1. روشهای تولید اولیه برای تولید استوک میله Hastelloy (به عنوان مثال، گرد، هگز، مربع) چیست و روش انتخابی (کار گرم در مقابل سرد-تمام شده) چگونه بر ساختار متالورژیکی، خواص مکانیکی، و مناسب بودن برای کاربردهای مختلف تأثیر میگذارد؟
استوک میله هاستلوی از دو مسیر اصلی تولید می شود که هر کدام ویژگی های محصول متمایزی را به همراه دارد:
1. نوار داغ-کار (گرم-نورد یا داغ-جعلی):
فرآیند: آلیاژ بالاتر از دمای تبلور مجدد خود (معمولاً 1000 درجه - 1200 درجه برای گریدهای Hastelloy) گرم می شود و از طریق نورد یا آهنگری شکل می گیرد. به دنبال آن یک محلول بازپخت و خاموش کردن سریع برای حل فازهای ثانویه و دستیابی به یک ریزساختار یکنواخت و مقاوم در برابر خوردگی- انجام می شود.
تاثیر بر ساختار و خواص:
ساختار: دانه های آستنیتی هم محور، تبلور مجدد. همگنی خوب
ویژگیهای مکانیکی: ویژگیهای آنیل استاندارد-استحکام تسلیم متوسط، شکلپذیری بالا، و چقرمگی عالی. وضعیت معمولی: آنیل شده.
مناسب بودن: ایده آل برای فورج گرم بعدی (مثلاً برای بدنه شیرها، پروانه های پمپ)، ماشینکاری اجزای بزرگ در جایی که پرداخت سطح اهمیت کمتری دارد، و کاربردهایی که به شرایط استاندارد مقاوم در برابر خوردگی نیاز دارند{2}}. این رایج ترین و مقرون به صرفه ترین شکل برای ساخت عمومی است.
2.-نوار سرد (زمین سرد- کشیده شده یا بدون مرکز):
فرآیند: نوار داغ-کار شده و آنیل شده بیشتر در دمای اتاق پردازش میشود. کشش سرد میله را از طریق قالب می کشد تا قطر را کاهش دهد و سطح / تحمل سطح را بهبود بخشد. سنگ زنی بدون مرکز به تحمل های بسیار محکم و سطحی بکر دست می یابد.
تاثیر بر ساختار و خواص:
ساختار: کار سرد باعث نابجایی و سخت شدن کرنش می شود و جریان دانه جهت دار را ایجاد می کند.
خواص مکانیکی: به طور قابل توجهی افزایش تسلیم و استحکام کششی، اما کاهش شکل پذیری و چقرمگی ضربه. بر اساس میزان کار سرد، مواد را می توان در حالت های مختلف (به عنوان مثال، 1/4 سخت، 1/2 سخت) عرضه کرد. بازپخت نهایی اغلب برای حفظ این استحکام بالاتر حذف می شود.
مناسب بودن: برای قطعات ماشینکاری شده دقیق (شفت، اتصال دهنده ها، میل سوپاپ) استفاده می شود که در آن تلورانس های ابعادی محکم، سطح ریز و استحکام بالاتر بدون عملیات حرارتی مورد نیاز است. سطح صاف همچنین بهبود حاشیه ای در مقاومت شروع خوردگی ارائه می دهد.
ملاحظات کلیدی: برای سرویس خوردگی، تقریباً همیشه برای میلههای آماده شده سرد برای بازیابی مقاومت بهینه در برابر خوردگی، یک محلول نهایی بازپخت و ترشی لازم است، مگر اینکه طراحی به طور خاص از استحکام-سرد در یک محیط خوش خیم استفاده کند.
2. در انتخاب یک درجه خاص میله Hastelloy (به عنوان مثال، C-276 در مقابل C-22 در مقابل B-2) برای ساخت اجزای حیاتی مانند میل سوپاپ، شفت پمپ، یا بست، سه عامل مهم برای ارزیابی فراتر از مقاومت به خوردگی عمومی چیست؟
در حالی که مقاومت در برابر خوردگی بسیار مهم است، این سه عامل مکانیکی و ساخت برای اجزای دینامیکی یا تحت تنش بسیار مهم هستند:
1. استحکام مکانیکی و سختی در دما:
ساقه سوپاپ و شفت پمپ: برای مقاومت در برابر خمش، سوزش و سایش به استحکام تسلیم بالایی نیاز دارند. آنها اغلب به استحکام خستگی خوبی برای بارگذاری چرخه ای نیاز دارند. میلههای کشیده شده سرد-C-276 یا C-22 اغلب برای استحکام بالاتر انتخاب میشوند. برای کاربردهای در دمای بالا (مثلاً سیستمهای نزدیک دیگ بخار)، استحکام خزش و مقاومت در برابر نرم شدن حرارتی حیاتی میشوند. نوار Hastelloy X ممکن است انتخاب شود.
