Alloy B2, 2.4617, UNS N10665, Hastelloy® B2 - liga de Ni-Mo

Alloy B2, 2.4617, UNS N10665, Hastelloy® B2 - liga de níquel de acordo com ASTM B366, DIN 17750

Alloy B2, 2.4617, Hastelloy® B2 – descrição

A liga B-2 é uma liga de Ni-Mo, única por não ter basicamente cromo, um elemento comum em quase todas as outras ligas resistentes à corrosão. O alto teor de níquel e molibdénio dá a ela uma resistência superior ao ácido clorídrico e outros ambientes redutores, como alta temperatura, incluindo aplicações na condição soldada. Sem cromo, no entanto, esta liga é vulnerável ao ataque da corrosão em ácidos redutores contaminados com quantidades mesmo que mínimas de sais oxidantes, como o cloreto férrico. É uma versão melhorada da liga B (que era suscetível ao ataque da corrosão intergranular na zona afetada pelo calor da soldadura), com teores mais baixos de carbono e ferro. Hastelloy® B-3 e Nicrofer 6628 são muito semelhantes à liga B-2, mas foram desenvolvidas cerca de 20 anos depois e oferecem um melhor nível de estabilidade térmica.

Normas selecionadas que descrevem a liga:

• ASTM B 333, ASME SB-333 - Chapas e placas
• ASTM B 626, ASME SB-626 - Tubos soldados
• ASTM B 622, ASME SB-622 - Tubos sem costura
• ASTM B 366, ASME SB-366 - Acessórios soldados
• DIN 17750 - Chapas e placas

Aplicações

A liga B-2 é usada principalmente no processamento químico para equipamentos que lidam com ácido clorídrico (todas as concentrações e temperaturas), ácido sulfúrico, ácido acético e ácido fosfórico. Também é usada em aplicações de alta temperatura quando é necessário um baixo coeficiente de expansão térmica.

Em gases oxidantes, como o ar, a liga B2 pode ser usada até 540 °C. Em gases redutores ou vácuo, a liga pode ser usada de 815 °C a temperaturas substancialmente mais altas. A exposição a temperaturas entre 540 e 815 °C deve ser evitada em qualquer ambiente, pois resulta na formação de fases intermetálicas Ni₃Mo e Ni₄Mo. A precipitação desses compostos reduz a ductilidade da liga.

Alloy B2, Hastelloy® B-2 - propriedades físicas e mecânicas

Propriedades físicas à temperatura ambiente:

• Densidade: 9,22 g/cm³
• Capacidade térmica específica: 373 J/kg⋅K
• Condutividade térmica: 11,1 W/m⋅K
• Coeficiente de expansão térmica: 10,3 μm/m⋅K
• Temperatura de fusão: 1300-1350 °C

Coeficiente de expansão térmica e temperatura (linear):

• 20-93 °C: 10,3 μm/m⋅K
• 20-204 °C: 10,8 μm/m⋅K
• 20-316 °C: 11,2 μm/m⋅K
• 20-427 °C: 11,5 μm/m⋅K
• 20-538 °C: 11,7 μm/m⋅K

Calor específico e temperatura:

• 20 °C: 373 J/kg⋅K
• 200 °C: 406 J/kg⋅K
• 400 °C: 431 J/kg⋅K
• 600 °C: 456 J/kg⋅K

Condutividade térmica e temperatura:

• 20 °C: 11,1 W/m·K
• 100 °C: 12,2 W/m·K
• 200 °C: 13,4 W/m·K
• 300 °C: 14,6 W/m·K
• 400 °C: 16,0 W/m·K
• 500 °C: 17,3 W/m·K
• 600 °C: 18,7 W/m·K

Difusividade térmica e temperatura:

• 0 °C: 3,2 10^-6⋅m²/s
• 100 °C: 3,4 10^-6⋅m²/s
• 200 °C: 3,6 10^-6⋅m²/s
• 300 °C: 3,8 10^-6⋅m²/s
• 400 °C: 4,0 10^-6⋅m²/s
• 500 °C: 4,2 10^-6⋅m²/s
• 600 °C: 4,5 10^-6⋅m²/s

Resistividade elétrica e temperatura:

• 0 °C: 1,37 μΩ·m
• 100 °C: 1,38 μΩ·m
• 200 °C: 1,38 μΩ·m
• 300 °C: 1,39 μΩ·m
• 400 °C: 1,39 μΩ·m
• 500 °C: 1,41 μΩ·m
• 600 °C: 1,46 μΩ·m

