Сплав ALLOY C22, UNS N06022, 2.4602, HASTELLOY® C22 - никелевый сплав

Сплав ALLOY C22, UNS N06022, 2.4602, HASTELLOY® C-22 - НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ ПО ASTM B 574-18 I DIN 17750:2021

Alloy C22, 2.4602, Hastelloy® C-22 – описание

Alloy C-22 (N06022) — это сплав никеля, хрома и молибдена, разработанный в 1985 году с целью получения лучшей термостойкости, чем у сплава Alloy C-276, и лучшей стойкости к точечной коррозии, коррозии с образованием трещин и коррозионному растрескиванию под напряжением в хлоридной среде, чем у сплава C-4. Поскольку молибден и вольфрам играют противоположную хрому роль в средах не окисляющих кислот по сравнению с окисляющими, в сплаве C-22 эти элементы находятся в равновесии, что позволяет ему работать в широком диапазоне коррозионных сред.

Применение

Alloy C-22 используется в производстве уксусной кислоты, целлофана, пестицидов, фосфорной кислоты, в системах хлорирования, системах электролитической гальваники, в скрубберах выхлопных газов, скрубберах фтористого водорода, геотермальных скважинах, при переработке ядерного топлива, в системах окисления, в пластинчатых и трубчатых теплообменниках, в холодильных установках для углекислого газа, в устройствах для сульфирования и при переработке сложных смесей кислот.

Alloy C22, Hastelloy® C-22 — физические и механические свойства

Физические свойства при комнатной температуре:

• Плотность: 8,7 г/см³
• Температура плавления: 1357-1400°C

Коэффициент теплового расширения при повышенной температуре, от 20 °C до:

• 100 °C: 12,4 мкм/м⋅K
• 300 °C: 12,6 мкм/м⋅K
• 400 °C: 13,1 мкм/м⋅K
• 500 °C: 13,7 мкм/м⋅K
• 600 °C: 14,3 мкм/м⋅K
• 700 °C: 14,9 мкм/м⋅K
• 800 °C: 15,5 мкм/м⋅K
• 900 °C: 15,9 мкм/м⋅K

Удельная теплоемкость при повышенной температуре:

• 0 °C: 414 Дж/кг⋅К
• 100 °C: 423 Дж/кг⋅К
• 200 °C: 444 Дж/кг⋅К
• 300 °C: 460 Дж/кг⋅К
• 400 °C: 476 Дж/кг⋅К
• 500 °C: 485 Дж/кг⋅К
• 600 °C: 514 Дж/кг⋅К

Коэффициент выравнивания температур при повышенной температуре:

• 20 °C: 2,7 10^–6⋅м²/с
• 100 °C: 3,0 10^–6⋅м²/с
• 200 °C: 3,5 10^–6⋅m²/с
• 300 °C: 3,9 10^–6⋅м²/с
• 400 °C: 4,2 10^–6⋅м²/с
• 500 °C: 4,6 10^–6⋅м²/с
• 600 °C: 4,8 10^–6⋅м²/с

Коэффициент теплопроводности при повышенной температуре:

• 20 °C: 10,1 Вт/м · K
• 100 °C: 11,1 Вт/м · K
• 200 °C: 13,4 Вт/м · K
• 300 °C: 15,5 Вт/м · K
• 400 °C: 17,5 Вт/м · K
• 500 °C: 19,5 Вт/м · K
• 600 °C: 21,3 Вт/м · K

Электрическое сопротивление при повышенной температуре:

• 20 °C: 1,14 мОм·м
• 200 °C: 1,24 мОм·м
• 400 °C: 1,26 мОм·м
• 600 °C: 1,28 мОм·м

Модуль продольной упругости при повышенной температуре:

• 20 °C: 206 ГПа
• 200 °C: 197 ГПа
• 300 °C: 191 ГПа
• 400 °C: 185 ГПа
• 500 °C: 179 ГПа
• 600 °C: 174 ГПа
• 700 °C: 168 ГПа
• 800 °C: 160 ГПа
• 900 °C: 152 ГПа
• 1000 °C: 144 ГПа

