Hastelloy B2 vs B3 : amélioration de la stabilité thermique pour le service d'acide chlorhydrique

Hastelloy B-3est B-2 avec le problème de fragilisation résolu. Le chrome contrôlé (1,0 à 3,0 %), le fer (1,0 à 3,0 %) et le carbone maintenu à 0,01 % maximum ralentissent la précipitation de la phase bêta cassante de Ni4Mo.

Dans Hastelloy B-2, Ni4Mo commence à se former en quelques minutes autour de 700-870 degrés Celsius, avec la cinétique la plus rapide proche de 750 degrés Celsius. Le B-3 a besoin de plusieurs heures à une température proche de 650 degrés Celsius avant qu'une deuxième phase délétère apparaisse, et la phase qui se forme finalement est le Ni3Mo à croissance plus lente.

Les deux alliages offrent des taux de corrosion inférieurs à 0,1 mm/an dans l'acide chlorhydrique pur jusqu'à environ 70 degrés Celsius à n'importe quelle concentration. Le B-3 avance dans l'acide bouillant, dans les constructions soudées et dans l'acide transportant des traces d'ions ferriques.

L'Hastelloy B-3 entre normalement en service à l'état brut de soudure. B-2 nécessite fréquemment un recuit complet en solution proche de 1 066 degrés Celsius suivi d'une trempe à l'eau.

Aucun des deux alliages ne tolère les oxydants. Les ions ferriques ou cuivriques, l'acide nitrique, le chlore humide et l'hypochlorite nécessitent plutôt du Hastelloy C-276 ou du C-22.

Le B-3 coûte généralement 10 à 25 % de plus par kilogramme, mais la suppression du traitement thermique obligatoire après soudage rend généralement l'équipement fini moins cher à construire.

Hastelloy B-2 vs B-3 : composition chimique comparée

Tableau 1. Limites de composition selon les spécifications du produit ASTM B333/B335 (limites typiques des usines publiées).

Désignations équivalentes : Hastelloy B-2=UNS N10665, W.Nr. 2.4617, EN NiMo28, GB NS322. Hastelloy B-3=UNS N10675, W.Nr. 2.4600, EN NiMo29Cr, JIS NW 6750, GB NS3203.

Hastelloy B-2 vs B-3 : propriétés techniques comparées

Tableau 2. Température ambiante minimale-selon les spécifications de la plaque ASTM B333 ; les indices de corrosion sont un consensus d’ingénierie qualitative.

Quelle est la vraie différence entre l’Hastelloy B-2 et l’Hastelloy B-3 ?

B-3 n’est pas un système de corrosion différent. C'estAcier B2avec la métallurgie rééquilibrée pour que l'alliage survive à sa propre fabrication. Même chimie du nickel-molybdène, essentiellement la même résistance à l'acide chlorhydrique et une réponse complètement différente à la fenêtre de température de 500 à 900 degrés Celsius.

La famille B est une histoire de trois -générations, et chaque génération a corrigé le mode de défaillance de la génération précédente. L'Hastelloy B d'origine (UNS N10001, années 1920) contenait 4-6 % de fer et 1 % de silicium et ne pouvait pas être utilisé dans l'état tel que-soudé, car la zone affectée par la chaleur de la soudure-précipitait les carbures aux limites des grains et perdait sa résistance à la corrosion. B-2 (années 1960) a résolu ce problème en réduisant le carbone à 0,02 %, le silicium à 0,10 % et le fer à 2 % maximum. Cela a fonctionné et le B-2 est devenu le matériau classique pour les colonnes d’acide chlorhydrique.

Mais B-2 présentait un deuxième problème, plus lent : parce que sa matrice est très chargée en molybdène, elle est métastable. Après quelques minutes à température moyenne, il se réorganise en composés intermétalliques ordonnés. B-3 (années 1990) a été conçu spécifiquement pour attaquer ce mécanisme, en utilisant le chrome et le fer comme ajouts délibérés d'alliage plutôt que comme impuretés à minimiser. Relisez le tableau de composition en gardant cela à l'esprit et la logique de conception devient évidente : le molybdène est resté élevé, le carbone a de nouveau diminué et le chrome et le fer ont été volontairement déplacés vers le haut.

Pourquoi l'Hastelloy B-2 perd-il sa ductilité entre 550 et 900 degrés Celsius ?

Parce que la matrice de nickel contient beaucoup plus de molybdène à 1 150 degrés Celsius qu’à 750 degrés Celsius. L'excès sort de la solution comme le Ni4Mo ordonné, connu sous le nom de phase bêta. Il se forme sous forme de plaquettes dures et cassantes qui se nucléent aux joints de grains et aux dislocations, et quelques minutes proches de 750 degrés Celsius suffisent pour démarrer le processus.

