Piastra AMS 5536 Hastelloy X

Piastra AMS 5536 Hastelloy Xè la-lega di nichel ad alta temperatura che i costruttori di forni e i negozi di turbine a gas ordinano quando il servizio è definito dal calore anziché dall'acido. La lega, UNS N06002, è un materiale solido-in soluzione-rinforzato di nichel-cromo-ferro-molibdeno che mantiene una resistenza utile a temperature alle quali l'acciaio inossidabile ha già perso gran parte della sua capacità di carico-capacità di carico e mantiene una pellicola superficiale resistente all'ossidazione-che non si scheggia sotto i cicli termici. È specifico per camere di combustione, rivestimenti di forni, dispositivi per trattamenti termici-e componenti di tubazioni di processo che si surriscaldano e rimangono in servizio per anni.

 

Hastelloy X occupa una posizione di mercato diversa rispetto ai gradi anticorrosione della stessa famiglia. Leghe come C276 e C22 vengono acquistate per la resistenza chimica a temperature moderate; Hastelloy X viene acquistato per resistenza alle alte-temperature, resistenza all'ossidazione e fabbricabilità superiore a circa 650 gradi. È la lega preferita per i rivestimenti di combustione dei motori a reazione, i tubi radianti e le muffole dei forni industriali e gli interni dei forni petrolchimici, dove la questione della progettazione non è "cosa si corroderà" ma "cosa manterrà ancora il carico e rimarrà intatto a 900 gradi dopo migliaia di cicli termici".

Specifiche standard ASTM B435 Hastelloy X

Specifica	ASTM B435/ASME SB435
Spessore	Variano da 0,3 mm a 20 mm
Lunghezza	2000 mm / 2440 mm / 2500 mm / 3000 mm / 6000 mm.
Larghezza	1.000 mm/1.219 mm/1.250 mm/1.500 mm/2.000 mm
Durezza	Secondo ASME A e NACE MR 175
Fine	Lamiera laminata a caldo (HR), Lamiera laminata a freddo (CR)

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Composizione chimica della piastra Hastelloy X secondo ASTM B435

I limiti dell'-analisi termica riportati di seguito seguono la norma ASTM B435 per piastre, fogli e strisce UNS N06002. L'elemento di equilibrio è il nichel e la combinazione di cromo, ferro e molibdeno conferisce alla lega il suo duplice carattere di resistenza all'ossidazione e resistenza alle alte-temperature.

 

Elemento	Limite di composizione,%
Ni	Saldo (nominalmente 47)
Cr	20.5 - 23.0
Fe	17.0 - 20.0
Mo	8.0 - 10.0
Co	0.5 - 2.5
W	0.2 - 1.0
C	0.05 - 0.15
Mn	1,0 massimo
Sì	1,0 massimo
Al	0,50 massimo
Ti	0,15 massimo
Cu	0,50 massimo
B	0,010 massimo
P	0,040 massimo
S	0,030 massimo

 

La riga di cromo al 20,5-23,0% rappresenta la resistenza all'ossidazione: forma una scaglia ricca di Cr2O3- stabile e strettamente aderente che protegge il metallo di base nelle atmosfere dei forni ossidanti. La fila di molibdeno all'8,0-10,0% è la resistenza alle alte temperature: la soluzione solida di molibdeno rafforza la matrice di nichel e rallenta lo scorrimento a temperature elevate.

 

Il contenuto di ferro pari a 17,0-20,0% è insolitamente elevato per una lega di nichel e svolge due funzioni contemporaneamente: riduce il costo della lega ampliando allo stesso tempo l'involucro di corrosione e ossidazione in atmosfere di forni misti. L'intervallo di carbonio deliberato dello 0,05-0,15% fornisce un certo rafforzamento del carburo senza infragilire la lega, motivo per cui Hastelloy X mantiene la duttilità anche dopo una lunga esposizione nell'intervallo di 650-900 gradi.

 

Proprietà meccaniche della piastra Hastelloy X

ASTM B435 richiede le seguenti proprietà di trazione minime per la piastra UNS N06002 nella condizione ricotta-, che è la condizione di consegna standard:

 

Proprietà	Valore minimo (ASTM B435)
Resistenza alla trazione	690 MPa (100 ksi)
Resistenza allo snervamento, compensazione dello 0,2%.	276 MPa (40 ksi)
Allungamento in 2 pollici (50,8 mm)	30%

 

I valori tipici di produzione ricotta sono superiori ai minimi delle specifiche. I dati tipici pubblicati da United Performance Metals per la piastra ricotta in lega X mostrano una trazione di circa 720 MPa (104.500 psi), una resa di 324 MPa (47.000 psi) e un allungamento del 46% a temperatura ambiente.