Módulo de elasticidade dinâmico de chapa de Hastelloy® B-2 com 13 mm de espessura, tratada termicamente e temperada:

• 20 °C: 217 GPa
• 315 °C: 202 GPa
• 425 °C: 196 GPa
• 540 °C: 189 GPa

Propriedades de tração de chapas e placas, com espessura de 1,3 a 3,0 mm, tratadas termicamente e temperadas, feitas de Hastelloy® B-2:

• Temperatura ambiente
  • Limite de elasticidade: 525 MPa
  • Resistência à tração: 965 MPa
  • Alongamento: 53 %
  • Dureza HRC: 22
• 400 °C
  • Limite de elasticidade: 450 MPa
  • Resistência à tração: 885 MPa
  • Alongamento: 50 %
• 600 °C
  • Limite de elasticidade: 425 MPa
  • Resistência à tração: 860 MPa
  • Alongamento: 49 %
• 800 °C
  • Resistência ao escoamento: 415 MPa
  • Resistência à tração: 860 MPa
  • Alongamento: 51 %

Propriedades de tração de folhas e placas, com espessura de 2,5 a 9,0 mm, solucionadas e temperadas, feitas de Hastelloy® B-2:

• Temperatura ambiente
  • Resistência ao escoamento: 415 MPa
  • Resistência à tração: 895 MPa
  • Alongamento: 61 %
  • Dureza HRC: 95
• 400 °C
  • Limite de elasticidade: 350 MPa
  • Resistência à tração: 850 MPa
  • Alongamento: 59 %
• 600 °C
  • Limite de elasticidade: 325 MPa
  • Resistência à tração: 820 MPa
  • Alongamento: 60 %
• 800 °C
  • Limite de elasticidade: 310 MPa
  • Resistência à tração: 805 MPa
  • Alongamento: 60 %

Propriedades de tração de placas, com espessura de 9 a 50 mm, tratadas termicamente e temperadas, feitas de Hastelloy® B-2:

• Temperatura ambiente
  • Limite de elasticidade: 405 MPa
  • Resistência à tração: 905 MPa
  • Alongamento: 61 %
  • Dureza HRC: 94
• 400 °C
  • Limite de elasticidade: 360 MPa
  • Resistência à tração: 870 MPa
  • Alongamento: 60 %
• 600 °C
  • Limite de elasticidade: 340 MPa
  • Resistência à tração: 840 MPa
  • Alongamento: 60 %
• 800 °C
  • Limite de elasticidade: 315 MPa
  • Resistência à tração: 820 MPa
  • Alongamento: 61 %

Propriedades mecânicas típicas à temperatura ambiente do 2.4617 de acordo com a norma DIN 17750:

• Limite de elasticidade: >340 MPa
• Resistência à tração: >750 MPa
• Alongamento: >40%
• Dureza HBW: <240

A exposição da liga B-2 a temperaturas entre 540 e -815 °C torna-a muito frágil:

• Alongamento à temperatura ambiente: > 40%
• Alongamento após exposição a 760 °C durante 10 minutos: < 5%

Comportamento à corrosão

A liga B-2 tem uma resistência incrível a ambientes redutores, excelente resistência à corrosão por pite, fissuração por corrosão sob tensão e corrosão em fendas. Tem boa resistência à oxidação e, em ambientes oxidantes, não deve ser usada acima de 540 °C. Tem resistência superior ao ácido clorídrico, cloreto de alumínio e resistência incrível ao gás cloreto de hidrogénio, ácido sulfúrico, ácido acético e ácido fosfórico.

É resistente ao ataque corrosivo em linhas de corte e zonas afetadas pelo calor da soldadura, sendo, portanto, adequada para a maioria das aplicações de processos químicos na condição de soldadura.