Une simple analogie est utile. Le molybdène contenu dans le nickel se comporte comme le sucre dissous dans le thé chaud. À la température de recuit en solution-, le nickel retient tout confortablement. Refroidissez l'alliage dans la bande de 500 à 900 degrés Celsius et le nickel ne peut plus contenir autant de molybdène, de sorte que l'excédent se sépare sous forme de cristaux, de la même manière que le sucre cristallise au fond d'un pot de refroidissement. En B-2, ces cristaux sont du Ni4Mo.

Cet événement métallurgique unique produit deux défaillances différentes, c'est pourquoi les problèmes B-2 sont souvent mal diagnostiqués :

1. Panne mécanique. Les plaquettes Ni4Mo sont dures et cassantes. Ils détruisent l'allongement à température ambiante et l'énergie d'impact, de sorte qu'un composant B-2 sensibilisé peut se fissurer pendant le formage, pendant l'hydrotest ou pendant un transitoire thermique en service.
2. Rupture de corrosion. Le précipité est riche en molybdène-, donc la matrice qui l'entoure immédiatement est appauvrie en molybdène-. Dans l’acide chlorhydrique, ces bandes appauvries se corrodent préférentiellement. Dans un joint soudé, cela se manifeste par une attaque en ligne de couteau-, une rainure étroite et profonde longeant la ligne de fusion dans la zone affectée par la chaleur-.
3. La conséquence pratique est que la vitesse de refroidissement à travers cette fenêtre compte autant que la température maximale. Une fine feuille B-2 trempée rapidement à travers la bande peut ressortir propre. Une plaque B-2 épaisse qui refroidit lentement, une soudure multipasse qui gare la zone affectée par la chaleur dans la bande à plusieurs reprises ou un cycle de détente maintenu à 650 degrés Celsius pendant des heures ne le feront pas. C'est pourquoi les directives standard pour le B-2 sont explicites : traiter la solution à environ 1 066 degrés Celsius, tremper rapidement et ne pas placer l'alliage en service prolongé entre 538 et 816 degrés Celsius environ.

Comment l’Hastelloy B-3 supprime-t-il les précipitations de Ni4Mo ?

B-3 attaque le problème sur quatre fronts à la fois. Il augmente la fenêtre du molybdène, ajoute 1-3 % de chrome et 1 à 3 % de fer pour modifier la voie de commande, réduit le carbone à 0,01 % maximum avec du titane disponible pour lier le reste et maintient le soufre très bas pour une ductilité à chaud. La phase bêta Ni4Mo à formation rapide est en grande partie remplacée par la phase Ni3Mo à formation lente.

Le chrome 1,0 -3,0 % stabilise la matrice cubique centrée sur les faces-et ralentit l'ordre à courte portée des atomes de nickel et de molybdène qui ensemencent le Ni4Mo. La commande est la première étape des précipitations, donc la ralentir retarde tout en aval.

Le fer 1,0 à 3,0 % modifie la thermodynamique des précipités concurrents. Dans la balance B-3, Ni3Mo devient la phase ordonnée préférée au lieu de Ni4Mo, et Ni3Mo croît beaucoup plus lentement.

Le carbone 0,01 % maximum, plus le titane jusqu'à 0,20 %, supprime le raccourci carbure. Dans B-2, les carbures limites des grains-agissent comme des sites de nucléation prêts à l'emploi ; comme il n'y a presque pas de carbone libre pour les former, les précipitations doivent recommencer à zéro à l'intérieur du grain, ce qui prend beaucoup plus de temps.

Le molybdène 27,0-32,0 % maintient intacte la résistance à l'acide chlorhydrique. C’est ce que la plupart des gens oublient : le B-3 n’a pas acheté la stabilité thermique en sacrifiant le molybdène. Il a acheté de la stabilité en rééquilibrant les éléments mineurs autour d'un noyau à haute teneur en molybdène.

Le manganèse jusqu'à 3,0 % et l'aluminium jusqu'à 0,50 % améliorent la maniabilité à chaud et la désoxydation, de sorte que le B-3 peut être formé à chaud et laminé sans la déchirure qui affectait les alliages B antérieurs.

Le soufre est également à noter. B-3 le plafonne à 0,01 % contre 0,03 % pour B-2. Le soufre et d'autres éléments à bas point de fusion se séparent jusqu'aux joints de grains et provoquent des fissures à chaud pendant le soudage et le travail à chaud. Ce serrage constitue donc une marge de fabrication et non une corrosion.

Que montre réellement la comparaison de la cinétique des précipitations ?