اتصال دهنده ها: به استحکام کششی و استحکام برشی بالایی نیاز دارند. آلیاژهایی مانند C{2}}276 معمولاً در مزاجهای سرد-کشش- با استحکام بالا استفاده میشوند. سرعت کار سخت شدن مواد نیز در طول نورد نخ کلید است.
2. مقاومت در برابر سایش و تمایل به خراشیدگی:
قطعات متحرک در تماس (به عنوان مثال، ساقه / مهر و موم، بست های رزوه ای) مستعد ضربه زدن (نوعی سایش شدید چسب) هستند. ساختار آستنیتی اکثر هاستلوی ها می تواند مستعد این باشد.
استراتژیهای کاهش: میلههای سرد- را برای سختی سطح بالاتر مشخص کنید. از مواد غیر مشابه و سازگار برای سطوح جفت گیری استفاده کنید (مثلاً ساقه Hastelloy با صندلی آلیاژی- کبالت). از درمان های سطحی تخصصی مانند نیتریدینگ (به طور انتخابی، با توجه به تاثیر خوردگی) یا پوشش ها استفاده کنید. از روغن کاری مناسب اطمینان حاصل کنید.
3. ماشینکاری و ساخت پذیری:
رتبهبندی ماشینکاری: معمولاً ماشینکاری هاستلویها سخت در نظر گرفته میشوند (اغلب حدود 20٪ از فولاد ماشینکاری رایگان 1212 رتبهبندی میشوند). آنها به سرعت کار میکنند-، استحکام برشی بالایی دارند و گرما را به خوبی هدایت میکنند.
پیامدهای انتخاب میله: برای قطعات پیچیده، قوام میله (آزادی از جداسازی، گنجاندن) برای جلوگیری از شکستن ابزار حیاتی است. میلههای کشیده شده سرد در مقایسه با میلههای نورد گرم- سطح و پایداری ابعادی بهتری را در حین ماشینکاری ارائه میدهند.
جوشکاری استوک میله: اگر قطعه جوش داده شود (به عنوان مثال، شفتی که به فلنج جوش داده شده است)، جوش پذیری آلیاژ کلیدی است. C-276 و C-22 جوش پذیری خوبی با رویه های مناسب دارند، در حالی که B-2 به آلودگی فلز جوش بسیار حساس است و به کنترل های دقیق نیاز دارد.
3. برای استفاده از بست با یکپارچگی بالا در محیط گاز ترش (H2S) بر اساس NACE MR0175/ISO 15156، یک میله Hastelloy C-276 باید چه الزامات خاصی را در مورد شیمی، عملیات حرارتی، آزمایش مکانیکی، و مستندات برآورده کند؟
پاسخ: بست ها در سرویس ترش ایمنی- حیاتی هستند. مشخصات بسیار فراتر از استاندارد ASTM A494 (استاندارد ریخته گری) یا B574 (استاندارد میله/میله) است.
1. شیمی:
باید کاملاً با محدودیت های UNS N10276 در ASTM B574 مطابقت داشته باشد.
کربن و سیلیکون بسیار کم{{0}: برای جوش پذیری و جلوگیری از تشکیل کاربید/سیلیسیدی که می تواند به چقرمگی در HAZ آسیب برساند ضروری است.
کنترل عناصر ردیابی: محدودیتهای عناصری مانند فسفر و گوگرد برای به حداقل رساندن خطر ترکخوردگی داغ و اطمینان از شکلپذیری مورد بررسی قرار میگیرند.
2. عملیات حرارتی و شرایط:
باید در شرایط آنیل شده و سریع خاموش شده در محلول کامل عرضه شود تا از یک ریزساختار همگن- بدون فاز با مقاومت بهینه در برابر خوردگی و شکل پذیری اطمینان حاصل شود.
