1. لبه متالورژیکی
س: در حوزه آلیاژهای{0}با کارایی بالا، UNS N06022 (آلیاژ 22) اغلب بر روی گزینههایی مانند فولاد ضد زنگ C-276 یا 316L مشخص میشود. چه ویژگی های متالورژیکی خاصی به آن برتری در محیط های شیمیایی بسیار تهاجمی می دهد؟
پاسخ: برتری UNS N06022 در ترکیب شیمیایی متعادل آن و پایداری لایه غیرفعال آن است. در حالی که آلیاژ C-276 برای سال ها استاندارد صنعتی بود، N06022 برای رفع محدودیت های خاص، به ویژه در مورد پایداری حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی موضعی، توسعه یافت.
متمایز کننده اصلی محتوای کروم است. N06022 حاوی بین 20.0٪ تا 22.5٪ کروم است که به طور قابل توجهی بالاتر از 14.5٪ تا 16.5٪ موجود در C-276 است. کروم عنصر اصلی تشکیل دهنده لایه اکسید غیرفعال است که به فولادهای ضد زنگ و آلیاژهای نیکل مقاومت در برابر خوردگی آنها را می دهد. با افزایش محتوای کروم، N06022 یک فیلم غیرفعال قوی تر و محکم تر ایجاد می کند.
علاوه بر این، N06022 تعادل مولیبدن و تنگستن را بهینه می کند. حاوی 12.5٪ تا 14.5٪ مولیبدن و 2.5٪ تا 3.5٪ تنگستن است. این عناصر مقاومت استثنایی در برابر اسیدهای احیا کننده مانند اسیدهای هیدروکلریک و سولفوریک ایجاد می کنند. با این حال، یک پیشرفت بزرگ در N06022 کاهش محتوای کربن و سیلیکون آن، همراه با سطح کروم است که بارش فازهای بین فلزی (مانند فاز Mu) را در طول جوشکاری و پردازش حرارتی به حداقل می رساند. در C{11}}276، تکنیکهای جوشکاری نامناسب میتواند منجر به بارش فاز در منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ) شود و آن را مستعد حمله موضعی کند. N06022 پایداری متالورژیکی بسیار بالاتری از خود نشان می دهد، به این معنی که مقاومت در برابر خوردگی خود را در شرایط{15}}جوشکاری بدون عملیات حرارتی پس از جوشکاری اجباری{19}} حفظ می کند. در مقایسه با فولاد ضد زنگ 316L، N06022 مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می دهد که در محیط های اکسید کننده و کاهنده مرتبه بالاتری دارد، و زمانی که 316 لیتر یا حتی 6 درصد مولی فوق آستنیتی به دلیل ترک خوردگی خوردگی حفره ای یا تنشی از کار می افتند، آن را به گزینه ای مناسب تبدیل می کند.
2. تهیه بشقاب و مشخصات
س: هنگام تهیه صفحه UNS N06022 برای کاربردهای حیاتی در صنایع دارویی یا پردازش شیمیایی، مدارک و الزامات آزمایشی حیاتی که یک خریدار واجد شرایط باید برای اطمینان از یکپارچگی مواد مشخص کند، چیست؟
پاسخ: تهیه بشقاب UNS N06022 برای خدمات حیاتی یک خرید "خارج از قفسه" ساده نیست. برای تضمین اینکه مواد نیازهای شدید صنایعی مانند تولید دارو (در جایی که آلودگی غیرقابل قبول است) یا پردازش شیمیایی (در جایی که خرابی فاجعه بار است) را برآورده می کند، خریدار باید مجموعه ای جامع از مستندات و آزمایشات را اجباری کند.
قبل از هر چیز، این ماده باید با ASTM B575 (مشخصات استاندارد برای نیکل کم کربن-کرم{3}}مولیبدن کم- نیکل کربن-کروم{{6}مولیبدن{7}کم{7}مس{7}کربن{7}کم{8}، نیکل-کروم{10}}مولیبدن{11}}صفحه، ورق و نوار آلیاژ تنگستن). با این حال، انطباق با استاندارد فقط پایه است.