Sur la base de la transformation temps-température-, B-2 commence à précipiter le Ni4Mo en quelques minutes dans la plage de 700 à 870 degrés Celsius, avec la cinétique la plus rapide proche de 750 degrés Celsius. Le B-3 a besoin de plusieurs heures d’exposition à près de 650 degrés Celsius avant qu’une deuxième phase délétère n’apparaisse. Il s’agit d’un décalage d’environ un à deux ordres de grandeur dans le temps, et c’est la raison pour laquelle le B-3 peut être utilisé tel que soudé.

Les précipitations suivent une courbe C-. À haute température, il y a peu de force motrice thermodynamique ; à basse température, les atomes diffusent trop lentement. Quelque part au milieu se trouve le nez de la courbe, là où les précipitations sont les plus rapides. Pour B-2, ce nez se situe carrément au-dessus des températures traversées par une zone affectée thermiquement par la soudure. B-3 pousse le nez beaucoup plus longtemps. Le tableau ci-dessous traduit cela dans la réalité de fabrication.

Tableau 3. Interprétation pertinente pour la fabrication-du comportement de transformation temps-température de B-2 par rapport à B-3.

Quel alliage résiste le mieux à l’acide chlorhydrique, le B-2 ou le B-3 ?

À l'état de solution-recuit, dans de l'acide chlorhydrique pur, ils sont équivalents. Les deux sont généralement inférieurs à 0,1 mm/an de la température ambiante à environ 70 degrés Celsius à n'importe quelle concentration, et inférieurs à 0,5 mm/an dans la plupart des conditions d'ébullition. B-3 gagne dès que des soudures, des températures plus élevées ou des impuretés entrent en scène.

L'acide chlorhydrique détruit presque tous les métaux d'ingénierie courants. Il détruit l'acier inoxydable, attaque la plupart des alliages de nickel-chrome et corrode le titane. Le système nickel-molybdène survit parce que le molybdène forme un film passif stable et dense dans un acide réducteur (sans oxygène-). Un film passif à base de chrome-, qui fait fonctionner l'acier inoxydable, ne peut tout simplement pas être maintenu dans cet environnement, car il n'y a aucune espèce oxydante présente pour continuer à le réparer.

Étant donné que les deux alliages contiennent environ 28 % de molybdène, ils forment tous deux le même film protecteur et donnent le même résultat. Le tableau ci-dessous donne l'enveloppe pratique commune aux deux grades en acide pur.

Tableau 4. Performances représentatives de l'acide chlorhydrique pour les solutions -recuit B-2 et B-3 dans de l'acide pur et désaéré.

Quelle est la différence entre B-2 et B-3 lorsque l’acide chlorhydrique est porteur d’une contamination ferrique ?

B-3 le tolère mieux, mais aucun des deux alliages ne doit être spécifié pour l'acide chlorhydrique contenant des ions oxydants. Une fois que la contamination ferrique, cuivrique ou par l'oxygène dissous fait partie du flux de traitement, passez à l'Hastelloy C-276 ou à l'Hastelloy C-22.

Les ions ferriques sont un dépolariseur cathodique. Ils acceptent les électrons à la surface du métal et détruisent ainsi le film passif riche en molybdène-plus rapidement que l'acide ne peut le reconstruire. L'effet est spectaculaire : aussi peu que 50 ppm de fer ferrique peuvent faire passer les taux de corrosion de moins de 0,1 mm/an à plus de 10 mm/an pour les deux qualités. B-3 fait mieux que B-2 pour deux raisons. Ses 1 à 3 % de chrome confèrent au film de surface une récupération légèrement meilleure et, surtout, il ne présente aucune zone affectée par la chaleur, fragilisée et appauvrie en molybdène, dans laquelle l'attaque peut se concentrer.

Tableau 5. Données de tendance représentatives du laboratoire. Les tarifs sont uniquement indicatifs ; vérifiez toujours avec des coupons dans votre propre flux de processus.

Dans les usines réelles, les niveaux de fer supérieurs à 500 ppm sont courants, car l'acide chlorhydrique capte facilement le fer des canalisations, des pompes et du stockage en acier au carbone. À moins que vous puissiez garantir un acide ultra-pur et le surveiller en permanence, le B-3 est la spécification la plus sûre. Et si une contamination oxydante est inévitable, aucun des deux grades B n’est la bonne réponse : utilisez le C-276.

L'Hastelloy B-3 nécessite-t-il un traitement thermique après soudage ?

Non, pas pour le service d’acide chlorhydrique pur, et c’est le plus grand avantage de fabrication du B-3. Le B-2, en revanche, nécessite généralement un recuit complet en solution proche de 1 050 à 1 100 degrés Celsius suivi d'une trempe à l'eau.