 

Ciò che conta per il progettista della fornace non è la riga della-temperatura ambiente ma il comportamento della-temperatura elevata: a 649 gradi (1200 gradi F) la trazione tipica è ancora di circa 472 MPa e a 816 gradi (1500 gradi F) è ancora di circa 252 MPa con un allungamento del 51%. La lega sopporta il carico ben al di sopra del punto in cui l'acciaio inossidabile austenitico è sceso a una frazione della sua resistenza a temperatura-ambiente.

 

Proprietà fisiche

La densità di Hastelloy X è 8,22 g/cm³ (0,297 lb/in³). L'intervallo di fusione è di circa 1260-1355 gradi (2300-2470 gradi F). La lega è essenzialmente non magnetica, con una permeabilità magnetica inferiore a 1,002, che è importante nelle applicazioni vicino a strumentazione sensibile. La sua conduttività termica aumenta con la temperatura da circa 9,1 W/m·K a temperatura ambiente a circa 25,0 W/m·K a 816 gradi, e la sua resistività elettrica è di circa 115,8 microhm-cm a temperatura ambiente.

 

Proprietà	Valore
Densità	8,22 g/cm³
Intervallo di fusione	1260 - 1355 grado (circa)
Permeabilità magnetica	< 1.002
Conduttività termica, 21 gradi	9.1 W/m·K
Conduttività termica, 816 gradi	25.0 W/m·K
Resistività elettrica, 21 gradi	115,8 μΩ·cm

 

Norme di produzione e forme delle lastre

La piastra Hastelloy X è prodotta e fornita in base alle seguenti specifiche:

 

• ASTM B435 / ASME SB-435 - piastre, fogli e strisce di UNS N06002
• AMS 5536 - fogli, strisce e piastre (lo standard per gli appalti aerospaziali)
• Barra e asta ASTM B572 - della stessa lega
• ASTM B366 - raccordi lavorati per sistemi di tubazioni in lega

 

La piastra viene prodotta mediante laminazione a caldo della lastra forgiata, quindi solubilizzazione e raffreddamento rapido per mettere in soluzione solida tutti gli elementi di lega. La temperatura di ricottura è tipicamente nell'intervallo di 1177 gradi (2150 gradi F) con raffreddamento rapido, che produce la struttura completamente austenitica a grana fine-che conferisce alla lega la sua combinazione di resistenza e duttilità. Hastelloy X non è induribile mediante trattamento termico; la sua resistenza deriva interamente dal rafforzamento-della soluzione solida e dall'incrudimento, quindi la laminazione a freddo è l'unica via per ottenere stati di resistenza più elevati.

 

Dimensioni e tolleranze delle piastre disponibili

La piastra Hastelloy X viene fornita nella seguente busta standard, con dimensioni specifiche del progetto-disponibili su richiesta:

 

Parametro	Allineare
Spessore	da 0,5 mm a 75 mm (lamiera da 0,5 mm, lamiera da 4,75 mm)
Larghezza	1.000 mm, 1.219 mm (4 piedi), 1.500 mm, 2.000 mm, 2.500 mm
Lunghezza	2000 mm, 2438 mm (8 piedi), 3000 mm, 6000 mm
Finitura superficiale	Laminato a caldo-ricotto, decapato o abrasivo-sabbiato
Bordo	Tranciato, tagliato al plasma-o lavorato a macchina come specificato

 

La tolleranza dello spessore della piastra standard per il materiale B435 segue la tabella ASTM A480 per la piastra in lega di nichel: ad esempio, una piastra da 6 mm presenta una tolleranza di spessore di circa +/-0,40 mm e la tolleranza si amplia con l'aumentare dello spessore. La planarità è controllata all'interno delle specifiche e per i grezzi tagliati al laser- o al plasma l'acquirente deve indicare i requisiti di planarità sull'ordine d'acquisto, poiché il taglio introduce una distorsione che la laminatrice non corregge.

 

Prestazioni ad alta-temperatura: cosa acquista il progettista di forni

Il valore della piastra Hastelloy X è espresso in tre proprietà di servizio. Innanzitutto, la resistenza all'ossidazione: la lega è progettata per il servizio continuo in atmosfere ossidanti fino a circa 1204 gradi (2200 gradi F) e sviluppa una tenace pellicola di ossido che resiste alla scheggiatura sotto cicli termici.

