Slitina W, Hastelloy W drát, UNS N10004

Slitina W, Hastelloy W drát, UNS N10004

Úvod do slitiny W (Hastelloy W Wire, UNS N10004) – Multiform produktová řada

Slitina W, komerčně označená jako Hastelloy W a označená pod UNS N10004, je nikl-molybden-chromová superslitina známá svou výjimečnou odolností proti korozi – zejména v redukčních prostředích, jako jsou roztoky kyseliny chlorovodíkové (HCl), což je klíčová výhoda oproti mnoha jiným slitinám na bázi niklu. Tato slitina vyvažuje vysoký obsah molybdenu (pro odolnost vůči kyselině chlorovodíkové) s chromem (pro oxidační stabilitu) a kontrolovaným obsahem železa (pro mechanickou zpracovatelnost), takže je vhodná pro výrobu do různých forem produktů. Jak je uvedeno, slitina W je k dispozici v tyčích (kulatá tyč, plochá tyč), pásky, dráty, tyče, trubky, trubky, fólie, desky, plechy, pásy a výkovky, které uspokojí kritické aplikace v chemickém zpracování,

farmaceutický a environmentální průmysl, kde odolnost proti korozi a strukturální integrita jsou neoddiskutovatelné.

1. Chemické složení (typické, hm%)

Chemické složení UNS N10004 dodržuje přísné průmyslové normy, jako jsou ASTM B622 (pro tyče ze slitiny niklu), ASTM B619 (pro drát ze slitiny niklu) a ASME SB622, což zajišťuje konzistentní korozní výkon a zpracovatelnost ve všech formách produktu. Typické složení je následující:

Element

Rozsah obsahu (hm%)

Funkce

Nikl (Ni)

56.0 - 60.0

Slouží jako slitinová matrice, zvyšuje tažnost a stabilizuje austenitickou strukturu; zlepšuje kompatibilitu s korozivními médii.

Molybden (Mo)

24.0 - 26.0

Primární legující prvek – poskytuje výjimečnou odolnost vůči redukčním kyselinám (např. HCl, kyselině sírové) vytvořením ochranné oxidové vrstvy a inhibicí lokalizované koroze.

Chrom (Cr)

14.0 - 16.0

Zvyšuje odolnost proti oxidaci (kriticky důležitá pro vysokoteplotní korozivní prostředí) a zlepšuje odolnost proti důlkové korozi v roztocích obsahujících chloridy.

Železo (Fe)

4.0 - 6.0

Zlepšuje zpracovatelnost za tepla (nezbytné pro výrobu tyčí, desek a trubek), aniž by byla ohrožena odolnost proti korozi.

Kobalt (Co)

≤ 2.0

Řízeno tak, aby se minimalizovaly náklady a zabránilo se interferenci s fázovou strukturou slitiny odolnou proti korozi.

Uhlík (C)

≤ 0,05

Minimalizováno, aby se zabránilo srážení karbidů na hranicích zrn, které může způsobit mezikrystalovou korozi v drsných kyselinách.

Mangan (Mn)

≤ 1.0

Pomáhá při dezoxidaci během tavení a zlepšuje zpracovatelnost za studena u tenkých forem (např. fólie, pásy).

Křemík (Si)

≤ 0.8

Snižuje tvorbu oxidů během zpracování za tepla a zvyšuje tekutost roztavené slitiny pro odlévání (používá se při výrobě kovků).

Fosfor (P)

≤ 0,04

Omezeno, aby se zabránilo křehkosti, zejména ve svařovaných spojích trubek a trubek.

Síra (S)

≤ 0,03

Minimalizováno, aby se zabránilo praskání za tepla během výroby (kritické pro tažení drátu a vytlačování trubek).