Le traitement thermique après-soudage sur un grand récipient est coûteux et risqué. Il nécessite un four suffisamment grand pour l'ensemble de la fabrication, il introduit une distorsion qui peut nécessiter un nouvel arrondi et un réusinage des brides, il nécessite que l'article soit transporté deux fois et une trempe lente ou inadéquate peut laisser le composant pire qu'avant. Chacune de ces étapes représente un risque de calendrier et de qualité. B-3 supprime l'étape.

B-3 est toujours recuit en solution dans des situations spécifiques :

• Service d'acide fluorhydrique ou de flux mixtes HCl + HF, pour lesquels un recuit en solution est normalement recommandé.
• Faire bouillir du HCl concentré sur une limite de pression à conséquences élevées, où le propriétaire souhaite une marge maximale.
• Travail à froid intense : le travail B-3 durcit rapidement, donc une déformation à froid supérieure à environ 10 à 15 % nécessite généralement un recuit de solution intermédiaire ou final pour restaurer la ductilité.
• Code, spécification client ou conception de processus sous licence qui l'exige.
• Réparez les soudures sur les sections épaisses où la contrainte est élevée et où le fabricant souhaite soulager les contraintes résiduelles.

Quels consommables et procédures de soudage doivent être utilisés pour B-2 et B-3 ?

Souder B-2 avec ERNiMo-7 ; souder B-3 avec ERNiMo-10 (fil nu DIN 2.4695, électrodes enrobées DIN 2.4696). Pour les deux qualités, utilisez un faible apport de chaleur, maintenez la température entre les passes en dessous de 100-120 degrés Celsius et ne préchauffez pas au-delà de ce qui est nécessaire pour éliminer l'humidité.

Le mastic et la procédure sont tous deux importants, car un bon métal de base peut être endommagé par une mauvaise soudure.

Tableau 6. Résumé des pratiques de soudage. Qualifiez toujours un WPS/PQR en fonction du joint et de l'épaisseur réels.

Une règle de contamination mérite d'être soulignée : ne meulez jamais un alliage de qualité B-avec une meule qui a touché de l'acier au carbone, et ne le manipulez jamais avec des élingues ou des chaînes en acier au carbone. Les particules de fer incrustées rouillent en service et provoquent des piqûres qui peuvent perforer un mur étonnamment rapidement.

Les Hastelloy B-2 et B-3 sont-ils interchangeables dans les équipements d'acide chlorhydrique existants ?

Physiquement oui, procéduralement non. Remplacer B-3 par B-2 est presque toujours acceptable et généralement bénéfique. Remplacer B-2 par B-3 ne l'est pas, à moins de requalifier la procédure de soudage et de rétablir le traitement thermique après soudage.

Parcourez la liste de contrôle suivante avant toute substitution.

Code de conception. Confirmez la contrainte admissible pour le numéro UNS spécifique à votre température de conception dans la section II ASME actuelle, partie D. Les valeurs pour N10665 et N10675 ne sont pas identiques, ne supposez donc pas un échange direct à température élevée.

Procédure de soudage. Un changement de métal de base ou de métal d’apport est une variable essentielle. Re-qualifiez le WPS et le PQR et notez que le soudage de la base B-3 avec le mastic ERNiMo-7 produit un dépôt avec une stabilité de type B-2, ce qui va à l'encontre de l'objectif.

État du traitement thermique. Si l'article B-2 existant a été fourni recuit et trempé, confirmez que le remplacement B-3 est fourni de la même manière.

Documentation. Exigez un certificat de test en usine selon EN 10204 3.1 (3.2 pour le service critique) et une identification positive à 100 % du matériau à chaque chaleur.

Isolation galvanique. Les alliages de qualité B- sont cathodiques pour l'acier au carbone et l'aluminium. Isolez les supports, les brides et les fixations avec des joints, manchons et rondelles non-conducteurs.

Chimie des procédés. Si le flux a changé depuis la spécification d'origine,-vérifiez à nouveau la question des-ions oxydants avant de-commander quoi que ce soit.

Quand l’Hastelloy B-2 a-t-il encore un sens ?

Dans trois situations : réparation et remplacement existants, service propre non-soudé à température modérée et projets pour lesquels la spécification en vigueur impose B-2. En dehors de ces cas, le B-3 est le meilleur achat.

Le B-2 est un très bon alliage. Il a simplement une fenêtre de processus étroite, et cette fenêtre est facile à respecter dans ces applications :

• Composants internes de remplacement pour une colonne, un plateau ou un distributeur B-2 existant, où le mélange des qualités créerait un problème de documentation et un casse-tête galvanique.
• Composants usinés qui ne subissent jamais de cycle thermique de soudure : tiges de vannes, arbres de pompe, plaques à orifices, puits de thermomètre, petits raccords.
• Des revêtements en tôle-de faible épaisseur et des joints de dilatation qui peuvent être entièrement recuits en solution-et trempés à l'eau-après formage, dans un atelier équipé à cet effet.
• Projets régis par une conception de processus sous licence, une norme de propriétaire ou une spécification d'actif existante qui nomme explicitement B-2.
• Service d'acide réducteur-propre, à basse température-et non-soudé, où le coût supplémentaire du B-3 n'achète rien.

