1. مواد مقاوم در برابر حلال جهانی
س: UNS N10276 که معمولاً به عنوان آلیاژ C-276 شناخته می شود، اغلب به عنوان "اسب کار" صنعت پردازش شیمیایی شناخته می شود. چه چیزی آن را در مقایسه با آلیاژهای تخصصی تر مانند N10665 (B-2) یا N06022 (C-22) بسیار همه کاره می کند؟
A: شهرت UNS N10276 به عنوان یک "اسب کار" ناشی از مقاومت استثنایی آن در برابر مواد اکسید کننده و کاهش دهنده خورنده است. برخلاف آلیاژهای تخصصی که برای یک محیط خاص طراحی شدهاند، C{3}}276 حفاظت طیف وسیعی را ارائه میکند که زمانی که شرایط فرآیند متغیر است یا کاملاً قابل پیشبینی نیست، آن را به انتخاب ایمن تبدیل میکند.
این تطبیق پذیری ناشی از ترکیب شیمیایی متعادل آن است:
پایه نیکل (~57%): پایه متالورژیکی و مقاومت در برابر محیط های سوزاننده و ترک خوردگی تنش کلریدی را فراهم می کند.
کروم (14.5٪ تا 16.5٪): مقاومت در برابر محیط های اکسید کننده مانند اسید نیتریک، یون های آهن و محیط های اکسیژن دار ایجاد می کند. این چیزی است که N10665 (B-2) فاقد آن است.
مولیبدن (15% تا 17%): مقاومت در برابر اسیدهای احیا کننده مانند اسیدهای کلریدریک و سولفوریک ایجاد می کند.
تنگستن (3٪ تا 4.5٪): به طور هم افزایی با مولیبدن برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی موضعی (خوردگی حفره ای و شکافی) و اسیدهای غیر اکسید کننده عمل می کند.
از آنجایی که حاوی مقادیر قابل توجهی کروم (برای مقاومت در برابر اکسیداسیون) و مولیبدن/تنگستن (برای کاهش مقاومت) است، C{2}}276 میتواند جریانهای اسیدی مخلوط، شیمیهای فرآیند نوسان و محیطهای حاوی کلرید را مدیریت کند. در برابر تشکیل خوردگی حفره ای و شکافی در آب دریا و محیط های مملو از کلرید تا دمای بالا مقاومت می کند.
این{0}مقاومت گسترده به این معنی است که یک کارخانه شیمیایی میتواند در C{2}}276 برای چندین سرویس-از راکتورهایی که اسید کلریدریک را مدیریت میکنند تا اسکرابرهایی که با موجودی، ساخت و نگهداری گاز کلر سادهسازی میکنند استانداردسازی کند.
2. جوش C-276: اجتناب از دام
س: در طول ساخت مخازن UNS N10276، برای حفظ مقاومت خوردگی افسانهای آلیاژ در شرایط-به عنوان جوش، چه تکنیکهای جوشکاری و فلزات پرکننده مورد نیاز است؟
پاسخ: در حالی که C-276 نسبت به برخی آلیاژهای خاص بخشنده تر است، حفظ مقاومت در برابر خوردگی آن از طریق جوشکاری مستلزم رعایت دقیق رویه های اثبات شده است. گرمای جوشکاری در صورت عدم کنترل مناسب می تواند باعث جدا شدن عناصر آلیاژی یا رسوب فازهای ثانویه شود.
انتخاب فلز پرکننده:
فلز پرکننده منطبق ERNiCrMo-4 (AWS A5.14) است. این شیمی دقیقاً با فلز پایه مطابقت دارد. بسیار مهم است که هرگز از پرکننده های غیر مشابه مانند فولاد ضد زنگ 316L استفاده نکنید، زیرا این امر باعث ایجاد یک ناحیه ضعیف و مستعد خوردگی در جوش می شود.
فرآیند جوشکاری:
جوشکاری قوسی تنگستن گازی (GTAW/TIG) فرآیند ترجیحی برای دقت و کنترل آن است. پارامترهای کلیدی عبارتند از:
ورودی حرارت کم: آمپر و ولتاژ را تا حد عملی پایین نگه دارید و در عین حال فیوژن را حفظ کنید.
کنترل دمای بین پاسی: دمای بین پاس های جوش باید به شدت کنترل شود، معمولاً زیر 200 درجه فارنهایت (93 درجه) نگه داشته شود. اجازه دادن به مواد برای خنک شدن کامل بین پاس ها اغلب توصیه می شود.
تکنیک مهره های رشته ای: به جای پاس های پهن و بافتنی، از مهره های کوچک و نخ دار استفاده کنید. بافندگی باعث افزایش گرمای ورودی و زمان در دما می شود و جداسازی را افزایش می دهد.
