Суперэра суперматериалов. Хастеллой – космические технологии в химической промышленности

По специфике работы нам приходится сталкиваться с разными направлениями в трубопроводной промышленности. Это и магистральные трубопроводы, предполагающие использование стали, и тепловые сети, которые в последнее время все чаще изготавливают из стеклопластика, и химическая промышленность, в которой основным фактором является коррозия и агрессивность среды.

Именно благодаря этой многогранности использования материалов судьба нас вывела на группу сплавов поистине космических технологий – Хастеллой. По сути Хастеллой − это группа сплавов на основе никеля, имеющая высокую стойкость к коррозии. Разработана она была еще в 1922 году компанией Haynes International, Inc. и постепенно стала нарицательным названием коррозионностойких никелевых сплавов.  В состав сплавов «Хастеллой», как правило, входит молибден.

В России, наибольшую популярность приобрел Хастеллой С-276 (и иногда С-4 или С-22) − суперсплав на основе никеля, хрома и молибдена с добавлениями вольфрама, характеризующийся превосходной устойчивостью к коррозии в различных агрессивных средах. Наряду с коррозионной стойкостью сплав Хастеллой обладает устойчивостью к высоким температурам.

 Рисунок 1. Часть сортамента труб.

В последнее время сплав занимает все большую нишу в материалах для химической, нефтехимической, фармацевтической и нефтегазовой промышленности, и применение Hastelloy в каждым годом всё расширяется.

Давайте подробнее рассмотрим, чем так хорош это материал и как его можно использовать в программах по расчету трубопроводов.

Хастеллой — невероятно прочный и устойчивый к коррозии сплав, широко используемый на производствах высококоррозионных химикатов и кислот. Добавление хрома и молибдена улучшает его жаропрочные и коррозионностойкие свойства. Металл Хастеллой пластичен и поэтому легко поддается формовке.

Хотя свойства Хастеллоя различаются в зависимости от марки, обычно он обладает потрясающими свойствами, которые являются его плюсами:

• Отличная коррозионная стойкость
• Плотность: 8,89 г/см3
• Диапазон плавления: 1323-1371 ° С.
• Предел прочности: от 690 до 783 МПа.
• Хорошая свариваемость
• Высокая устойчивость к окислителям и кислотам
  
  

В зависимости от химического состава материала существуют различные марки Hastelloy:

• Хастеллой B-типа - содержат высокий процент никеля и молибдена. Хастеллой класса B известен своей устойчивостью к сильно восстановительным средам
• Хастеллой C-типа - содержит высокий процент никеля, хрома и молибдена. Хром повышает высокотемпературные свойства и устойчивость к средам. Марки Хастеллой C подходят для холодной и горячей обработки. Hastelloy класса C является наиболее используемым.
• Хастеллой G-типа – больше подходит для сварки.
• Хастеллой X-типа - обладает превосходной стойкостью к окислению, жаропрочностью и устойчивостью к коррозионному растрескиванию (используется в промышленных печах и газовых турбинах)
• Хастеллой N-типа - благодаря своей стойкости к окислению при высоких температурах используется в химическом технологическом оборудовании.
  
  

Если говорить о Хастеллое С-276 как о наиболее универсальном материале, то нужно отметить, что из-за низкого содержания хрома Хастеллой С-276 нельзя использовать с сильными окислителями, такими как концентрированная азотная кислота. Однако Хастеллой С-276 обладает превосходной устойчивостью к серной и соляной кислотам, растворителям, муравьиной и уксусной кислотам. Также Хастеллой С-276 обладает превосходной устойчивостью к фосфорной кислоте при температурах ниже кипения.

Хастеллой С-276 обладает превосходной устойчивостью к щелевой коррозии и коррозионному растрескиванию, а ещё к окислительным средам при температуре до 1038 ⁰С. Сплав устройчив к коррозии от морской воды, особенно в случаях, когда другие материалы страдают от щелевой коррозии. Это делает Хастеллой С-276 незаменимым при прокладке трубопроводов по дну моря.

Рисунок 2. Продукция из сплавов.

Если говорить о задании материала посредством программного обеспечения для расчетов на прочность трубопроводных систем, то не все программные комплексы, представленные на данный момент на территории России, имеют в составе базы данных указанные в статье материалы. В явном виде они присутствовали в программах Bentley AutoPIPE и Hexagon CAESAR II. 

Прямым аналогом сплава Hastelloy C-276 является российская марка ХН65МВ. Ее, как и непосредственно сплав-оригинал, можно задать в программах прочностного анализа Старт или Астра-Нова с помощью модуля пополнения базы данных материалов или указывая характеристики сплава напрямую в диалоговом окне материала.

Это займет немного больше времени инженера, но в конечном итоге вы будете уверены в исходных данных материала, которые вы занесли для прочностного анализа трубопровода. Это важный фактор и неоспоримый плюс корректности исходных данных и результатов расчета.

Подводя итог, можно сказать, что в сегодняшних реалиях Хастеллой − это практически панацея для использования в самых агрессивных и жестких условиях целлюлозно-бумажной, химической и нефтехимической промышленностях при диапазоне температур от -75 до +500 градусов С и при очень высоких давлениях.

Для полного понимания, как задавать материалы в программном обеспечении по расчетам на прочность трубопроводных систем, вы можете обратиться к представителям технической поддержки Группы компаний «Русский САПР» или к менеджеру коммерческого отдела, работающему с вашей компанией.

Специалисты технической поддержки ответят на ваши вопросы, помогут разобраться с новинками инженерной деятельности и провести для вашей компании обучающие семинары.

Работайте с нами! Работайте с удовольствием!

Подписывайтесь на новостной канал Группы компаний «Русский САПР» и оставайтесь в курсе последних событий в программном обеспечении.

Наталья Гаврилина

Руководитель направления по системам инженерного анализа

АО «Бюро САПР»