À quoi ressemble la comparaison des coûts sur le cycle de vie de l’équipement ?

Le B-3 coûte environ 10 à 25 % de plus par kilogramme. Pour les équipements soudés, le coût total d'installation favorise généralement le B-3, car il élimine le recuit de solution après soudage et le risque de reprise qui l'accompagne.

Le prix du matériel ne figure que sur une seule ligne de la facture. Le tableau ci-dessous montre où l’argent circule réellement.

Tableau 7. Facteurs de coûts. Les pourcentages sont des observations typiques du marché et doivent être confirmés par rapport aux cotations actuelles des usines et des fabricants.

Il existe une deuxième économie, plus difficile-à-quantifier : l'optionnalité. Un navire B-3 peut être réparé sur le terrain avec une soudure et remis en service. Un récipient B-2 qui nécessite une soudure nécessite souvent un traitement thermique qu'un arrêt d'usine ne peut pas gérer.

Au-delà de l’acide chlorhydrique : comment se comparent les B-2 et B-3 dans d’autres milieux ?

Dans les acides réducteurs purs, les deux sont proches et le B-3 est la valeur par défaut la plus sûre dans tous les cas. Dans les milieux oxydants, les deux échouent et l'Hastelloy C-276 ou C-22 est requis.

Médium par médium :

Acide sulfurique (pur, non-oxydant)

Les deux alliages résistent bien à l’acide sulfurique pur à une concentration et une température modérées ; dans de l'acide bouillant à 10 %, les taux restent inférieurs à 0,1 mm/an. Le B-3 gère mieux les impuretés. Au-dessus d'une concentration d'environ 60 %, ou en cas de présence d'espèces oxydantes, passer au C-276.

Acide phosphorique

Les deux résistent à l’acide phosphorique pur. Pour l'acide phosphorique de procédé humide-portant des fluorures et des chlorures, la teneur plus élevée en molybdène du B-3 lui confère un avantage dans les étapes les plus agressives, bien que le C-276 et le C-22 restent les spécifications habituelles pour les flux de processus oxydants.

Acides acétique, formique et autres acides organiques

Les deux sont excellents dans des conditions réductrices. Le B-3 est préféré pour les réacteurs soudés dans la production d'acide acétique, d'anhydride acétique, de méthacrylate de méthyle et d'éthylène glycol, précisément parce que ces cuves sont soudées et que le B-3 tolère le cycle de soudure.

Acide bromhydrique

Les deux sont exceptionnels ; B-3 est spécifié lorsque l'équipement est soudé. Il s’agit d’une application courante mais peu discutée, car HBr se comporte de manière très similaire à HCl et élimine presque tous les alliages alternatifs.

Acide fluorhydrique et mélange HCl + HF

B-3 peut être utilisé, mais un recuit de mise en solution est normalement recommandé avant la mise en service. De nombreux concepteurs préfèrent le C-276 ou le Monel pour les flux contenant du fluorure, alors vérifiez par rapport à votre niveau et température de fluorure spécifiques.

Milieux oxydants : acide nitrique, acide chromique, hypochlorite, chlore humide, chlorure ferrique ou cuivrique

Ni l'un ni l'autre alliage. Le film riche en molybdène-qui fonctionne si bien pour réduire l'acide est détruit par les oxydants. Préciser Hastelloy C-276 pour les tâches mixtes et modérément oxydantes, ou Hastelloy C-22 pour les tâches fortement oxydantes.

Tableau 8. Matrice de sélection des médias pour la famille B et ses substituts habituels.

Quelles sont les limites de service strictes des deux alliages

Pas d'oxydants et pas de-service à long terme dans la fenêtre de précipitations de 550 à 900 degrés Celsius. Dans l'air, environ 540 degrés Celsius est le plafond pratique pour les deux niveaux ; dans le cas du gaz réducteur ou du vide, des températures considérablement plus élevées sont autorisées.

