Сплав W, труба Hastelloy W, UNS N10004

Сплав W, провод Hastelloy W, UNS N10004

Введение в сплав W (Hastelloy W Wire, UNS N10004) – серия многоформных продуктов

Сплав W, коммерчески маркируемый как Hastelloy W и обозначаемый по UNS N10004, представляет собой суперсплав никеля-молибдена-хрома, известного своей исключительной коррозионной устойчивостью — особенно в восстанавливающих средах, таких как растворы соляной кислоты (HCl), что является ключевым преимуществом по сравнению со многими другими никелевыми сплавами. Этот сплав балансирует высокое содержание молибдена (для устойчивости соляной кислоты) с хромом (для устойчивости к окислению) и контролируемым содержанием железа (для механической работы), что делает его подходящим для производства в различных видах продукции. Как указано, сплав W доступен в виде стержня (круглый планка, плоский стержень), ленточный, проволочный, стержень, труба, труба, фольга, пластина, лист, полоска и ковочный материал, рассчитанный на критические применения химической обработки,

фармацевтическая и экологическая отрасли, где устойчивость к коррозии и конструктивная прочность не подлежат обсуждению.

1. Химический состав (типичный, масса)

Химический состав UNS N10004 соответствует строгим отраслевым стандартам, таким как ASTM B622 (для никельевых сплавов), ASTM B619 (для никелевого сплава) и ASME SB622, обеспечивая стабильную коррозионную эффективность и обрабатываемость во всех видах продукции. Типичное сочинение выглядит следующим образом:

Элемент

Диапазон содержания (масса)

Функция

Никель (Ni)

56.0 - 60.0

Служит матрицей сплава, повышая пластичность и стабилизируя аустенитную структуру; улучшает совместимость с коррозийными средами.

Молибден (Миссури)

24.0 - 26.0

Первичный легирующий элемент — обеспечивает исключительную устойчивость восстанавливающим кислотам (например, HCl, серной кислоты), образуя защитный оксидный слой и подавляя локальную коррозию.

Хром (Cr)

14.0 - 16.0

Повышает устойчивость к окислению (критически важна для высокотемпературных коррозийных сред) и повышает устойчивость к образованию ямок в растворах, содержащих хлориды.

Железо (Fe)

4.0 - 6.0

Повышает температурную обработку (необходимую для производства прутьев, пластин и трубок) без ущерба коррозионной устойчивости.

Cobalt (Co)

≤ 2.0

Контролируется для минимизации затрат и предотвращения помех с коррозионно-устойчивой фазовой структурой сплава.

Углерод (C)

≤ 0,05

Минимизируется для предотвращения осаждения карбида на границах зерен, что может вызвать межгранулярную коррозию в агрессивных кислотах.

Марганец (Миннесота)

≤ 1.0

Способствует окислению при плавлении и улучшает холодную обработку тонких форм (например, фольга, полоска).

Кремний (Si)

≤ 0,8

Уменьшает образование оксида при горячей обработке и повышает текучесть расплавленного сплава для литья (используется при производстве ковочного материала).

Фосфор (P)

≤ 0,04

Ограничены, чтобы избежать хрупкости, особенно в сварных соединениях труб и труб.

Сера (S)

≤ 0,03

Минимизировано для предотвращения горячих трещин во время изготовления (критически важно для протяжения провода и экструзии трубок).

2. Физические свойства

Сплав W обладает стабильными физическими свойствами в широком диапазоне температур (от -200°C до 650°C), обеспечивая стабильную работу как для оборудования для низкотемпературного хранения, так и для компонентов обработки средне-высоких температур. Ключевые свойства (одинаковые для всех форм произведений) следующие:

Свойства

Ценность

Испытательное состояние

Плотность

9,13 г/см³

Комнатная температура (25°C)

Диапазон температуры плавления

1330 - 1390°C

-

Коэффициент теплового расширения

12,8 × 10⁻⁶/°C

20 - 100°C; 15,9 × 10⁻⁶/°C (20 - 600°C)

Теплопроводность

10,8 Вт/(м·К)

100°C; 18,2 Вт/(м·К) (600°C)

Электрическое сопротивление

1.38 × 10⁻⁶ Ω·m

комнатная температура (25°C); 1,65 × 10⁻⁶ Ω·м (600°C)

Модуль упругости

210 GPa

Комнатная температура (растяжение); 175 GPa (600°C)

Ratio Пуассона

0.31

Комнатная температура

Температура Кюри

≈ -100°C

Ниже этой температуры сплав слабо ферромагнитен (не имеет значения для большинства температур применения).

