1. کاربردهای اولیه و منطق طراحی برای مشخص کردن میله های گرد Hastelloy B-2 (UNS N10665) در تجهیزات پردازش شیمیایی چیست؟
میلههای گرد Hastelloy B-2 (UNS N10665) بهعنوان یک فرم استوک برای ساخت اجزای مقاوم در برابر تنش، خوردگی{{6} بالا در جایی که خواص همسانگرد و یکپارچگی ساختاری حیاتی هستند، طراحی شدهاند. بر خلاف ورق یا لوله، میلههای گرد استحکام یکنواختی را در تمام جهات شعاعی ایجاد میکنند و آنها را برای قطعات در حال چرخش یا تحت فشار ایدهآل میکنند. کاربرد اصلی آنها در محیط های اسیدی احیا کننده تهاجمی است، به ویژه آنهایی که شامل اسید کلریدریک غیر اکسید کننده در طیف وسیعی از غلظت و دمای هستند.
برنامه های اصلی طراحی عبارتند از:
سیستمهای بست: پیچها، ناودانیها، مهرهها و میلههای رزوهدار با استحکام بالا برای مونتاژ راکتورها، مبدلهای حرارتی و سیستمهای لولهکشی که HCl داغ را مدیریت میکنند. استوک میله رزوه می شود و{2}}بر اساس مشخصات مکانیکی دقیق عملیات حرارتی می شود.
محورها و محورها: برای همزن ها، میکسرها و شفت های پمپ که در آن قطعه باید در هنگام غوطه ور شدن در جریان های فرآیند خورنده یا در معرض تنش های پیچشی و خمشی مقاومت کند.
برش و ساقه سوپاپ: در میل های دروازه، شاخه های سوپاپ توپ و سایر قسمت های داخلی سوپاپ که در آن مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی به طور همزمان مورد نیاز است، ماشین کاری می شود.
اجزای ماشین کاری شده: آستین ها، بوش ها، توپی ها و اتصالات سفارشی که برای اطمینان حداکثری و عدم وجود نقاط ضعف جهتی موجود در مجموعه های جوش داده شده، از استوک میله های جامد تبدیل یا آسیاب می شوند.
آندهای الکتروشیمیایی: در برخی از فرآیندهای الکترولیتی تخصصی، میلههای گرد B-2 به عنوان آند بادوام و رسانا عمل میکنند.
منطق طراحی برای انتخاب میله گرد نسبت به سایر اشکال، یکپارچگی مقطعی تضمین شده- آن است. برای یک شفت یا اتصال دهنده بحرانی، یک نقص یا مسیر خوردگی در یک لوله جوش داده شده می تواند فاجعه بار باشد. یک میله گرد جامد، به ویژه میله ای که به درستی-کار شده و با حرارت{4}} کار شده است، یک دفاع همگن در برابر محیط فرآیند ارائه می دهد، بدون درزهای داخلی یا واریانس در ساختار دانه که می تواند به عنوان محل شروع خرابی عمل کند.
2. چگونه خواص مکانیکی Hastelloy B-2 میله گرد با پردازش متفاوت است (مثلاً-نورد گرم در مقابل سرد-کشیده شده در مقابل آنیل شده با محلول)، و این چگونه بر انتخاب تأثیر میگذارد؟
خواص مکانیکی میله گرد UNS N10665 به شدت به پردازش ترمومکانیکی نهایی آن بستگی دارد که مستقیماً مناسب بودن آن را برای خدمات مختلف دیکته می کند.
داغ-نورد و محلول- آنیل شده (شرایط استاندارد): این رایجترین شرایط عرضه برای خدمات خوردگی عمومی است. میله داغ-کار میشود و سپس محلول در دمای 1065-1120 درجه آنیل میشود و سپس با آب سریع خاموش میشود. این یک ریزساختار نرم و انعطاف پذیر با خواص کششی معمولی ایجاد می کند: استحکام کششی ~ 110 ksi (758 مگاپاسکال)، استحکام تسلیم ~ 52 ksi (358 مگاپاسکال)، ازدیاد طول ~60%. مقاومت بهینه در برابر خوردگی را ارائه می دهد و برای ساخت/جوشکاری آماده است. برای قطعاتی که نیاز به ماشینکاری قابل توجه یا شکل دهی سرد بعدی دارند انتخاب می شود.
سرد-کشیده/سرد-کارکرده: میله پس از بازپخت محلول از طریق قالب در دمای اتاق کشیده میشود. این به طور قابل توجهی استحکام و سختی را افزایش می دهد (به عنوان مثال، قدرت تسلیم تا 150 ksi/1034 MPa) اما شکل پذیری را کاهش می دهد. پرداخت سطح برتر است. میله کشیده شده سرد برای استوک بست و شفت در جایی که به استحکام مکانیکی بالاتر بدون عملیات حرارتی نهایی نیاز است انتخاب می شود. با این حال، طراحان باید بدانند که حالت سرد{11}}تنش پسماند بالاتری دارد و در صورت عدم رفع تنش، ممکن است در محیطهای خاص بیشتر مستعد ترک خوردگی ناشی از تنش باشد.
آنیل و پیر شده (کمتر رایج): برای حداکثر استحکام، برخی از مشخصات ممکن است نیاز به درمان پیری پس از بازپخت محلول داشته باشند. این می تواند فازهای ثانویه را رسوب دهد و به طور چشمگیری استحکام را افزایش دهد، اما با هزینه شدید مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری. این شرایط به ندرت برای سرویس های خورنده استفاده می شود و بیشتر برای کاربردهای مکانیکی تخصصی است.
تأثیر انتخاب: یک مهندس باید مقاومت مورد نیاز را با نیازهای ساخت و عملکرد خوردگی متعادل کند.