Les limites qui provoquent de véritables échecs sont les suivantes :

1. Ions oxydants. Environ 50 ppm d’ions ferriques ou cuivriques peuvent augmenter les taux de corrosion de l’acide chlorhydrique de deux ordres de grandeur. Gardez le fer et le cuivre hors du système : pas de tuyauterie en acier au carbone ou en cuivre en amont, pas de rouille, pas de joints en cuivre.
2. Service de température-intermédiaire. Ne maintenez aucun des deux alliages sous charge entre 550 et 900 degrés Celsius. Le B-2 en particulier est interdit de service prolongé autour de 538-816 degrés Celsius.
3. Plafond de température atmosphérique. Dans les atmosphères oxydantes comme l'air, prévoyez un plafond proche de 540 degrés Celsius. Sous vide ou en atmosphère réductrice, le B-3 est utilisé bien au-delà, c'est pourquoi il apparaît dans le matériel des fours sous vide.
4. Contamination due au travail à chaud. Le chauffage pour le forgeage ou le formage à chaud doit éviter tout contact avec le soufre, le phosphore, le plomb et d'autres métaux à bas-point de fusion-, en utilisant un combustible à faible-soufre et une atmosphère de four propre et légèrement réductrice. La flamme ne doit pas toucher directement la pièce.
5. Couplage galvanique. Les nuances B sont nobles par rapport à l'acier au carbone et à l'aluminium. Isolez-les électriquement, sinon le métal moins cher deviendra l'anode sacrificielle.
6. Fissuration par corrosion sous contrainte de chlorure. Les deux alliages sont effectivement insensibles au SCC induit par le chlorure-en raison de leur teneur élevée en nickel, qui est l'un de leurs avantages sous-estimés par rapport à l'acier inoxydable.

Comment les ingénieurs devraient-ils spécifier l’Hastelloy B-3 en 2026 ?

Spécifiez l'alliage par numéro UNS, la forme du produit par numéro ASTM, l'état du traitement thermique et la documentation dont vous avez besoin. Ne commandez pas uniquement sur le nom commercial.

Une spécification d’achat B-3 complète contient les éléments suivants :

• Désignation du matériau : UNS N10675, W.Nr. 2.4600, GB NS3203. Vérifiez-les trois sur le certificat de l'usine.
• Spécification du produit par forme : ASTM B333 / ASME SB333 pour les plaques, feuilles et bandes ; ASTM B335 / ASME SB335 pour barre ; ASTM B622 / ASME SB622 pour les tuyaux et tubes sans soudure ; ASTM B619 et B626 / ASME SB619 et SB626 pour les tuyaux et tubes soudés ; ASTM B366 / ASME SB366 pour les raccords ; ASTM B564 / ASME SB564 pour les pièces forgées.
• Condition : solution recuite à 1 050-1 100 degrés Celsius, trempée à l’eau.
• Acceptation mécanique : traction 760 MPa minimum, rendement 350 MPa minimum, allongement 40% minimum.
• Documentation : certificat d'essai d'usine selon EN 10204 3.1, ou 3.2 pour le service critique de maintien de la pression- ; traçabilité totale de la chaleur.
• Vérification : identification matière 100% positive par XRF ou OES sur chaque chaleur et chaque pièce, réalisée à réception, et pas seulement à l'usine.
• Service acide : indiquez la conformité à la norme NACE MR0175 / ISO 15156 si du sulfure d'hydrogène est présent n'importe où dans le système.
• Soudage : qualifié WPS et PQR avec charge ERNiMo-10, passes intermédiaires inférieures à 100 degrés Celsius, pas de préchauffage.
• END : tests radiographiques ou ultrasoniques automatisés sur les soudures sous pression, le ressuage sur les passes de racine, les soudures des fixations de buses et toute zone où les fixations temporaires ont été retirées.
• Propreté : outils, meules et stockage dédiés-sans fer ; aucun contact avec les engins de manutention en acier au carbone.
• Vérification du processus : si l'acide n'est pas pur, effectuez un test de coupon d'immersion ASTM G31 dans le flux de processus réel avant la libération finale du matériau.

Quel alliage choisir ? Un chemin de sélection en six-étapes

Répondez à cinq questions sur le flux et à une sur la fabrication, et le choix est généralement clair.

1. Le flux contient-il des espèces oxydantes (Fe3+, Cu2+, oxygène dissous, acide nitrique, chlore humide) ? Si oui, arrêtez. Utilisez de l'Hastelloy C-276 ou C-22, pas un alliage B.
2. L’équipement est-il soudé ou le sera-t-il un jour sur le terrain ? Si oui, choisissez B-3.
3. L'acide approche-t-il de l'ébullition ou est-il concentré (au-dessus d'environ 20 %) ? Si oui, choisissez B-3.
4. Existe-t-il un risque de contamination par le fer provenant de l’acier au carbone en amont ? Si oui, choisissez B-3 et réparez la tuyauterie en amont.
5. Le service est-il propre, frais, non-soudé et déjà spécifié comme B-2 ? B-2 est acceptable et moins cher.
6. Quel que soit votre choix, exigez le MTR et exécutez le PMI. Les confusions de notes-entre B-2 et B-3 sont un problème documenté dans l'industrie, car les deux semblent identiques et coûtent différemment.