2. Fyzikální vlastnosti

Slitina Alloy W vykazuje stabilní fyzikální vlastnosti v širokém teplotním rozsahu (-200 °C až 650 °C), což zajišťuje konzistentní výkon jak pro nízkoteplotní skladovací zařízení, tak pro středně vysokoteplotní zpracovatelské komponenty. Klíčové vlastnosti (jednotné ve všech formách produktu) jsou:

Vlastnost

Hodnota

Zkušební podmínky

Hustota

9,13 g/cm³

Pokojová teplota (25°C)

Rozsah bodu tání

1330 - 1390°C

-

Koeficient tepelné roztažnosti

12.8 × 10⁻⁶/°C

20 - 100°C; 15.9 × 10⁻⁶/°C (20 - 600°C)

Tepelná vodivost

10.8 W/(m·K)

100°C; 18.2 W/(m·K) (600°C)

Elektrický odpor

1.38 × 10⁻⁶ Ω·m

Pokojová teplota (25 °C); 1.65 × 10⁻⁶ Ω·m (600°C)

Modul pružnosti

210 GPa

Pokojová teplota (tahová); 175 GPa (600°C)

Poissonův poměr

0.31

Pokojová teplota

Curieova teplota

≈ -100°C

Pod touto teplotou je slitina slabě feromagnetická (irelevantní pro většinu aplikačních teplot).

Pevnost při přetržení

95 MPa

1000 hodin při 500 °C; 35 MPa (1000 hodin při 600 °C)

3. Výrobní proces (přizpůsobený pro výrobky s více tvary)

Výroba slitiny W do různých forem produktů vyžaduje přizpůsobené řízení procesu, aby byla zajištěna rozměrová přesnost, kvalita povrchu a korozní výkon. Níže je uveden jednotný produkční rámec s optimalizacemi pro konkrétní formulář:

3.1 Tavení a odlévání surovin (základ pro všechny formy)

Tažení: Vysoce čisté suroviny (nikl, molybden, chrom atd.) se taví vakuovým indukčním tavením (VIM) a následným přetavením vakuovým obloukem (VAR). Tento duální proces eliminuje plynné nečistoty (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).

Odlévání: Roztavená slitina se odlévá do:

Ingoty (500 - 2000 kg) pro tyče, tyče a výkovky.

Desky (tloušťka 10 - 50 mm) pro desky, plechy a pásy.

Květy (průměr 100 - 300 mm) pro trubky a potrubí.

Všechny odlévané formy procházejí homogenizačním žíháním při 1150 - 1200 °C po dobu 6 - 8 hodin, aby se chemie sjednotila.

3.2 Zpracování za tepla a za studena specifické pro konkrétní formulář

3.2.1 Tyče (kulaté/ploché), tyče a kování

Kování za tepla: Ingoty jsou kovány za tepla při teplotě 1050 - 1150 °C na kruhové tyče (průměr: 10 - 300 mm) nebo ploché tyče (tloušťka: 5 - 100 mm, šířka: 20 - 500 mm). Výkovek je tvarován do téměř čistých forem (např. tělesa ventilů) pomocí lisovacího kování.

Válcování za tepla: U menších tyčí (průměr: 5 - 20 mm) se používá válcování za tepla při 1000 - 1100 °C s následným chlazením vzduchem.

Povrchová úprava za studena (volitelně): Přesné tyče jsou podrobeny tažení za studena (u kruhových tyčí) nebo válcování za studena (u plochých tyčí), aby se dosáhlo úzkých tolerancí (±0,05 mm), a poté jsou uvolněny při pnutí při 600 - 700 °C.

3.2.2 Desky, listy, proužky a fólie

Válcování za tepla: Desky se válcují za tepla při 1000 - 1100 °C do plechů (tloušťka: 5 - 100 mm) nebo svitků (pro plechy/pásy).

Válcování za studena: Plechy (tloušťka: 0,5 - 5 mm) a pásy (tloušťka: 0,1 - 1 mm, šířka: 10 - 200 mm) jsou válcovány za studena v několika průchodech. Fólie (tloušťka: 0,01 - 0,1 mm) vyžaduje ultra jemné válcování za studena s mezilehlým žíháním (950 - 1050 °C, kalené vodou) pro zachování tažnosti.