پاکسازی برگشتی: برای عبور ریشه، یک گاز بی اثر (آرگون) در قسمت پشتی جوش برای جلوگیری از اکسیداسیون، که مقاومت در برابر خوردگی را به خطر می اندازد، ضروری است.
پست-تمیز کردن جوش:
هر گونه رنگ حرارتی یا لایه اکسیدی که در حین جوشکاری ایجاد شده است باید حذف شود. این کار معمولاً با برس زدن سیم فولادی ضد زنگ، آسیاب کردن با چرخهای آزاد آهنی- یا ترشی انجام میشود. عدم حذف رنگ حرارتی باعث ایجاد یک لایه سطحی اکسید شده می شود که در کروم و مولیبدن تخلیه می شود و آن را مستعد حملات موضعی در سرویس می کند.
3. بازار گوگرد زدایی گازهای دودکش
س: چرا صفحه UNS N10276 اغلب برای اجزای حیاتی در سیستمهای گوگردزدایی از گاز دودکش (FGD) مشخص میشود و در مقایسه با آلیاژهای کروم بالاتر مانند N06022 در کجا قرار دارد؟
پاسخ: در دنیای کنترل آلودگی، به ویژه اسکرابرهای مرطوب FGD مورد استفاده در نیروگاه ها، UNS N10276 سابقه طولانی و موفقی دارد. اغلب برای مناطقی که شرایط بین اسیدی و اکسید کننده در نوسان است، مشخص می شود.
چرا C-276 در FGD کار می کند:
محیط های FGD وحشیانه هستند. نواحی ورودی گاز تراکم اسید سولفوریک داغ را تجربه می کنند. برج جاذب حاوی کلرید{2}}دوغاب اسیدی غنی است. محتوای بالای مولیبدن و تنگستن C{6}276 مقاومت بسیار خوبی در برابر اسیدهای احیا کننده ایجاد می کند، در حالی که محتوای کروم آن شرایط اکسیداسیون ایجاد شده توسط اکسیژن باقیمانده در گاز دودکش را کنترل می کند. همچنین مقاومت فوقالعادهای در برابر خوردگی حفرهای و شکاف ناشی از کلرید، که حالت شکست اولیه فولادهای ضد زنگ در اسکرابرها است، ارائه میکند.
محدودیت ها:
با این حال، در دو دهه اخیر، توسعه آلیاژ رو به جلو حرکت کرده است. C-276 معمولاً حاوی 14.5-16.5٪ کروم است. در مناطق با شدیدترین اکسیداسیون یک سیستم FGD (مانند مجرای ورودی که در آن اسید سولفوریک غلیظ متراکم می شود)، یا در محیط هایی با غلظت کلرید بسیار بالا همراه با گونه های اکسید کننده، این سطح کروم می تواند تا حدودی کافی باشد.
اینجاست که N06022 (آلیاژ 22) با کروم 20 تا 22.5 درصد برتری دارد. محتوای کروم بالاتر یک لایه حفاظتی اضافی را در شرایط اکسید کننده ایجاد می کند. علاوه بر این، N06022 پایداری حرارتی بالاتری دارد، به این معنی که احتمال تشکیل فازهای بین فلزی در طول جوشکاری صفحات ضخیم کمتر است.
حکم:
C{1}}276 همچنان یک انتخاب عالی و مقرون به صرفه برای اکثر سیستم های FGD است. با این حال، برای گرم ترین، بیشتر مناطق ورودی اکسید کننده یا برای جوشکاری های بحرانی که به حداکثر پایداری حرارتی نیاز دارند، مهندسان اغلب به N06022 "به روز رسانی" می کنند.
4. تدارکات و مشخصات
س: هنگام تهیه صفحه UNS N10276 برای کاربرد مخازن تحت فشار تحت کد دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME، یک خریدار مسئول باید به چه گواهینامه ها، آزمایش و علامت گذاری مواد خاصی نیاز داشته باشد؟
پاسخ: تهیه C{1}}276 برای تجهیزات تحت فشار دارای مهر کد نیازمند توجه دقیق به مستندات و قابلیت ردیابی است. خریدار باید اطمینان حاصل کند که مواد با استانداردهای مواد ASTM و الزامات کد ASME مطابقت دارند.
1. استانداردهای حاکم:
ASTM B575: مشخصات استاندارد برای نیکل-صفحه، ورق و نوار آلیاژی.
ASME SB-575: مشخصات یکسانی که توسط کد دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME (بخش II، قسمت B) اتخاذ شده است. برای اطمینان از پذیرش کد، سفارش خرید باید به وضوح برای مواد ASME SB-575 درخواست کند.