Questions fréquemment posées

1. L'Hastelloy B-3 est-il meilleur que l'Hastelloy B-2 ?

Oui, pour presque toutes les nouvelles constructions. B-3 correspond à la résistance à l'acide chlorhydrique du B-2 à l'état recuit et ajoute une stabilité thermique considérablement meilleure, une fabrication plus facile et la possibilité d'entrer en service comme-soudé. B-2 reste un choix de valeur légitime pour un service d'acide réducteur propre, frais et non-soudé et pour un remplacement existant à l'identique.

2. Pourquoi l'Hastelloy B-2 devient-il cassant après le soudage ?

Le soudage fait passer la zone affectée thermiquement-à 550-900 degrés Celsius, où B-2 précipite rapidement le composé intermétallique ordonné Ni4Mo (phase bêta). Le précipité est dur et cassant et laisse autour de lui des bandes appauvries en molybdène -, provoquant à la fois une perte de ductilité et une attaque de corrosion en ligne de couteau. Un recuit de solution après soudage à environ 1 066 degrés Celsius avec une trempe à l'eau dissout le précipité et restaure les propriétés.

3. L'Hastelloy B-3 nécessite-t-il un traitement thermique après soudage ?

Pas pour le service d'acide chlorhydrique pur. B-3 est spécialement conçu pour une utilisation-soudée. Un recuit de mise en solution à 1 050-1 100 degrés Celsius peut toujours être spécifié pour le service d'acide mixte chlorhydrique-fluorhydrique, pour les composants fortement écrouis, ou lorsqu'un code ou une spécification client l'exige.

4. À quelle température l’Hastelloy B-2 précipite-t-il le Ni4Mo ?

Entre environ 550 et 900 degrés Celsius, les précipitations les plus rapides étant proches de 750 degrés Celsius. L'exposition se mesure en minutes et non en heures, c'est pourquoi un cycle thermique de soudure suffit à la démarrer. Le B-2 ne doit pas être utilisé en service prolongé entre 538 et 816 degrés Celsius environ.

5. L'Hastelloy B-3 peut-il remplacer le B-2 dans un navire existant ?

Généralement oui, et il s'agit normalement d'une mise à niveau. Avant de procéder au remplacement, confirmez la contrainte admissible ASME Section II Partie D pour le N10675 à votre température de conception, -requalifiez le WPS et le PQR avec la charge ERNiMo-10 et confirmez que le remplacement est fourni dans l'état recuit en solution et trempé avec certification complète.

6. Quel métal d'apport est utilisé pour l'Hastelloy B-2 et B-3 ?

B-2 est soudé avec des électrodes ERNiMo-7 (W.Nr. 2.4615) ou ENiMo-7. B-3 est soudé avec ERNiMo-10, avec un fil B-3 correspondant désigné DIN 2.4695 et des électrodes enrobées DIN 2.4696. N’utilisez jamais de dépôt ERNiMo-7 sur du métal de base B-3 si la stabilité thermique améliorée du joint est importante.

7. L'Hastelloy B-2 ou B-3 est-il magnétique ?

Ni l'un ni l'autre. Les deux sont des alliages de nickel-molybdène entièrement austénitiques avec une structure cristalline cubique à faces-centrées et sont non-magnétiques à l'état de recuit en solution-.

8. Qu'est-ce qui est le plus cher, l'Hastelloy B-2 ou le B-3 ?

Le B-3 coûte environ 10 à 25 % de plus par kilogramme. Cependant, comme le B-2 nécessite généralement un recuit de mise en solution après soudage, le coût total de fabrication de l'équipement B-2 soudé est souvent 25 à 30 % plus élevé, de sorte que le B-3 gagne souvent en termes de coût d'installation.

9. Quel est l'équivalent chinois en Grande-Bretagne de l'Hastelloy B-3 ?

Sous GB/T 15007, Hastelloy B-3 correspond à NS3203 et Hastelloy B-2 correspond à NS322. Vérifiez toujours la désignation par rapport au certificat d'essai actuel de l'usine, car les listes de fournisseurs comportent parfois des codes de qualité incorrects.

10. L'Hastelloy B-2 est-il progressivement éliminé ?

Pas formellement, mais ce n'est plus la valeur par défaut. Les nouvelles conceptions soudées doivent être par défaut B-3. Le B-2 reste largement disponible et largement utilisé pour la maintenance, les réparations et les applications existantes là où la spécification d'origine le nomme.

11. Hastelloy B-3 versus zirconium pour acide chlorhydrique chaud : lequel gagne ?

Le zirconium surpasse les deux qualités B en acide chlorhydrique pur et chaud, mais il est beaucoup plus sensible à la contamination ferrique et fluorée et coûte beaucoup plus cher. Là où la pureté du flux ne peut être garantie, le B-3 est le choix le plus robuste et le plus économique.

