UNS N10276、ASTM B575、ASME SB575、DIN/EN 2.4819
密度: 8.90g/cm3

ハステロイ C-276 合金の溶接性能は、通常のオーステナイト系ステンレス鋼の溶接性能と同様です。 C-276 を溶接する溶接方法を使用する前に、ガスタングステン アーク溶接 (GTAW)、ガスメタル アーク溶接 (GMAW)、浸漬溶接などの溶接部と熱影響部の耐食性を低下させる対策を講じる必要があります。溶接部や熱影響部の耐食性を低下させる可能性のあるアーク溶接またはその他の溶接方法。 ただし、酸素アセチレン溶接など、材料溶接部や熱影響部の炭素含有量やシリコン含有量が増加する可能性のある溶接方法は適していません[2]。
溶接継手の形状の選択は、ハステロイ C-276 合金溶接継手の ASME ボイラーおよび圧力容器コードの成功した経験を参考にすることができます。
溶接開先は加工が容易ですが、加工により加工硬化が起こるため、溶接前に加工開先を研磨する必要があります。
熱亀裂の発生を防ぐために、溶接中は適切な入熱速度を使用する必要があります。
ほとんどの腐食環境では、ハステロイ C-276 合金を溶接部品の形で適用できます。 ただし、非常に過酷な環境では、C-276 材料と溶接部品は、良好な耐食性を達成するために溶体化熱処理を受ける必要があります。
ハステロイ C-276 合金の溶接では、それ自体を溶接材料または溶加材として使用することを選択できます。 他のニッケル基合金やステンレス鋼などのハステロイ C-276 合金の溶接部に特定の成分を追加する必要があり、これらの溶接部が腐食環境にさらされる場合、溶接に使用される溶接棒またはワイヤは卑金属と同等の特性を持たなければなりません。
ハステロイ C-276 合金材料の固溶体熱処理には、次の 2 つのプロセスが含まれます。
1040度〜1150度で加熱。
2分以内に黒色状態(約400度)まで急冷し、耐食性に優れた処理材となります。 したがって、ハステロイC-276合金に応力除去熱処理を行うだけでは効果がありません。 熱処理の前に、熱処理プロセス中に炭素元素を生成する可能性のある合金表面の油汚れなどの汚れをすべて洗浄する必要があります。
ハステロイ C-276 合金の表面は、溶接または熱処理中に酸化物を生成し、合金内の Cr 含有量が減少し、耐食性に影響を与えます。 したがって、表面の洗浄が必要です。 ステンレス製のワイヤーブラシや砥石などを使用し、硝酸とフッ酸を適量混合した液に浸漬して酸洗し、清水で洗い流します。
テスト結果と分析
C-276 合金パイプの粒成長に対する熱処理温度の影響。 冷間圧延されたC-276合金のシームレスパイプを1040〜1200度で10分間保持した後の長手方向の微細組織を図1に示します。1040〜1200度の範囲で熱処理した後の組織は、次のとおりです。 、C-276合金の回収と再結晶が完了しました。 1040度での熱処理後、結晶粒サイズはより小さくなり、結晶粒内に多数の双晶が存在します。 熱処理温度が上昇すると、粒子は徐々に成長します。 熱処理温度が1080〜1160度の場合、結晶粒径は比較的均一です。 1200 度での熱処理中に、個々の粒子の顕著な成長が発生しました。
5、10、20、および30分間の絶縁中のC-276合金の粒径に対する熱処理温度の影響。 同じ保持時間では、熱処理温度の上昇に伴って結晶粒径が徐々に大きくなり、結晶粒成長の傾向も同様であることがわかります。 1040 度から 1080 度の温度範囲では粒子成長が速くなりますが、1080 度から 1160 度の範囲では粒子成長が遅くなり、1160 度から 1200 度の温度では再び加速します。
粒界界面エネルギーの減少は、粒成長の主な原動力です。 粒子成長プロセス中、粒子サイズの増加は総粒界領域の減少に対応し、その結果、系の総界面エネルギーが減少します。 粒成長速度は粒界移動機構に関係しており、粒界移動速度は熱活性化プロセスである温度と密接な関係がある。 大角度粒界移動速度 M と温度 T の関係は、Arre henius の関係 (2426)、つまり M=Mg exp (- QR/T) の式: M を満たします。M は定数です。 Q は粒界移動の見かけの活性化エネルギー、kJ/mol; R は気体定数、J/(mol · K); T は熱力学温度、K です。
粒界の移動速度 v と駆動圧力 P の関係は次のとおりです。 v= MP。ここで、M は粒界の移動度です。 そして P=y,/D、ここで y. は界面エネルギー、D は粒子直径です。 dD/dt を積分すると、D=y、Mt は式 (1) を式 (2) に置き換えることができ、時間 t が一定であると仮定すると、D '= が得られます。 A exp (- QR/T) ここで、A は定数 A=y, M です。式 (3) の両辺の対数を取ると、次の結果が得られます: InD=1/2InA-Q/( 2RT)、ここで Q は粒界移動の見かけの活性化エネルギー、kJ/mol; R は気体定数、J/(mol · K); T は熱力学温度 K です。InD は 1/T と線形関係があることがわかります。
図3に示すように、1040-1200度で5-30分間断熱した後のC-276合金シームレスパイプの平均粒径を計算し、上記の式（4）に従って回帰分析を実行します。図 3 から、異なる保持時間での直線フィッティング曲線は互いにほぼ平行であることがわかります。 この結果より、保持時間が 10 分の場合、結晶粒径 D と熱処理温度 T の関係は lnD=0.5lnA-1.887 × 式(5)より、 1040-1200度で10分間絶縁した後のC-276合金の粒界移動の見かけの活性化エネルギーは313.77kJ/molであり、マトリックス格子内の純ニッケルの自己拡散活性化エネルギーよりも高い(約 285.1kJ/mol) (27)。 これは主に、C-276 合金にはより多くの合金元素が含まれており、粒子成長の活性化エネルギーが増加し、粒子成長が抑制されるためです。