معمولاً برای بدنه بست در سرویسهای ترش شدید، هیچ مزاج سرد- مجاز نیست، زیرا کار سرد میتواند حساسیت به ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) را افزایش دهد. ممکن است رزوه بست پس از بازپخت سرد-نوردیده شود، اما این امر مستلزم شرایط دقیق است.
3. تست مکانیکی:
آزمایش کامل در هر گرما/لات: آزمایشهای کششی (بازده، UTS، کشیدگی) و تستهای سختی (راکول یا برینل) اجباری هستند.
آزمایش SSC: گرمای ویژه مواد ممکن است نیاز به گذراندن آزمونهای استاندارد ترک خوردگی استرس سولفیدی در روش A (آزمایش کشش) یا روش C (حلقه C{{1}) داشته باشد، اغلب در تنش آستانه 80٪ یا 90٪ از قدرت بازده واقعی (AYS) در محلول H2 اشباع شده.
4. اسناد و قابلیت ردیابی:
گزارش جامع تست مواد (MTR) با قابلیت ردیابی شماره حرارتی قابل مذاکره نیست.
MTR باید صراحتاً مطابقت با NACE MR0175/ISO 15156 را بیان کند.
گواهی ویژه: گواهینامه های آسیاب که مناسب بودن مواد را برای کاربردهای "سرویس ترش" یا "بسته کننده میدان نفتی" تأیید می کند، اغلب مورد نیاز است.
آزمایشهای اضافی: Charpy V{0}}تست ضربه بریدگی ممکن است برای کاربردهای دمای پایین{1}} برای اطمینان از چقرمگی شکست کافی مشخص شود.
4. هنگام ماشینکاری قطعات از استوک میله Hastelloy، اصول اساسی برای انتخاب ابزار، پارامترهای برش و استفاده از مایع خنک کننده برای دستیابی به بهره وری، عمر ابزار و جلوگیری از ایجاد عیوب سطحی که می تواند عملکرد خوردگی را به خطر بیندازد چیست؟
A: ماشین کاری Hastelloy یک فرآیند کاهشی است که می تواند خواص مواد را در سطح در صورت نادرست انجام دهد.
1. انتخاب ابزار:
زیرلایه: از گریدهای کاربید درجه یک با سختی گرم بالا (مثلاً C{3}}3 میکروگرین یا زیر{5}}کاربید میکروگرین) استفاده کنید. ابزارهای سرامیکی (SiAlON) یا CBN (نیترید بور مکعبی) را می توان برای پرداخت با سرعت بالا در شرایط سخت استفاده کرد.
هندسه: زوایای چنگک تیز و مثبت برای کاهش نیروهای برش و سخت شدن کار. لبه های برش محکم و تراش خورده برای مقاومت در برابر خرد شدن. فلوت های صیقلی برای تخلیه خوب تراشه ها.
2. پارامترهای برش:
سرعت (SFM): متوسط تا کم. برای C{4}}276 با کاربید، از 150-250 SFM شروع کنید. سرعت های بالا گرمای بیش از حد تولید می کند که رسانایی حرارتی ضعیف Hastelloy نمی تواند آن را از بین ببرد و منجر به ایجاد دهانه ابزار و سخت شدن قطعه کار می شود.
خوراک (IPR): تهاجمی و ثابت. از نرخ تغذیه به اندازه کافی بالا استفاده کنید تا مطمئن شوید که برش زیر لایه کار-سخت شده ایجاد شده توسط پاس ابزار قبلی ایجاد شده است. تغذیه سبک و "مالش" به طور چشمگیری سایش ابزار را تسریع می کند و سختی کار را بدتر می کند. وقتی ابزار درگیر است هرگز تغذیه را متوقف نکنید.
عمق برش: برای درگیر شدن کامل ابزار و استفاده از استحکام آن کافی است.
3. استفاده از مایع خنک کننده:
مایع خنککننده با فشار-با حجم بالا-ضروری است. نقش اصلی آن تخلیه گرما است، نه فقط روانکاری.
از یک خنک کننده بدون کلر، سولفوره یا فشار شدید (EP) که برای آلیاژهای نیکل فرموله شده است برای کاهش- لبه بالا و بهبود پرداخت استفاده کنید.
اطمینان حاصل کنید که مایع خنک کننده دقیقاً به سمت رابط برش هدایت می شود.