یک خریدار واجد شرایط باید نیاز داشته باشد:
گواهی آزمایش آسیاب (MTC) / EN 10204 نوع 3.1 یا 3.2: این گواهی قابلیت ردیابی به مذاب را فراهم می کند و تأیید می کند که آنالیز شیمیایی با محدوده UNS N06022 مطابقت دارد. برای کاربردهای دارویی یا هسته ای، گواهی 3.2 (تأیید شده توسط شخص ثالث مستقل) اغلب اجباری است.
تست مکانیکی: MTC باید استحکام کششی، استحکام تسلیم و ازدیاد طول را مستند کند. برای صفحاتی که برای ساخت مخازن تحت فشار (ASME Section VIII, Division 1) در نظر گرفته شده اند، این ماده باید دارای گواهینامه دوگانه-به عنوان SB-575 باشد.
بررسی غیر مخرب (NDE): بازرسی استاندارد بصری کافی نیست. خریدار باید تست اولتراسونیک (UT) را مطابق با ASTM A578 (مشخصات استاندارد برای مستقیم-بررسی اولتراسونیک پرتو صفحات فولادی نورد برای کاربردهای ویژه) مشخص کند تا مطمئن شود که صفحه فاقد حفرههای داخلی، لایهبندی، یا آخالها است.
تست نرخ خوردگی: برای خدمات شیمیایی شدید، خریداران اغلب به آزمایش نرخ خوردگی خاصی مانند روش A (یا روش B) ASTM G28 نیاز دارند. این تست حساسیت به خوردگی بین دانه ای را اندازه گیری می کند. حداکثر نرخ خوردگی (به عنوان مثال، کمتر از 100 مایل در سال) اغلب برای اطمینان از مقاومت ذاتی مواد مشخص می شود.
پایان و تمیزی سطح: برای کاربردهای دارویی، صفحه ممکن است نیاز به یک سطح خاص (به عنوان مثال، سطح 2B یا #4) داشته باشد تا از چسبندگی باکتری ها جلوگیری کند و امکان غیرفعال شدن را فراهم کند. گواهی چربی زدایی و تمیزی خدمات اکسیژن نیز ممکن است مورد نیاز باشد.
3. ساخت و چالش های جوشکاری
س: ساخت صفحه UNS N06022 در مقایسه با فولاد زنگ نزن آستنیتی استاندارد چالش های منحصر به فردی را ارائه می دهد. اقدامات احتیاطی حیاتی که یک کف کارگاه باید در حین برش، شکلدهی و بهویژه جوشکاری برای جلوگیری از آسیب دیدن خواص مواد انجام دهد، چیست؟
پاسخ: کار با N06022 نیازمند یک رویکرد منضبط و یک محیط مغازه تمیز است. محتوای بالای نیکل و مولیبدن آن باعث چسبندگی و مستعد سفت شدن می شود که آن را به طور قابل توجهی از فولاد ضد زنگ 304 یا 316L متمایز می کند.
برش و شکل دهی:
به دلیل استحکام و سرعت کار{0}سختی بالا، برش پلاسما یا برش جت آب با فشار بالا به برش برای صفحات ضخیم تر ترجیح داده می شود. در صورت نیاز به ماشینکاری، ابزارهای سفت و سخت، درج های تیز و سرعت های آهسته با نرخ تغذیه بالا برای جلوگیری از سخت شدن کار ضروری هستند. برای شکل دهی (خمش یا نورد)، استحکام تسلیم بالاتر N06022 به این معنی است که تناژ بیشتری در مقایسه با فولاد کربنی مورد نیاز است. روغن کاری برای جلوگیری از گند زدگی ضروری است.
جوشکاری (مرحله بحرانی):
جوشکاری جایی است که بیشتر مسائل ساخت به وجود می آید.
تمیزی مطلق است: سطح باید به دقت تمیز شود. هر گونه چربی، روغن، رنگ، یا حتی گرد و غبار مغازه حاوی ذرات آهن باقیمانده می تواند منجر به ترک خوردن یا تخلخل فاجعه آمیز شود. فقط استفاده از برس های سیمی فولاد ضد زنگ (تخصصی شده و هرگز روی فولاد کربنی استفاده نشده است) و چرخ های آهنی{2}}رایگان اجباری است.