Прочностные характеристики плит из сплава 2.4602 после термообработки, обозначенной как F69 в DIN 17750:2021:

• Предел пластичности: >310 МПа
• Прочность на разрыв: >690 МПа
• Удлинение: >45 %
• Твердость HBW: >240

Типичные прочностные характеристики листов толщиной 0,71-3,2 мм из сплава Hastelloy® C-22 в пересыщенном состоянии по заявлению производителя:

• 20 °C:
  • Предел текучести: 407 МПа
  • Прочность при растяжении: 800 МПа
  • Относительное удлинение: 57 %
• 316°C:
  • Предел пластичности: 290 МПа
  • Прочность при растяжении: 676 МПа
  • Удлинение: 62 %
• 427 °C:
  • Предел пластичности: 28 МПа
  • Прочность при растяжении: 655 МПа
  • Относительное удлинение: 67 %
• 538 °C:
  • Предел текучести: 276 МПа
  • Прочность при растяжении: 627 МПа
  • Относительное удлинение: 61 %
• 649 °C:
  • Предел текучести: 248 МПа
  • Прочность при растяжении: 586 МПа
  • Относительное удлинение: 65 %
• 760 °C:
  • Предел текучести: 241 МПа
  • Прочность при растяжении: 524 МПа
  • Относительное удлинение: 63 %

Типичные прочностные характеристики плит толщиной 6,4-19 мм из сплава Hastelloy® C-22 в пересыщенном состоянии по заверениям производителя:

• 20 °C:
  • Предел пластичности: 372 МПа
  • Прочность при растяжении: 786 МПа
  • Относительное удлинение: 62 %
  • Модуль упругости при растяжении: 206 ГПа
• 316 °C:
  • Предел текучести: 248 МПа
  • Прочность при растяжении: 655 МПа
  • Относительное удлинение: 68 %
  • Модуль упругости при растяжении: 190 ГПа
• 427 °C:
  • Предел текучести: 241 МПа
  • Прочность при растяжении: 634 МПа
  • Относительное удлинение: 68 %
• 538 °C:
  • Предел пластичности: 234 МПа
  • Прочность при растяжении: 607 МПа
  • Относительное удлинение: 67 %
  • Модуль упругости при продольном растяжении: 177 ГПа
• 649 °C:
  • Предел пластичности: 221 МПа
  • Прочность при растяжении: 572 МПа
  • Относительное удлинение: 69 %
• 760 °C:
  • Предел текучести: 214 МПа
  • Прочность при растяжении: 534 МПа
  • Относительное удлинение: 68 %

Типичные прочностные характеристики прутков толщиной 13-50 мм из сплава Hastelloy® C-22 в пересыщенном состоянии по заявлению производителя:

• 20 °C:
  • Предел текучести: 359 МПа
  • Прочность при растяжении: 765 МПа
  • Относительное удлинение: 70 %
• 316°C:
  • Предел пластичности: 234 МПа
  • Прочность при растяжении: 634 МПа
  • Относительное удлинение: 79 %
• 427 °C:
  • Предел пластичности: 214 МПа
  • Прочность при растяжении: 614 МПа
  • Относительное удлинение: 79 %
• 538 °C:
  • Предел текучести: 200 МПа
  • Прочность при растяжении: 579 МПа
  • Относительное удлинение: 80 %
• 649 °C:
  • Предел текучести: 193 МПа
  • Прочность при растяжении: 552 МПа
  • Относительное удлинение: 80 %
• 760 °C:
  • Предел текучести: 200 МПа
  • Прочность при растяжении: 496 МПа
  • Относительное удлинение: 77 %

Ударная вязкость пластин из сплава Hastelloy® C-22 в пересыщенном состоянии:

• -195 °C: 353 Дж
• 20 °C: 351 Дж

Устойчивость к коррозии

Alloy C-22 обладает очень хорошей стойкостью к окислению и исключительной стойкостью к точечной коррозии, щелевой коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением в хлоридных средах. Он эффективно противостоит воздействию водных сред, включая влажный хлор и смеси, содержащие азотную кислоту или смеси кислот с хлорид-ионами. Сплав является очень универсальным и особенно хорошо подходит для сред, в которых чередуются окислительные и восстановительные условия. Он также используется в качестве универсального материала в сварке благодаря своей стойкости к коррозии в зоне термического влияния сварного шва.

