Hastelloy C-22 VS. C-22HS – pomorsko inženirstvo

Predgovor

 

Ker se globokomorska nafta in plin ter dejavnosti rudarjenja na morskem dnu še naprej izvajajo v vse bolj zahtevnih okoljih, se povečujejo tudi zahteve za konstrukcijske materiale v pomorski opremi. Nezadostna trdnost korozijsko-odpornih zlitin, skupaj z občutljivostjo-visokotrdnega jekla za kloridno napetostno korozijo, je že dolgo ravnotežje.

 

Hastelloy C-22 se s svojo odlično odpornostjo proti koroziji pogosto uporablja pri operacijah na morju. Njegova izpeljanka, C-22HS, je podvržena posebni toplotni obdelavi, kar ima za posledico znatno povečano trdnost, kar zagotavlja novo rešitev pri izbiri materialov za pomorski inženiring.

 

Ta članek opisuje razlike v sestavi in ​​zmogljivosti med C-22 in C-22HS, s ciljem zagotoviti podporo pri izbiri materialov za pomorski inženiring.

 

 

 

Industrijski izzivi pomorskega inženirstva

 

Kot je dobro znano, je glavni izziv, s katerim se sooča pomorski inženiring, ta, da ekstremno globokomorsko okolje zahteva dvojno visoko-trdnost in korozijsko odpornost materialov, zahtevo, ki je tradicionalni materiali pogosto ne izpolnjujejo.

 

Natančneje, to je mogoče povzeti v naslednje med seboj povezane dileme:

 

 

 

Isti rod, isti izvor, optimizacija delovanja

 

C-22HS ni povsem nova zlitina, neodvisna od C-22; temelji na novih raziskavah C22, ki je običajna pot inženirjev za izboljšanje obstoječih materialov. Zato je na ravni kemijske sestave C-22HS povsem v območju C-22 - vsebnosti glavnih elementov niklja, kroma in molibdena so v bistvu enake, enake pa so tudi zahteve za nadzor elementov nečistoč. V sistemih standardov ASTM in ASME je C-22HS izrecno razvrščen kot toplotno obdelan derivat zlitine C-22 in ne kot ločena vzporedna različica.

 

 

Kot je razvidno iz zgornje tabele, imata oba v bistvu enako kemično sestavo z le manjšimi prilagoditvami.

 

Isti osnovni material, druga "formula"

 

Razlika ni v "formuli", ampak v "procesu". Standardni C-22 uporablja žarjenje v raztopini, medtem ko je C-22HS podvržen dodatnemu staranju. Rezultat: meja tečenja poskoči s 359 MPa na 1345 MPa, enaka kemična sestava, drugačna mikrostruktura.

 

Razmislite o grafitu in diamantu: ista sestava, vendar drastično različne lastnosti. C-22 in C-22HS delujeta na istem principu, le da se njuna transformacija dogaja znotraj peči, ne pod zemljo.

 

Zaradi enake kemične sestave C-22HS podeduje vse korozijsko-odporne »gene« C-22. Vrednosti PREN, odpornost proti šprani koroziji in varivost so v bistvu enake. Inženirji lahko neposredno uporabijo desetletja podatkov o koroziji in izkušenj s projektiranjem od C-22 do C-22HS – ne da bi začeli iz nič.

 

Zakaj torej dodati "HS"?--Kakšne so razlike med Hastelloy C22 in C22HS?

 

Pomen "HS" je preprost-to je okrajšava za High Strength.

 

Dobesedno pomeni-visoka moč

 

To je najbolj intuitivno razumevanje. Meja tečenja C-22HS (večja ali enaka 1345MPa) je skoraj štirikrat večja od standardnega C-22 (večja ali enaka 359MPa), njegova natezna trdnost pa je tudi več kot dvakratna. Dodatek "HS" v oznaki razreda jasno nakazuje: "Jaz sem različica visoke trdnosti v tej družini."

 

Globlji pomen: visoka trdnost izhaja iz toplotne obdelave

 

»HS« ni le kazalnik uspešnosti; vključuje tudi proizvodni proces-High Strength izhaja iz posebne toplotne obdelave staranja. Standardni C-22 je v stanju, žarjenem v raztopini, medtem ko je C-22HS podvržen dodatnemu procesu staranja po obdelavi z raztopino, pri čemer se obarjajo faze ojačitve nanometrskega merila in dodatno poveča njegova trdnost.

 

Torej, glede na to, da glavna kemična sestava ostane nespremenjena, kaj lahko najbolj intuitivno pokaže razliko?

 

Razlike v mehanskih lastnostih (bar/sobna temperatura)

 

Opomba: zaradi različnih merilnih lestvic trdote ni mogoče neposredno primerjati. Za grobo referenco je 84 HRBW približno manj kot 20 HRC.

 

Tabela kaže, da je meja tečenja C22HS približno 4,5-krat večja od C22. Pri enakih konstrukcijskih obremenitvah lahko uporaba C22HS znatno zmanjša-velikost preseka, kar je zelo pomembno za-prostorsko omejene aplikacije, kot so orodja za vrtine. Vendar pa povečana trdnost prihaja na račun zmanjšane plastičnosti; zato C22HS ni primeren za aplikacije, ki zahtevajo obsežno hladno preoblikovanje.

 

Odpornost proti koroziji v morski vodi (aSTM G48)

 

 

Zato je razvidno, da sta oba skoraj v istem razredu, C22HS pa je boljši v žarjenem stanju, saj se njegova trdnost po staranju podvoji, korozijska odpornost pa se bistveno ne zmanjša. Vendar pa moramo vedeti, da ni "kateri je močnejši", ampak da C-22HS še vedno ohranja enako raven odpornosti proti koroziji kot C-22 v stanju visoke trdnosti, v čemer je njegova vrednost.

 

Razlike v postopkih toplotne obdelave

 

 

Področja uporabe

 

 

Razlika med C-22 in C-22HS v bistvu odraža klasično pot v razvoju inženirskih materialov: razvoj derivatov, ki temeljijo na zrelih sistemih zlitin z mikrostrukturnim nadzorom. C-22 zajema "širinske"-komponente,-odporne na korozijo-velikih površin; C-22HS se prebija skozi "globinska" nosilna vozlišča z visoko obremenitvijo.

 

Nobeden ni inherentno nadrejen ali podrejen; namesto tega vsak zaseda svojo nišo in izkorišča svoje prednosti ter še naprej igra nenadomestljive vloge na svojem strokovnem področju.

 

Zavrnitev odgovornosti: podatki v tem članku so tipične vrednosti ali referenčni razponi in so samo za referenco. Dejanska zmogljivost je odvisna od certifikata kakovosti materiala in izmerjenih podatkov. Predlogi za izbiro materiala so splošne smernice; za določeno izbiro se posvetujte z dobaviteljem materiala ali strokovnim inženirjem.

 

 

 

Skupina Lork
Oddelek za tržne operacije
 E-pošta:layla@lorkgroup.com
 WhatsApp:+86 199 3707 5488