12. Le B-2 ou le B-3 peuvent-ils gérer l'acide chlorhydrique contenant des ions ferriques ?

Seulement en très petites quantités, et le B-3 les gère mieux. Aussi peu que 50 ppm d'ions ferriques peuvent augmenter les taux de corrosion au-dessus de 10 mm/an pour les deux qualités. À 500 ppm dans 10 % d'acide à 60 degrés Celsius, des tests indicatifs montrent environ 2,1 mm/an pour le B-2 contre environ 0,4 mm/an pour le B-3. Au-dessus de ces niveaux, précisez Hastelloy C-276.

13. Quelle est la température de service maximale de l'Hastelloy B-3 ?

Dans les atmosphères oxydantes comme l’air, la température maximale recommandée est d’environ 540 degrés Celsius. En réduisant le gaz ou le vide, B-3 peut être utilisé considérablement plus. Un service à long-terme dans la fenêtre de précipitations de 550 à 900 degrés Celsius doit toujours être évité pour les composants retenant la pression ; l'avantage du B-3 est qu'une exposition transitoire pendant le soudage ne provoque pas de fragilisation.

14. L'Hastelloy B-3 peut-il être utilisé dans l'acide sulfurique ?

Oui, dans l'acide sulfurique pur non-oxydant à concentration et température modérées, où les taux d'acide bouillant à 10 % restent inférieurs à 0,1 mm/an. Il ne convient pas à l'acide sulfurique contenant des contaminants oxydants. Pour un service avec acide mixte ou oxydant, utilisez l'Hastelloy C-276 ou C-22.

15. La teneur plus élevée en molybdène du B-3 améliore-t-elle la résistance à l’acide chlorhydrique ?

Cela n'est pas mesurable dans l'acide pur, car les deux qualités forment déjà le même film passif riche en molybdène- et les deux fonctionnent en dessous de 0,1 mm/an à une température ambiante de 70 degrés Celsius. La fenêtre de molybdène plus élevée dans le B-3 existe pour déplacer la voie de précipitation vers Ni3Mo, et non pour améliorer la résistance à la corrosion.

16. Quelle est la différence entre Ni4Mo et Ni3Mo, en termes simples ?

Les deux sont des composés ordonnés de nickel et de molybdène qui peuvent se former à l’intérieur des grains métalliques lors de leur refroidissement. Le Ni4Mo est la forme-à formation rapide et hautement fragilisante qui sévit dans le B-2. Le Ni3Mo se forme beaucoup plus lentement et c'est la phase B-3 qui est censée favoriser. Des précipitations plus lentes signifient que l’alliage peut traverser la bande de température dangereuse sans dommage.

17. Les normes B-2 et B-3 nécessitent-elles un recuit de mise en solution sur le matériau de base ?

Oui. Les deux sont fournis dans un état de solution-recuit et trempé, généralement entre 1 050 et 1 100 degrés Celsius, suivi d'une trempe rapide à l'eau. Cela dissout tout précipité et gèle le molybdène en solution. Tout formage à chaud ou tout travail à froid intense doit être suivi d'un recuit répété.

18. Hastelloy B-3 versus C-276 : comment choisir ?

Choisissez B-3 pour les acides réducteurs purs, surtout l'acide chlorhydrique à n'importe quelle concentration et température. Choisir le C-276 lorsque le flux contient des espèces oxydantes, lorsque des acides sont mélangés ou lorsqu'une contamination ferrique et cuivrique ne peut être exclue. La teneur en chrome du C-276 lui confère la résistance à l'oxydation que les alliages B abandonnent délibérément.

19. L'Hastelloy B-3 peut-il être utilisé dans l'acide fluorhydrique ou dans un mélange HCl + HF ?

C'est possible, mais un recuit en solution est normalement recommandé avant la mise en service et le fonctionnement doit être vérifié par des tests, car le comportement du fluorure est très spécifique à la concentration et à la température. De nombreux concepteurs préfèrent le C-276 ou le Monel pour les flux fluorés.

20. Comment puis-je vérifier que j'ai effectivement reçu de l'Hastelloy B-3 ?

Exigez un certificat de test d'usine selon EN 10204 3.1 ou 3.2 montrant UNS N10675 avec du chrome dans la plage de 1,0 à 3,0 % et du carbone à 0,01 % ou moins, puis effectuez une identification positive à 100 % du matériau par XRF ou OES sur chaque pièce à la réception. Les produits B-2 et B-3 sont visuellement identiques et les matériaux mal étiquetés constituent un risque connu pour l'industrie.