4. حفظ عملکرد خوردگی:
اجتناب از لکه دار شدن: ابزار یا پارامترهای نامناسب می توانند سطح را "لکه دار" کنند، اجزاء را به دام بیندازند و یک لایه مختل-در معرض خوردگی ایجاد کنند.
سخت شدن کار را کنترل کنید: سخت کاری بیش از حد می تواند یک لایه سطحی{0}}شکننده و با تنش بالا با پتانسیل الکتروشیمیایی متفاوت ایجاد کند که به طور بالقوه منجر به ترک- یا حمله انتخابی می شود.
درمان پس از ماشینکاری: برای کاربردهای خوردگی بحرانی، ممکن است یک پاسکاری الکتروشیمیایی سبک (ECM)، تکمیل جریان ساینده، یا یک غیرفعال سازی دقیق شیمیایی برای حذف لایه سطحی مختل شده مکانیکی و بازیابی لایه اکسید غیرفعال مشخص شود.
5. رژیم تضمین کیفیت و آزمایش برای یک میله هوافضای گواهی شده-Hastelloy X (برای اجزای موتور توربین) چه تفاوتی با یک میله استاندارد صنعتی-گرید Hastelloy C-276 برای تجهیزات پردازش شیمیایی دارد؟
الزامات هوافضا نشان دهنده اوج اطمینان مادی است که ناشی از عواقب فاجعه بار در-شکست خدمات است.
درجه استاندارد صنعتی (به عنوان مثال، C-276 برای CPI):
اداره می شود: ASTM B574. استاندارد MTR شامل شیمی گرما،{1}}آزمایش کشش دمای اتاق، و سختی است.
NDE (معاینه غیرمخرب): معمولاً محدود به بازرسی سطحی است. آزمایش اولتراسونیک ممکن است برای قطرهای بزرگتر مشخص شود اما جهانی نیست.
قابلیت ردیابی: قابلیت ردیابی گرما/لات استاندارد است.
تمرکز: در درجه اول بر روی شیمی و مقاومت در برابر خوردگی برای رسیدن به حداقل های ASTM.
درجه برتر هوافضا (به عنوان مثال، Hastelloy X برای AMS 5754):
تحت کنترل: مشخصات مواد هوافضا (AMS)، مانند AMS 5754 برای میله هاستلو ایکس و سهام آهنگری. اینها بسیار دقیق تر از ASTM هستند.
ذوب پیشرفته: به ذوب القایی خلاء (VIM) و به دنبال آن ذوب مجدد قوس خلاء (VAR) یا ذوب مجدد الکتروسرلاگ (ESR) نیاز دارد. این "ذوب مضاعف" یکنواختی شیمیایی شدید و سطوح فوق{1}}پایین ناخالصیهای گازی و اجزای غیرفلزی- را تضمین میکند.
تست جامع:
شیمی: تجزیه و تحلیل محصولات مکرر و کنترل های دقیق تر روی عناصر کمیاب.
خواص مکانیکی: تست کشش هم در دمای اتاق و هم در دمای بالا (به عنوان مثال، 1200 درجه فارنهایت، 1500 درجه فارنهایت). پارگی تنش و تست خزش اغلب در نمونه های معرف مورد نیاز است.
ریز تمیزی: دارای رتبه بندی بر اساس ASTM E45 یا مشابه با اجزای محدود اکسید و سولفید (به عنوان مثال، ادغام های نوع "A" و "B" باید کمتر از رتبه بندی سری نازک مشخص شده باشند).
اندازه دانه: باید یک محدوده اندازه دانه مشخص و یکنواخت (مانند ASTM 5-8) برای عملکرد بهینه خستگی و خزش داشته باشد.
NDE سختگیرانه:
تست 100٪ اولتراسونیک: بر اساس AMS 2631 یا مشابه، با معیارهای پذیرش بسیار دقیق برای ناپیوستگی های داخلی. هر دو اسکن موج طولی و عرضی استاندارد هستند.
بازرسی اچانت (Macroetch): انتهای نوار برای آشکار کردن خطوط جریان، تفکیک یا حفره ها حک می شود.
مستندات: گواهینامه ها جامع هستند، از جمله تمام سوابق ذوب، نمودارهای عملیات حرارتی، و گزارش های آزمایش. بازرسی مقاله اول و بازرسی منبع توسط نماینده کیفیت مشتری هوافضا رایج است.