Прочность разрыва напряжений

95 МПа

1000 часов при 500°C; 35 МПа (1000 часов при 600°C)

3. Производственный процесс (адаптирован для многообразных продуктов)

Производство сплава W в различных видах продукции требует индивидуального управления процессом для обеспечения точности размеров, качества поверхности и коррозионных характеристик. Ниже представлен унифицированный производственный фреймворк с оптимизациями, специфичными для формы:

3.1 Плавка и литье сырья (основа для всех форм)

Плавление: Сырье высокой чистоты (никель, молибден, хром и др.) плавится методом вакуумно-индукционного плавления (VIM), за которым следует вакуумная дуговая переплавка (VAR). Этот двойственный процесс устраняет газообразные примеси (O₂ < 30 ppm, N₂ < 50 ppm) and chemical segregations—critical for preventing corrosion weak points in thin forms (e.g., foil, wire) and thick components (e.g., forging stock).

Литье: Расплавленный сплав отливают в:

Слитки (500–2000 кг) для прутьев, стержней и ковочного материала.

Плиты (толщиной 10–50 мм) для пластин, листов и полосок.

Цветки (диаметром 100–300 мм) для труб и труб.

Все литые формы проходят гомогенизацию при 1150–1200°C в течение 6–8 часов для унификации химии.

3.2 Обработка горячей и холодной обработки, специфичная для формы

3.2.1 Стержни (круглые/плоские), стержни и ковочный приклад

Горячая ковка: слитки ковают при температуре 1050–1150°C в круглые прутья (диаметр: 10–300 мм) или плоские прутья (толщина: 5–100 мм, ширина: 20–500 мм). Ковачный приклад формируется в почти сетчатые формы (например, корпуса клапанов) с помощью прессовой ковки.

Горячая прокатка: Для малых стержней (диаметр: 5–20 мм) используется горячая прокатка при 1000–1100°C, затем воздушное охлаждение.

Холодная отделка (опционально): Прецизионные пруты проходят холодное прокатывание (для круглых прутьев) или холодное прокатывание (для плоских прутьев) для достижения строгих допусков (±0,05 мм), затем снятие напряжений при 600–700°C.

3.2.2 Пластины, листы, полоски и фольга

Горячая прокатка: Плиты горячей прокатки при температуре 1000–1100°C в пластины (толщина: 5–100 мм) или в катушки (для листов/полосок).

Холодная прокатка: листы (толщина: 0,5 - 5 мм) и полосы (толщина: 0,1 - 1 мм, ширина: 10 - 200 мм) проходят в несколько проходов. Фольга (толщина: 0,01 - 0,1 мм) требует ультратонкого холодного прокатки с промежуточным отжигом (950 - 1050°C, закалённая водой) для поддержания пластичности.

Выравнивание: Пластины и листы проходят роликовую выравнивание для обеспечения плоскости (≤0,1 мм/м).

3.2.3 Трубы и трубы

Экструзия: Блум экструдируются при 1050–1100°C в бесшовные заготовки труб (внешний диаметр: 20–200 мм, внутренний диаметр: 10–180 мм).

Прокалывание и прокат: Заготовки труб прокалываются в бесшовные трубы методом Маннесмана, затем холодно вытягиваются (для точных труб) до окончательных размеров (внешний диаметр: 6 - 150 мм, толщина стенки: 0,5 - 20 мм).

Сварные трубы (опционально): Для труб большого диаметра (наружный диаметр > 200 мм) полоска формируется в цилиндр и сварка с помощью TIG-сварки, после чего после сварки отжигают при 1000–1050°C для восстановления коррозионной устойчивости.

3.2.4 Провод и лента

Горячая прокатка: Блум горячо катается в стержни (диаметр: 5–15 мм) при температуре 1000–1100°C.

Холодное протяжение: Проволочные стержни проводятся холодным образом через алмазные штампы в проволоку (диаметр: 0,1–5 мм) с промежуточным отжигом (950–1050°C, 30–45 минут). Лента (толщина: 0,05 - 0,5 мм, ширина: 1 - 50 мм) получается путём холодной прокатки проволочных стержней или плоского протяжения.

3.3 Равномерная термическая обработка

Все изделия из сплава W проходят отжиг раствором при 1050–1100°C в течение 15–60 минут (длительность варьируется в зависимости от толщины: 15 минут для фольги, 60 минут для ковочного материала), затем быстрое водяное закалывание. Этот процесс растворяет карбиды и осаживается, создавая равномерную аустенитную микроструктуру — критически важную для максимальной коррозионной устойчивости во всех формах.

3.4 Отделка поверхностей и инспекция качества

Обработка поверхности:

Стержни/стержни: шлифовка или полировка (Ra ≤ 0,8 мкм) для точных применений.

Пластины/листы: маринование (азотно-фтористая кислота) для удаления оксидных чешуек; пассивация (обработка хроматом) для повышения устойчивости к коррозии.