2. الزامات صدور گواهینامه:
گزارش تست آسیاب (MTR) / EN 10204 نوع 3.1: این باید عدد حرارت، آنالیز شیمیایی و نتایج آزمایش مکانیکی (کشش، تسلیم، ازدیاد طول) را نشان دهد. شیمی باید در محدوده UNS N10276 باشد (Ni: تعادل، کروم: 14.5-16.5٪، مو: 15-17٪، W: 3-4.5٪، Fe: 4-7٪، C: حداکثر 0.01٪).
داده های کد ASME: برای ساخت مخازن تحت فشار، ماده باید با گواهی انطباق همراه شود که بیان می کند مطابق با ASME SB-575 است، یا MTR باید بر این اساس تأیید شود.
3. الزامات تست:
تست مکانیکی: تایید خواص کششی در دمای اتاق.
تست هیدرواستاتیک: برای صفحه قابل اجرا نیست، اما صفحه باید برای آزمایش هیدرواستاتیک نهایی مخزن تحت فشار مناسب باشد.
معاینه غیرمخرب (اختیاری اما توصیه شده): برای خدمات حیاتی، خریدار میتواند معاینه اولتراسونیک را در ASTM A578 تعیین کند تا تأیید کند که صفحه فاقد لایهبندی یا ضخامت داخلی است.
4. علامت گذاری و شناسایی:
هر صفحه باید با مشخصات (SB-575)، درجه (UNS N10276)، شماره حرارت و نام سازنده مشخص شود. برای کار کد، مهر نماد کد ASME (در صورت نیاز برنامه کیفیت سازنده) و نام "SB-575" باید خوانا و قابل ردیابی باشد.
5. رسیدگی به ترک خوردگی استرس کلرید
س: ترک خوردگی استرس کلرید (Cl-SCC) یک حالت خرابی رایج در تجهیزات فولاد ضد زنگ است. چگونه متالورژی UNS N10276 آن را عملاً در برابر این مکانیسم خرابی، حتی در محیطهای{3}}گرم و غنی از کلرید، مصون میسازد؟
پاسخ: ترک خوردگی استرس کلرید (Cl-SCC) یک حالت شکست موذی است که فولادهای زنگ نزن آستنیتی مانند 304 و 316 را در محیطهای کلرید داغ آزار میدهد. زمانی رخ می دهد که تنش کششی، دما و کلریدها با هم ترکیب شوند و باعث ایجاد ترک سریع و شکننده شوند. UNS N10276 به طور گسترده برای حذف این خطر مشخص شده است.
مکانیسم ایمنی:
Cl{0}}SCC در فولادهای زنگ نزن به این دلیل اتفاق میافتد که لایه غیرفعال (اکسید کروم) به صورت موضعی توسط یونهای کلرید شکسته میشود که منجر به انحلال سریع در نوک ترک میشود در حالی که ناحیه اطراف غیرفعال میماند. این یک شیمی "سلول مسدود" ایجاد می کند که باعث انتشار ترک می شود.
C-276 این مکانیسم را از طریق سه مزیت متالورژیکی شکست می دهد:
محتوای نیکل بالا: آلیاژهای با محتوای نیکل بالا (بالاتر از 45٪ نیکل) ذاتاً در برابر Cl{1}}SCC مقاوم هستند. C{6}}276 حاوی تقریباً 57٪ نیکل است. نیکل مکانیسم پارگی فیلم حساس را ایجاد نمی کند که در آستنیتیک های مبتنی بر آهن دیده می شود. هر چه نیکل بیشتر باشد، حساسیت کمتری دارد و در 57 درصد، عملاً تحت تمام شرایط عملی ایمن است.
محتوای مولیبدن بالا: 15 تا 17 درصد مولیبدن به طور قابل توجهی مقاومت لایه غیرفعال را در برابر حمله یون کلرید افزایش می دهد. این باعث می شود که لایه غیرفعال پایدارتر شود و در وهله اول کمتر احتمال شکسته شدن آن وجود داشته باشد.
عدم ایجاد حساسیت: از آنجایی که C{1}}276 یک آلیاژ کم کربن با آهن و کروم کافی برای تثبیت ریزساختار است، در حین جوشکاری حساس نمیشود (به شکل کاربید کروم در مرز دانهها رسوب میکند). مرزهای دانه حساس مسیرهای ترجیحی برای SCC در فولادهای زنگ نزن هستند.
به این دلایل، C-276 ماده انتخابی برای مبدلهای حرارتی، مخازن راکتور و سیستمهای لولهکشی است که کلریدهای داغ، محلولهای آب نمک و آب دریا را مدیریت میکنند که در آن فولادهای زنگ نزن سری 300 ظرف چند ماه از کار میافتند.