 

In secondo luogo, resistenza alle alte-temperature: la lega mantiene la capacità di carico utile fino a circa 816 gradi (1500 gradi F), dove la sua trazione tipica rimane superiore a 250 MPa - circa cinque volte la resistenza del 316L alla stessa temperatura. Terzo, resistenza alla carburazione e alla nitrurazione: nelle atmosfere delle fornaci che carbonizzerebbero o nitrurerebbero le superfici dell'acciaio inossidabile, Hastelloy X rimane duttile e privo di crepe.

 

Dovere	Comportamento dell'Hastelloy X	Limite tipico
Atmosfera ossidante, continua	Eccellente scala non-spalling	~1204 gradi
Portante ad alta-temperatura	Buono fino a 816 gradi, utile oltre	La forza cade sopra i 982 gradi
Atmosfere cementanti	Buona resistenza	Meglio dei gradi inossidabili
Atmosfere nitruranti	Buona resistenza	Indurimento superficiale limitato
Gas da forno riduttore/neutro	Bene	Stabile nell'intervallo di servizio
Servizio chimico corrosivo inferiore a 650 gradi	Moderare	Non è il motivo principale per acquistare X

 

Questa è la distinzione chiave nella selezione: se il servizio è un attacco chimico con acido inferiore a 650 gradi, un grado di corrosione come C276 o C22 è la lega corretta. Se il servizio è il calore - un forno, una turbina a gas, un'unità di pirolisi - Hastelloy X è la lega a cui aspira l'ingegnere progettista. Le due famiglie si sovrappongono solo in una fascia ristretta, e la specificazione va fatta sul profilo termico del servizio, non sul prezzo.

 

Applicazioni tipiche della piastra Hastelloy X

La piastra Hastelloy X è specifica per componenti che vivono a temperature:

 

• Camere di combustione di turbine a gas, pezzi di transizione e componenti di postcombustione
• Tubi radianti, muffole, storte e cestelli e dispositivi per trattamento termico-per forni industriali
• Rivestimenti del combustore di motori a reazione e gruppi di tubi di scappamento (approvvigionamento AMS 5536)
• Componenti interni di forni petrolchimici e componenti del riscaldatore per pirolisi
• Attrezzature per impianti chimici che operano in atmosfere ossidanti o riducenti ad alta-temperatura
• Componenti dell'essiccatore flash e piastre di supporto della griglia del catalizzatore-

 

Saldatura e fabbricazione

Hastelloy X è una delle leghe di nichel ad alta-temperatura più lavorabili. Si salda facilmente mediante GTAW (TIG), GMAW (MIG) e saldatura a resistenza, utilizzando metallo d'apporto corrispondente della stessa chimica. Per la maggior parte dei servizi non è richiesto alcun preriscaldamento e nessun trattamento termico post-saldatura, poiché la resistenza della lega non dipende dalla risposta al trattamento termico-.

 

Il pezzo in lega-si indurisce durante la lavorazione, quindi la fabbricazione dovrebbe utilizzare configurazioni rigide, utensili affilati e velocità di taglio controllate; il taglio al plasma viene comunemente utilizzato per la profilatura delle piastre, seguito dalla rettifica o dalla lavorazione del bordo tagliato laddove il giunto di saldatura lo richiede. Dopo il taglio, lo strato di ossido sul bordo deve essere rimosso prima della saldatura per evitare inclusioni nella saldatura.

 

Controllo qualità e certificazione

La piastra Hastelloy X viene fornita con il certificato di prova del mulino che riporta la chimica del calore, i risultati dei test meccanici e l'esame eseguito. Per gli appalti AMS 5536, il certificato conferma inoltre la conformità ai requisiti delle specifiche aerospaziali.

 

Il pacchetto di esame standard include l'esame a ultrasuoni laddove richiesto dall'ordine e al ricevimento si consiglia l'identificazione positiva del materiale (PMI), poiché Hastelloy X è visivamente simile ad altre leghe ad alto-nichel e la differenza di composizione non è rilevabile a occhio. I certificati vengono emessi secondo EN 10204 3.1 o 3.2 come specificato e, su richiesta, viene organizzata l'ispezione di terze parti-.

 

La piastra Hastelloy X è un prodotto specializzato per le alte-temperature e la decisione di acquisto si basa sulla temperatura e sull'atmosfera di servizio, non solo sul prezzo. Quando la richiesta specifica UNS N06002, la lamiera deve essere ordinata rispetto a ASTM B435 o AMS 5536 con la condizione ricotta dichiarata, i requisiti di spessore e planarità forniti esplicitamente e il formato del certificato confermato con il piano QA del progetto.

 

 

 

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