Трубки/трубы: внутреннее заточение (для транспортировки жидкости высокой чистоты) и внешняя полировка.

Проволока/фольга: электрохимическая очистка для обеспечения гладкости поверхности (Ra ≤ 0,2 мкм) при склеивании проволоки или тонкоплёночных применениях.

Контроль качества:

Химический анализ: рентгеновская флуоресценция (XRF) и оптическая эмиссионная спектроскопия (OES) для подтверждения состава.

Механические испытания: прочность на растяжение (≥690 МПа при комнатной температуре), удлинение (≥30%) и твёрдость (≤220 HB).

Неразрушающий контроль: ультразвуковое испытание (для прутьев/трубок) для выявления внутренних дефектов; испытания вихревых токов (для провода/фольги) на поверхностные дефекты; Испытания на давление (для труб/труб) при проектном давлении 1,5×.

4. Применение продукции (по форме и отрасли)

Разнообразие форм продукции сплава W и отличная коррозионная устойчивость делают его основным продуктом в отраслях, работающих с агрессивными химикатами. Ниже приведены ключевые приложения, организованные по форме продукта:

4.1 Стержни (круглые/плоские), стержни и ковочный приклад

Химическая переработка:

Круглые прутки: Изготовлены в насосные валы, клапанные стержни и перемешивающие валы для резервуаров и реакторов для хранения соляной кислоты (HCl).

Плоские прутья: изготовлены в крепления теплообменника и внутренности реактора (сопротивляются смесям HCl и серной кислоты).

Ковочный материал: ковается в крупные клапаны, фланцы и сопла сосудов для нефтехимических крекинговых установок.

Фармацевтика: обработка в компоненты для пресса таблеток (устойчивые очищающие средства с использованием органической кислоты).

4.2 Пластины, листы и полоски

Химическая промышленность:

Пластины: Встроены в корпуса испарителей HCl и башни поглощения серной кислоты.

Листы: формовались в вкладыши для баков для производства фосфорной кислоты (резистентно разбавленные до концентрированной кислоты).

Ленты: сваренные в гибкие соединители для химических шлангов (выдерживают термические циклы).

Экологическая инженерия: листы, используемые как внутренние элементы очистки в системах дезсеризации дымовых газов (FGD) (устойчивы к SO₂ и кислотным сточные воды).

4.3 Трубы и трубы

Химический транспорт:

Бесшовные трубки: используются для транспортировки концентрированного HCl (концентрация до 37%) и хлора (Cl₂) при 100–200°C.

Сварные трубы: устанавливаются в промышленные системы очистки воды (устойчивы к хлорированной водяной коррозии).

Фармацевтика: санитарные трубки для транспортировки стерильных лекарств и растворителей (соответствует FDA 21 CFR Part 177).

4.4 Проволока, лента и фольга

Электроника:

Провод (диаметром 0,1–0,5 мм): используется как свинцовые провода для датчиков в коррозийных условиях (например, детекторы HCl) и как соединительные провода в высокотемпературной электронике.

Лента: Изготавливается в нагревательные элементы для мелкомасштабного оборудования для переваривания кислот (работает при 300–400°C).

Аэрокосмическая промышленность: фольга толщиной 0,02–0,1 мм), используемая в качестве теплоизоляционных покрытий в топливных линиях двигателей (устойчива к примесям реактивного топлива).

Медицинские изделия: тонкая проволока (0,05–0,1 мм) для хирургических инструментов (устойчива к коррозии телесных жидкостей).

Заключение

Alloy W (Hastelloy W Wire, UNS N10004) выделяется как универсальный, коррозионно-устойчивый суперсплав, предлагая широкий ассортимент продукции — от тяжёлого ковочного материала до ультратонкой фольги — для удовлетворения различных промышленных потребностей. Её исключительная эффективность в соляной кислоте и других агрессивных средах, в сочетании с строгим производственным контролем, делает его надёжным выбором для химической переработки, фармацевтики и экологических применений. Для индивидуальных требований — таких как сверхточная проволока (до 0,01 мм диаметра), трубы большого диаметра (до 1000 мм) или специальные отделки поверхностей — доступны индивидуальные производственные процессы, соответствующие конкретным требованиям применения.

Упаковка Стандартная упаковка:

Типичная упаковка оптом включает паллетированный пластик объемом 5 галлонов/25 кг. ведра, волокнистые и стальные бочки до супермешков по 1 тонне в полном контейнере (FCL) или грузовиках (T/L). Исследовательские и пробные количества, а также гигроскопические, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут упаковываться под аргон или вакуум. Растворы упаковываются в полипропиленовых, пластиковых или стеклянных банках до поддонов по 885 галлонов. Специальный пакет доступен по запросу.