Nivelace: Desky a plechy procházejí válečkovým vyrovnáváním, aby se zajistila rovinnost (≤0,1 mm/m).

3.2.3 Trubky a trubky

Vytlačování: Květy jsou vytlačovány při teplotě 1050 - 1100 °C do bezešvých trubkových polotovarů (vnější průměr: 20 - 200 mm, vnitřní průměr: 10 - 180 mm).

Propichování a válcování: Polotovary trubek jsou propíchnuty do bezešvých trubek pomocí Mannesmannova procesu, poté taženy za studena (pro přesné trubky) do konečných rozměrů (vnější průměr: 6 - 150 mm, tloušťka stěny: 0,5 - 20 mm).

Svařované trubky (volitelné): U trubek s velkým průměrem (vnější průměr > 200 mm) se pás tvaruje do válce a svařuje se svařováním TIG, poté se po svaru žíhá při 1000 - 1050 °C, aby se obnovila odolnost proti korozi.

3.2.4 Drát a stuha

Válcování za tepla: Květy jsou válcovány za tepla do drátěných tyčí (průměr: 5 - 15 mm) při 1000 - 1100 °C.

Tažení za studena: Válcované dráty jsou taženy za studena přes diamantové matrice do drátu (průměr: 0,1 - 5 mm) s mezilehlým žíháním (950 - 1050 °C, 30 - 45 minut). Stuha (tloušťka: 0,05 - 0,5 mm, šířka: 1 - 50 mm) se vyrábí válcováním válcováním drátů za studena nebo tažením na plocho.

3.3 Rovnoměrné tepelné zpracování

Všechny produkty Alloy W procházejí rozpouštěcím žíháním při 1050 - 1100 °C po dobu 15 - 60 minut (doba trvání se liší podle tloušťky: 15 minut pro fólii, 60 minut pro výkovek), po kterém následuje rychlé kalení vodou. Tento proces rozpouští karbidy a precipitáty a vytváří jednotnou austenitickou mikrostrukturu, která je rozhodující pro maximalizaci odolnosti proti korozi ve všech formách.

3.4 Povrchová úprava a kontrola kvality

Povrchová úprava:

Tyče/tyče: Broušení nebo leštění (Ra ≤ 0,8 μm) pro přesné aplikace.

Desky/plechy: Moření (kyselina dusično-fluorovodíková) k odstranění oxidových okují; pasivace (chromátování) pro zvýšenou odolnost proti korozi.

Trubky/trubky: Vnitřní honování (pro transport vysoce čistých kapalin) a vnější leštění.

Drát/fólie: Elektrochemické čištění pro zajištění hladkosti povrchu (Ra ≤ 0,2 μm) pro lepení drátů nebo tenkovrstvé aplikace.

Kontrola kvality:

Chemická analýza: Rentgenová fluorescence (XRF) a optická emisní spektroskopie (OES) k ověření složení.

Mechanické zkoušky: Pevnost v tahu (≥690 MPa při pokojové teplotě), prodloužení (≥30 %) a tvrdost (≤220 HB).

Nedestruktivní testování: Ultrazvukové testování (tyčí/trubek) pro detekci vnitřních vad; zkoušení vířivými proudy (pro dráty/fólie) na povrchové vady; tlaková zkouška (pro trubky/trubky) při konstrukčním tlaku 1,5 ×.

4. Aplikace produktů (podle formy a odvětví)

Díky různým formám produktů a vynikající odolnosti proti korozi je slitina Alloy W základem v průmyslových odvětvích nakládajících s agresivními chemikáliemi. Níže jsou uvedeny klíčové aplikace uspořádané podle formy produktu:

4.1 Tyče (kulaté/ploché), tyče, & kování

Chemické zpracování:

Kruhové tyče: Obráběné do hřídelí čerpadel, dříků ventilů a hřídelí míchadel pro skladovací nádrže a reaktory s kyselinou chlorovodíkovou (HCl).