Точечная коррозия в хлоридной среде — очень хорошая стойкость. Критическая температура появления точечной коррозии в 6% растворе FeCl₃ при 24-часовом испытании составляет 70°C — почти в два раза больше, чем для сплава C-4. Для смеси 11,5% H₂SO₄ + 1,2% HCl + 1% FeCl₃ + 1% CuCl₂ эта температура составляет 120°C.

Коррозионное растрескивание под напряжением в хлоридной среде — очень хорошая стойкость. Испытание в кипящем 45% растворе хлорида магния (в соответствии с ASTM G 36) показало отсутствие трещин после 1008 часов испытаний.

Коррозионное растрескивание под напряжением в других средах — хорошая стойкость. Испытания с двухточечным изгибом образцов привели к растрескиванию после 1000 часов испытаний в 1% растворе HCl и отсутствию растрескивания после 12 месяцев испытаний в 4,7% ZnBr₂ и 43% CaBr₂. Все испытания проводились при температуре 204 °C.

Скорость коррозии в других коррозионных средах:

• Уксусная кислота (CH₃COOH) 99%, кипящая: 0 мм/год
• Хлорид железа (FeCl₃) 10%, кипение: 0,025 мм/год
• Муравьиная кислота (CH₂O₂) 88%, кипящая: 0,0125 мм/год
• Соляная кислота (HCl) 1%, кипящая: 0,075 мм/год
• ^ 1,5%, кипение: 0,35 мм/год
• ^ 2%, при температуре 90 °C: 0 мм/год
• ^ 2%, кипение: 1,525 мм/год
• ^ 2,5%, при температуре 90°C: 0,0125 мм/год
• ^ 2,5%, кипение: 3,525 мм/год
• ^ 10%, кипение: 10 мм/год
• ^ 1% + 42 г/л Fe₂(SO₄)₃, при температуре 93 °C: 0,05 мм/год
• ^ 5% + 42 г/л Fe₂(SO₄)₃, при температуре 66 °C: 0,05 мм/год
• ^ 5% + 2% HF, при температуре 70°C: 1,475 мм/год
• Фтористоводородная кислота (HF) 2%, при температуре 70°C: 0,225 мм/год
• ^ 5%, при температуре 70 °C: 0,35 мм/год
• Пятиокись фосфора (P₂O₅) 38%, при температуре 85°C: 0,05 мм/год
• ^ 44%, при температуре 116 °C: 0,525 мм/год
• ^ 52%, при температуре 116 °C: 0,275 мм/год
• ^ 38% + 200 ppm Cl, при температуре 85°C: 0,025 мм/год
• ^ 38% + 2% HF, при температуре 85°C: 0,175 мм/год
• Азотная кислота (HNO₃) 10%, кипящая: 0,0125 мм/год
• ^ 65%, кипение: 3,35 мм/год
• ^ 5% + 6% HF, при температуре 60°C: 1,225 мм/год
• ^ 5% + 25% H₂SO₄ + 4% NaCl, кипяток: 0,3 мм/год
• ^ 5% + 1% HCl, кипяток: 0,0125 мм/год
• ^ 5% + 2,5% HCl, кипяток: 0,05 мм/год
• ^ 9% + 15,8% HCl, при температуре 52°C: 0,1 мм/год
• Серная кислота (H₂SO₄) 2%, при температуре 66°C: 0 мм/год
• ^ 2%, кипение: 0,125 мм/год
• ^ 5%, при температуре 79 °C: 0,0125 мм/год
• ^ 5%, кипение: 0,225 мм/год
• ^ 10%, кипение: 0,3 мм/год
• ^ 20%, при температуре 66°C: 0,0125 мм/год
• ^ 20%, при температуре 79°C: 0,025 мм/год
• ^ 20%, кипение: 0,825 мм/год
• ^ 30%, при температуре 66 °C: 0,0125 мм/год
• ^ 30%, при температуре 79 °C: 0,075 мм/год
• ^ 30%, кипение: 1,6 мм/год
• ^ 40%, при температуре 38°C: 0,0125 мм/год
• ^ 40%, при температуре 66 °C: 0,0125 мм/год
• ^ 40%, при температуре 79 °C: 0,225 мм/год
• ^ 50%, при температуре 38 °C: 0,0125 мм/год
• ^ 50%, при температуре 66 °C: 0,025 мм/год
• ^ 50%, при температуре 79 °C: 0,4 мм/год
• ^ 60%, при температуре 38°C: 0,0125 мм/год
• ^ 70%, при температуре 38 °C: 0 мм/год
• ^ 80%, при температуре 38 °C: 0 мм/год
• ^ 5% + 0,1% HCl, кипяток: 0,65 мм/год
• ^ 5% + 0,5% HCl, кипящий: 1,525 мм/год
• ^ 10% + 1% HCl, при температуре 70°C: 0,0125 мм/год
• ^ 10% + 1% HCl, при температуре 90°C: 2,35 мм/год
• ^ 10% + 1% HCl, кипяток: 5,625 мм/год
• ^ 10% + 2% HF, кипение: 0,725 мм/год
• ^ 25% + 200 ppm Cl^-, при температуре 70°C: 0,275 мм/год
• ^ 25% + 200 ppm Cl^-, кипение: 5,375 мм/год
• ^ 12% + 1,2% HCl + 1% FeCl₃ + 1% CuCl₂, кипение: 0,075 мм/год
• ^ 23% + 1,2% HCl + 1% FeCl₃ + 1% CuCl₂, кипение: 0,2 мм/год
• ^ 50% + 42 г/л Fe₂(SO₄)₃ (ASTM G 28A), кипение: 1 мм/год
• Фосфорная кислота (H₃PO₄) 108%, при температуре 280°C: 2,6 мм/год
• ^ 112%, при температуре 280 °C: 3,9 мм/год
• ^ 112%, при температуре 280 °C: 3,9 мм/год