ورودی حرارت کم: برای جلوگیری از جدا شدن عناصر آلیاژی یا تشکیل فازهای ثانویه، جوشکارها باید از ورودی حرارت کم استفاده کنند. این معمولاً با استفاده از فرآیند GTAW (TIG) با تکنیک مهرههای رشتهای به جای بافتن به دست میآید. دمای بین گذر باید به شدت کنترل شود، معمولاً زیر 200 درجه فارنهایت (93 درجه) نگه داشته می شود.
انتخاب فلز پرکننده: فلز پرکننده صحیح ERNiCrMo-10 است (طبقه بندی AWS مربوطه برای N06022). استفاده از پرکننده غیر مشابه یا نادرست می تواند یک سلول گالوانیکی یا یک ناحیه ضعیف در جوش ایجاد کند.
پاکسازی پشت: هنگام جوشکاری پاس ریشه، تخلیه گاز بی اثر (آرگون) در قسمت پشتی اتصال جوش ضروری است. این از اکسیداسیون ریشه جلوگیری می کند که مقاومت در برابر خوردگی را به خطر می اندازد.
پس از{0}}تصفیه جوش: در حالی که N06022 در برابر حساسیت مقاوم است، هرگونه رنگ حرارتی یا لایه اکسیدی که در طول جوشکاری ایجاد میشود باید با ترشی کردن، آسیاب کردن یا برس زدن سیمی حذف شود تا مقاومت کامل در برابر خوردگی لایه غیرفعال بازیابی شود.
4. FGD و بازار کنترل آلودگی
س: چرا صفحه UNS N06022 به عنوان ماده انتخابی برای سختترین بخشهای سیستمهای گوگردزدایی از گازهای دودکش (FGD) در نیروگاههای{1} زغالسنگ در نظر گرفته میشود، و چگونه از فولاد کربنی پوششداده شده یا آلیاژهای پایینتر عملکرد بهتری دارد؟
پاسخ: سیستمهای گوگردزدایی از گازهای دودکش (FGD)، به ویژه «اسکرابرهای مرطوب» که برای حذف دی اکسید گوگرد از اگزوز استفاده میشوند، یکی از خورندهترین محیطها را روی زمین ایجاد میکنند. این فرآیند شامل مخلوط کردن گاز دودکش داغ و اسیدی با دوغاب سنگ آهک، ایجاد شرایطی است که بین اسیدیته کلرید بالا و قلیایی بودن، اغلب در دماهای بالا، در نوسان است.
چرا N06022 برنده می شود:
در مجرای ورودی که گاز داغ و تصفیه نشده وارد اسکرابر می شود، دما می تواند به زیر نقطه شبنم اسیدی کاهش یابد و باعث می شود اسید سولفوریک بسیار غلیظ مستقیماً روی سطح فلز متراکم شود. بیشتر در داخل اسکرابر، جذب کلریدهای زغال سنگ یک محیط غنی از کلرید- (اغلب بیش از 10000 ppm یون کلرید) در pH پایین ایجاد میکند. این "منطقه مرگ" برای فولادهای ضد زنگ است که به سرعت سوراخ می شود و ترک می خورد.
UNS N06022 به دو دلیل در اینجا رشد می کند:
مقاومت در برابر خوردگی یکنواخت: در برابر نازک شدن عمومی ناشی از اسیدهای سولفوریک و هیدروکلریک مقاومت می کند.
مقاومت در برابر خوردگی موضعی: محتوای بالای کروم و مولیبدن مقاومت استثنایی در برابر خوردگی حفرهای و شکافی در محیطهای-کلرید بالا ایجاد میکند.
عملکرد بهتر در مقابل گزینه های جایگزین:
فولاد کربنی پوشش داده شده: در حالی که در ابتدا ارزان تر هستند، روکش ها "لایه های وان حمام" هستند. اگر یک عیب سوراخ سوزنی در پوشش وجود داشته باشد، فولاد کربنی زیرین در معرض دوغاب اسیدی قرار می گیرد و به سرعت خورده می شود، اغلب پوشش را زیر انداز می کند و منجر به شکست-در مقیاس بزرگ می شود.
