Hastelloy C-22 VS. C-22HS – Námorné inžinierstvo

Predslov

 

Keďže hlbinné-ťažobné činnosti ropy a zemného plynu a morského dna pokračujú v čoraz náročnejších prostrediach, zvyšujú sa aj požiadavky na konštrukčné materiály v námorných zariadeniach. Nedostatočná pevnosť zliatin odolných voči korózii-spolu s náchylnosťou vysoko-ocelí na koróziu pod napätím chloridmi je už dlho vyrovnávacím činom.

 

Hastelloy C-22 so svojou vynikajúcou odolnosťou proti korózii je široko používaný v offshore operáciách. Jeho derivát, C-22HS, prechádza špeciálnym tepelným spracovaním, výsledkom čoho je výrazne zvýšená pevnosť, čo poskytuje nové riešenie pre výber materiálov lodného inžinierstva.

 

Tento článok načrtáva rozdiely v zložení a výkone medzi C-22 a C-22HS s cieľom poskytnúť podporu pri výbere námorných inžinierskych materiálov.

 

 

 

Priemyselné výzvy námorného inžinierstva

 

Ako je dobre známe, hlavnou výzvou, ktorej čelí námorné inžinierstvo, je to, že extrémne prostredie na hlbokom mori kladie na materiály dvojitú, vysokú{0}}pevnosť a odolnosť voči korózii, čo je požiadavka, ktorú tradičné materiály často nespĺňajú.

 

Konkrétne to možno zhrnúť do nasledujúcich vzájomne prepojených dilem:

 

 

 

Rovnaký rodokmeň, rovnaký pôvod, optimalizácia výkonu

 

C-22HS nie je úplne nová zliatina nezávislá od C-22; je založený na novom výskume C22, spoločnej ceste pre inžinierov na zlepšenie existujúcich materiálov. Preto je na úrovni chemického zloženia C-22HS úplne v rozmedzí C-22 - obsahy hlavných prvkov niklu, chrómu a molybdénu sú v podstate rovnaké a požiadavky na kontrolu prvkov nečistôt sú tiež rovnaké. V systémoch noriem ASTM a ASME je C-22HS výslovne klasifikovaný ako tepelne upravený derivát zliatiny C-22, a nie ako samostatná paralelná odroda.

 

 

Ako je možné vidieť z vyššie uvedenej tabuľky, oba majú v podstate rovnaké chemické zloženie, len s malými úpravami.

 

Rovnaký základný materiál, iný "vzorec"

 

Rozdiel nespočíva vo „vzorci“, ale v „procese“. Štandard C-22 používa rozpúšťacie žíhanie, zatiaľ čo C-22HS prechádza dodatočným starnutím. Výsledok: skoky medze klzu z 359 MPa na 1345 MPa, rovnaké chemické zloženie, odlišná mikroštruktúra.

 

Zvážte grafit a diamant: rovnaké zloženie, ale drasticky odlišné vlastnosti. C-22 a C-22HS fungujú na rovnakom princípe, len ich premena prebieha vo vnútri pece, nie pod zemou.

 

Kvôli rovnakému chemickému zloženiu zdedí C-22HS všetky „gény“ C-22 odolné voči korózii-. Hodnoty PREN, odolnosť proti štrbinovej korózii a zvárateľnosť sú v podstate rovnaké. Inžinieri môžu priamo aplikovať desaťročia koróznych údajov a skúseností s dizajnom od C-22 po C-22HS – bez toho, aby začali od nuly.

 

Tak prečo pridávať "HS"?--Aké sú rozdiely medzi Hastelloy C22 a C22HS?

 

Význam slova „HS“ je jednoduchý-je to skratka pre vysokú silu.

 

Doslovný význam-vysoká sila

 

Toto je najintuitívnejšie chápanie. Medza klzu C-22HS (väčšia alebo rovná 1345 MPa) je takmer štvornásobná v porovnaní so štandardom C-22 (väčšia alebo rovná 359 MPa) a jej pevnosť v ťahu je tiež viac ako dvojnásobná. Pridanie "HS" jasne naznačuje v označení triedy: "Som vysokopevnostná verzia v tejto rodine."

 

Hlbší význam: vysoká pevnosť pochádza z tepelného spracovania

 

„HS“ nie je len ukazovateľom výkonnosti; zahŕňa aj výrobný proces-Vysoká pevnosť pochádza zo špeciálneho tepelného spracovania starnutia. Štandard C-22 je v stave žíhanom v roztoku, zatiaľ čo C-22HS prechádza dodatočným procesom starnutia po spracovaní v roztoku, pričom dochádza k precipitácii fáz spevňovania nanometrov a k ďalšiemu zvýšeniu jeho pevnosti.

 

Takže vzhľadom na to, že hlavné chemické zloženie zostáva nezmenené, čo môže najintuitívnejšie preukázať rozdiel?

 

Rozdiely v mechanických vlastnostiach (bar/izbová teplota)

 

Poznámka: Vzhľadom na rôzne meracie stupnice nemožno tvrdosť priamo porovnávať. Pre približnú referenciu, 84 HRBW je približne menej ako 20 HRC.

 

Tabuľka ukazuje, že medza klzu C22HS je približne 4,5-krát vyššia ako medza klzu C22. Pri rovnakom konštrukčnom namáhaní môže použitie C22HS výrazne zmenšiť-veľkosť prierezu, čo má veľký význam pre priestorovo{5}}obmedzené aplikácie, ako sú nástroje na vŕtanie. Avšak zvýšená pevnosť prichádza za cenu zníženia plasticity; preto C22HS nie je vhodný pre aplikácie vyžadujúce rozsiahle tvárnenie za studena.

 

Odolnosť proti štrbinovej korózii morskou vodou (aSTM G48)

 

 

Preto je vidieť, že tieto dva sú takmer v rovnakej triede a C22HS je lepší v žíhanom stave, pričom jeho pevnosť sa po starnutí zdvojnásobí, pričom jeho odolnosť proti korózii nie je výrazne znížená. Potrebujeme však vedieť nie to, „čo je silnejšie“, ale to, že C-22HS si stále zachováva rovnakú úroveň odolnosti proti korózii ako C-22 vo vysokopevnostnom stave, v čom spočíva jeho hodnota.

 

Rozdiely v procesoch tepelného spracovania

 

 

Oblasti použitia

 

 

Rozdiel medzi C-22 a C-22HS v podstate odráža klasickú cestu vo vývoji inžinierskych materiálov: vývoj odvodených odrôd založených na vyzretých zliatinových systémoch prostredníctvom mikroštrukturálnej kontroly. C-22 pokrýva „šírke“-veľkoplošné-komponenty odolné voči korózii{10}}; C-22HS prerazí "hĺbkové"-vysoko namáhané nosné uzly.

 

Ani jeden nie je vo svojej podstate nadradený alebo podradený; skôr každý zaujíma svoje vlastné miesto a využíva svoje silné stránky, pričom naďalej zohráva nezastupiteľnú úlohu vo svojich príslušných oblastiach odbornosti.

 

Vyhlásenie: Údaje v tomto článku sú typické hodnoty alebo referenčné rozsahy a slúžia len ako referencia. Skutočný výkon podlieha certifikátu kvality materiálu a nameraným údajom. Návrhy na výber materiálu sú všeobecným usmernením; o konkrétnom výbere sa prosím poraďte s dodávateľom materiálu alebo s profesionálnym inžinierom.

 

 

 

Skupina Lork
Oddelenie marketingových operácií
 Email:layla@lorkgroup.com
 WhatsApp: +86 199 3707 5488