Сварка

Alloy C-22 обладает хорошей свариваемостью. Он используется в качестве универсального сварочного материала благодаря своей коррозионной стойкости в сварных зонах. В литературе приводятся примеры использования сплава Alloy C22 для восстановления корродированных сварных швов в устройстве для смешивания отбеливателя в бумажной фабрике из сплава Alloy C-276. Относится к группе сварки 43 (согласно ISO 15608).

Термическая обработка, пластическая обработка и механическая обработка

Рекомендуемые параметры эксплуатации и термообработки:

• Ковка: 1232-954 °C
• Перегрев: 1120±14°C; 30 мин; WQ

Ковка — сплав можно подвергать горячей ковке, прокатке, штамповке, прессованию и формовке. Для достижения оптимальных результатов рекомендуется проводить умеренную редукцию и частое повторное нагревание сплава.

Холодная обработка не снижает общую коррозионную стойкость, а также стойкость к точечной и щелевой коррозии в хлоридной среде, но может снижать стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением. Отжиг помогает устранить эту проблему.

Отжиг заключается в нагревании до температуры 1120 °C и охлаждении в воде (небольшие сечения можно охлаждать на воздухе в ускоренном режиме). Рекомендуется выдерживать при температуре отжига от 10 до 30 минут, при этом более толстые структуры требуют полных 30 минут. Отжиг необходим после горячей обработки и холодной обработки, приводящей к удлинению внешних волокон не менее чем на 7%.

Из вышеперечисленных марок стали мы поставляем:

• Прутки, проволока, поковки по ASMT B 574 / ASME SB-574, ASMT B 564 / ASME SB-564, DIN 17752
• Листы, ленты и пластины по ASTM B 575 / ASME SB-575, DIN 17750
• Сварные трубы по ASTM B 617 / ASME SB-619
• Бесшовные трубы по ASTM B 622 / ASME SB-622
• Материалы для добычи природного газа и нефти по NACE MR-01-75