Ácidos redutores - resistência superior. Maior resistência ao ácido clorídrico entre todas as ligas de níquel. Taxas médias de corrosão em soluções em ebulição:

• Ácido acético CH₃COOH, 10%: <0,02 mm/ano
• 30%: <0,01 mm/ano
• 50%: <0,01 mm/ano
• 70%: <0,01 mm/ano
• 99%: <0,01 mm/ano
• Ácido fórmico CH₂O₂, 10%: <0,01 mm/ano
• 20%: <0,02 mm/ano
• 30%: <0,02 mm/ano
• 40%: <0,02 mm/ano
• 60%: <0,02 mm/ano
• 89%: <0,02 mm/ano
• Ácido clorídrico HCl, 1%: 0,02 mm/ano
• 2%: 0,08 mm/ano
• 5%: 0,13 mm/ano
• 10%: 0,18 mm/ano
• 15%: 0,28 mm/ano
• 20%: 0,38 mm/ano
• Ácido fosfórico H₃PO₄, 10%: 0,05 mm/ano
• 30%: 0,08 mm/ano
• 50%: 0,15 mm/ano
• 85%: 0,63 mm/ano
• Ácido sulfúrico H₂SO₄, 2%: <0,02 mm/ano
• 5%: 0,08 mm/ano
• 10%: 0,05 mm/ano
• 20%: <0,02 mm/ano
• 30%: <0,02 mm/ano
• 40%: <0,03 mm/ano
• 50%: 0,03 mm/ano
• 50%: 0,03 mm/ano (a peça foi envelhecida durante 48 horas a 540 °C)
• 60%: 0,05 mm/ano (a peça foi envelhecida durante 48 horas a 540 °C)
• 70%: 0,23 mm/ano (a peça foi envelhecida durante 48 horas a 540 °C)

Ácido clorídrico HCl a alta temperatura - os testes mostram uma perda de metal bem pequena:

• HCl 300 h; 400 °C: 0,75 mg/cm²
• HCl 1000 h; 400 °C: 0,76 mg/cm²
• HCl 100 h; 500 °C: 2,10 mg/cm²
• HCl 300 h; 500 °C: 2,65 mg/cm²
• HCl 1000 h; 500 °C: 5,87 mg/cm²
• HCl 100 h; 600 °C: 12,93 mg/cm²
• HCl 300 h; 600 °C: 62,3 mg/cm²
• HCl 96 h; 700 °C: 126,4 mg/cm²

Os sais de ferro e cobre aceleram bastante a corrosão e podem se formar quando o ácido clorídrico entra em contato com ferro ou cobre. Por isso, a liga B2 não deve ser usada onde o ferro ou o cobre entram em contato com o ácido clorídrico. As taxas de corrosão aumentam com concentrações mais elevadas de Fe:

• 20%, 10 ppm Fe³⁺ : ~1,2 mm/ano
• 20%, 100 ppm Fe³⁺ : ~10,0 mm/ano
• 20%, 800 ppm Fe³⁺ : ~70,0 mm/ano

Resistência a outros agentes:

• Ácido fluorídrico HF, 20%, 70 °C: 0,38 mm/ano

Soldabilidade

Dados básicos: Grupo de soldabilidade 44 (ISO 15608), brasagem P-número 112 (ASME secção IX).

Seleção de consumíveis de soldagem:

• Metais de adição: ERNiMo-7

O tratamento térmico pós-soldagem não é necessário para a maioria das aplicações, pois a liga não apresenta qualquer ataque na linha de corte ou na zona termicamente afetada (HAZ). A soldagem reduz apenas ligeiramente a resistência à corrosão da liga B2 em um ambiente redutor. Por exemplo, uma solução de ácido fórmico a 20% em ebulição causa corrosão a uma taxa de 0,38 mm/ano para peças não soldadas e 0,51 mm/ano para peças soldadas com TIG. Além disso, uma solução de ácido sulfúrico a 50% em ebulição causa corrosão a uma taxa de 0,03 mm/ano para componentes não soldados e 0,05 mm/ano para componentes soldados com TIG. Para maximizar a resistência à corrosão pós-soldagem, aplique o tratamento térmico descrito abaixo.

Tratamento térmico

O recozimento suave deve ser feito a 1095-1185 °C por 5-10 min (recozimento contínuo) ou 60 min (recozimento em lote). A peça deve ser temperada em água ou arrefecida rapidamente ao ar.

A liga B2 precipita fases intermetálicas prejudiciais Ni₃Mo e Ni₄Mo quando submetida a temperaturas entre 540 e 815 °C, mesmo que o tempo de exposição varie entre 10 e 15 minutos. Portanto, tanto o aquecimento quanto o resfriamento devem ser o mais rápido possível. Coloque a peça tratada no forno que já esteja na temperatura de recozimento e use fornos com grande capacidade de temperatura.