Ploché tyče: Vyrábějí se do nosných konzol výměníku tepla a vnitřních částí reaktoru (odolávají směsi HCl a kyseliny sírové).

Kovací materiál: Kovaný do velkých ventilů, přírub a trysek tlakových nádob pro petrochemické krakovací jednotky.

Farmaceutický: Obrobeno do součástí tabletovacího lisu (odolává čisticím prostředkům s organickými kyselinami).

4.2 Desky, listy a proužky

Chemický průmysl:

Desky: Konstruovány do těles výparníků HCl a absorpčních věží kyseliny sírové.

Listy: Tvarované do vložek nádrží pro výrobu kyseliny fosforečné (odolávají zředění až koncentrované kyselině).

Pásy: Přivařené do pružných konektorů pro hadice pro přenos chemikálií (odolávají tepelným cyklům).

Environmentální inženýrství: Desky používané jako vnitřní části pračky v systémech odsíření spalin (FGD) (odolávají SO₂ a kyselé odpadní vodě).

4.3 Trubky a trubky

Chemická přeprava:

Bezešvé trubky: Používají se pro přepravu koncentrované HCl (až 37% koncentrace) a plynného chlóru (Cl₂) při 100 - 200 °C.

Svařované trubky: Instalují se do průmyslových systémů úpravy vody (odolávají korozi chlorované vody).

Farmaceutický průmysl: Sanitární hadičky pro přepravu sterilních léčiv a rozpouštědel (vyhovuje FDA 21 CFR část 177).

4.4 Drát, stuha a fólie

Elektronika:

Drát (průměr 0,1 - 0,5 mm): Používá se jako přívodní vodiče pro senzory v korozivním prostředí (např. detektory plynu HCl) a jako spojovací vodiče ve vysokoteplotní elektronice.

Stuha: Vyrobeno do topných těles pro malá zařízení na kyselý rozklad (pracují při 300 - 400 °C).

Letecký průmysl: Fólie (tloušťka 0,02 - 0,1 mm) používaná jako tepelně bariérové povlaky v palivových potrubích motorů (odolává nečistotám z leteckého paliva).

Zdravotnické prostředky: Jemný drát (0,05 - 0,1 mm) pro chirurgické nástroje (odolává korozi tělesných tekutin).

Závěr

Slitina W (Hastelloy W Wire, UNS N10004) vyniká jako všestranná superslitina odolná proti korozi, která nabízí široké portfolio produktů – od těžkého kování až po ultratenké fólie – pro splnění různých průmyslových potřeb. Jeho výjimečný výkon v kyselině chlorovodíkové a dalších agresivních médiích v kombinaci s přísnými výrobními kontrolami z něj činí spolehlivou volbu pro chemické zpracování, farmaceutické a environmentální aplikace. Pro zakázkové požadavky, jako je ultrapřesný drát (průměr až 0,01 mm), trubky s velkým průměrem (až 1000 mm) nebo speciální povrchové úpravy, jsou k dispozici výrobní procesy na míru, které se přizpůsobí specifickým požadavkům aplikace.

Balení Standardní balení:

Typické hromadné balení zahrnuje paletizovaný plast o objemu 5 galonů/25 kg. kbelíky, vláknité a ocelové sudy až po 1 tunové super pytle v plném kontejneru (FCL) nebo nákladním nákladu (T/L). Výzkumná množství a množství vzorků a hygroskopické, oxidační nebo jiné materiály citlivé na vzduch mohou být baleny v argonu nebo ve vakuu. Řešení jsou balena v polypropylenových, plastových nebo skleněných nádobách až do paletizovaných 894 galonových tekutých přepravek. Speciální balení je k dispozici na vyžádání.