316L یا 6% Moly Stainless: این مواد نهایتاً در محیط گرم و{2}}محیط کلرید بالا یک اسکرابر FGD تسلیم سوراخ شدن و ترک خوردگی تنش کلریدی می شوند.
روکش های لاستیکی: مشابه پوشش ها، در معرض آسیب های مکانیکی و محدودیت های دما هستند.
بنابراین، برای اجزای حیاتی مانند بخش کوئنچ، مجرای ورودی و مخزن دوغاب جاذب که در آن شرایط تهاجمیتر است، صفحه جامد N06022 (یا صفحه پوشیده شده N06022 روی فولاد کربنی برای کارایی{2}}هزینه) طول عمر لازم را برای اطمینان از قابلیت اطمینان کارخانه بین قطع تعمیرات فراهم میکند که میتواند 20+ سال باشد.
5. پرداختن به SCC در مدیریت پسماند و هسته ای
س: ترک خوردگی ناشی از استرس (SCC) یکی از دلایل اصلی شکست در ذخیره سازی و جابجایی زباله های هسته ای است. چگونه متالورژی صفحه UNS N06022 به طور خاص خطرات SCC ناشی از کلرید-و SCC کاستیک را کاهش میدهد؟
پاسخ: ترک خوردگی تنشی (SCC) یک شکل موذی از شکست است که در آن یک ماده حساس، یک محیط خورنده خاص و تنش کششی با هم ترکیب میشوند و باعث ایجاد ترکهای شکننده در یک ماده انعطافپذیر میشوند. در مدیریت زبالههای هستهای-بهویژه در ذخیرهسازی{2}}ضایعات رادیواکتیو سطح بالا یا سوخت هستهای مصرفشده-شرایط محیطی میتواند شدید باشد، شامل دماهای بالا، میدانهای تشعشع، و وجود نمکهای کلرید و گونههای سوزاننده (PH بالا).
UNS N06022 به طور منحصر به فردی برای کاهش هر دو انتهای طیف pH مناسب است:
1. مقاومت در برابر کلرید{1}}SCC القا شده (اسیدی/خنثی):
در اکثر فولادهای زنگ نزن آستنیتی (مانند 304/316)، یون های کلرید می توانند لایه غیرفعال را در مکان های موضعی تحت تنش کششی شکسته و منجر به ترک شوند. مقدار بالای نیکل N06022 (تعادل، معمولاً 56٪ نیکل) دفاع اولیه است. آلیاژهای نیکل ذاتاً در برابر کلرید SCC مقاوم هستند، زیرا نیکل لایه حساس-مکانیسم پارگی که در آستنیتیکهای مبتنی بر آهن- دیده میشود را تشکیل نمیدهد. محتوای بالای مولیبدن باعث تثبیت بیشتر فیلم غیرفعال در برابر حمله کلرید می شود.
2. مقاومت در برابر کاستیک SCC (PH بالا):
زباله های هسته ای به دلیل تجزیه مواد آلی یا فرآیندهای خاص تصفیه زباله می توانند به شدت سوزاننده شوند (PH بالا). در محیط های با pH بالا، بسیاری از مواد از «تردی سوزی» رنج می برند. اینجاست که کروم موجود در آلیاژ حیاتی است. در حالی که مقدار بالای نیکل کمک می کند، سطح کروم قابل توجه (22٪) در N06022 یک اکسید پایدار را حتی در محلول های هیدروکسید غلیظ فراهم می کند و از انحلال سریع فلز در مرزهای دانه که منجر به ترک سوزان می شود جلوگیری می کند.
هم افزایی:
در یک مخزن زباله هسته ای، محیط ساکن نیست. این می تواند بین تشکیل آب نمک (غنی از کلرید-) و شرایط اکسید کننده یا سوزاننده تولید شده توسط رادیو لیتیسم چرخه کند. مقاومت طیف وسیع-N06022 تضمین میکند که یک ماده واحد میتواند تکامل غیرقابل پیشبینی محیط شیمیایی را در طول هزاران سال تحمل کند، به همین دلیل است که ماده مرجع برای مانع بیرونی ظروف دفع زبالههای هستهای در بسیاری از برنامههای بینالمللی است.