شفت پمپی که در معرض گشتاور زیاد است ممکن است برای استحکام تسلیم بالاتر از میلهای{0}}سرد ماشینکاری شود.
مجموعهای از گل میخها برای یک فلنج با فشار بالا-از میله نورد سرد-کشش و رزوه- ساخته میشود.
یک نازل یا منیفولد سفارشی ماشینکاری شده که به جوشکاری گسترده نیاز دارد از محلول-نوار آنیل شده برای جلوگیری از ترک خوردگی ناحیه جوش و اطمینان از خواص یکنواخت پس از ساخت{2}} تهیه می شود.
3. اقدامات احتیاطی مهم جوشکاری و ساخت مخصوص ماشینکاری و مونتاژ اجزای میله گرد Hastelloy B-2 چیست؟
Hastelloy B-2 به شدت به ورودی حرارتی در طول ساخت حساس است و برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی به پروتکل های سختگیرانه ای نیاز دارد.
اقدامات احتیاطی جوشکاری:
کنترل ورودی گرما: از فرآیندهای ورودی حرارت کم استفاده کنید (GTAW/TIG ترجیح داده می شود). دمای بینگذر را زیر 125 درجه (257 درجه فارنهایت) حفظ کنید تا از ماندن مواد در محدوده حساسیت (550{4}}850 درجه) که در آن فازهای بینفلزی Ni-Mo شکننده رسوب میکنند، جلوگیری کنید.
پرکننده فلز: از پرکننده ترکیبی منطبق ERNiMo-7 یا برای بهبود مقاومت در برابر ترک، از پرکننده غنی از نیکل- مانند ERNi-1 استفاده کنید. پوشش کامل گاز محافظ (آرگون) غیرقابل مذاکره است، از جمله پاکسازی پشت در مسیرهای ریشه.
عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT): برای هر مجموعه جوشکاری شده برای حل کردن رسوبات مضر در منطقه متاثر از گرما (HAZ) و بازگرداندن مقاومت به خوردگی بهینه، اکیداً آنیل محلول کامل توصیه می شود. این امر مخصوصاً برای اجزای ساخته شده از استوک میله بسیار مهم است، زیرا آنها اغلب در کاربردهای{3}}استرس بالا هستند.
اقدامات احتیاطی ماشینکاری (مکمل توصیه های قبلی برای B-3):
سخت شدن کار: B-2 کار به سرعت سخت می شود. از برش های سنگین و مثبت با ابزار کاربید تیز استفاده کنید. از اجازه دادن به ابزار "مالش" یا ساکن خودداری کنید.
کنترل تراشه: منتظر تراشه های سخت و رشته ای باشید. برای شکستن و تخلیه تراشه ها از هندسه های{1}}شکن تراشه و خنک کننده با فشار بالا- استفاده کنید.
تنش زدایی: برای قطعاتی که از نوار کشیده شده سرد ماشینکاری می شوند که خدمات خورنده را مشاهده می کنند، کاهش تنش در دمای پایین (~ 600 درجه) بعد از ماشینکاری اما قبل از استفاده می تواند برای کاهش تنش های باقیمانده ماشینکاری بدون ایجاد حساسیت بیش از حد مواد مفید باشد، اگرچه این کار نیاز به ارزیابی دقیق دارد.
مونتاژ: از اتصال گالوانیکی با فلزات نجیب تر (مثلا تیتانیوم، گرافیت) خودداری کنید. از واشر و آستین عایق استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که تمام سطوح تمیز و عاری از آلودگی آهن هستند (مثلاً در اثر سنگ زنی با ابزارهای فولاد کربنی)، که می تواند زنگ بزند و اکسیدان های محلی در سرویس ایجاد کند.
4. هنگام تهیه میله های گرد Hastelloy B-2 برای مخازن تحت فشار ASME یا کاربردهای ایمنی حیاتی، چه استانداردهای تضمین کیفیت و آزمایش ضروری است؟
تدارک خدمات حیاتی فراتر از یک گواهی مواد استاندارد است. این شامل تأیید در برابر استانداردهای اجماع دقیق و اغلب آزمایشهای اضافی است.
استانداردهای مواد حاکم: نوار باید با ASTM B335 (مشخصات استاندارد نیکل-میله آلیاژی مولیبدن) مطابقت داشته باشد. سفارش خرید باید شرایط را مشخص کند (به عنوان مثال، آنیل، سرد- کشیده شده).
گواهینامه شیمیایی: یک گزارش آزمایش آسیاب تایید شده (MTR) باید شیمی مطابق با محدودیت های UNS N10665 را نشان دهد، با توجه ویژه به سطوح پایین کربن.<0.01%), iron, and chromium, which are critical for performance in reducing environments.
گزارشهای آزمایش مکانیکی: آزمایشهای کشش و سختی از انتهای میله یا یک نمونه معرف مورد نیاز است.
دستور تست خوردگی: حیاتی ترین تست QA، تست خوردگی بین دانه ای بر اساس روش A ASTM G28 است. این آزمایش که بر روی یک نمونه حساس انجام می شود، بررسی قطعی پایداری حرارتی آلیاژ و عملیات حرارتی نهایی صحیح است. نرخ خوردگی بالا نشان دهنده پردازش نامناسب و خرابی احتمالی در سرویس است.
آزمایش غیر مخرب (NDE): برای کاربردهای حیاتی، آزمایش اولتراسونیک (UT) نوار ممکن است برای بررسی ناپیوستگی داخلی مشخص شود. بازرسی سطح از طریق تست نفوذ مایع (PT) می تواند درزها یا ترک ها را تشخیص دهد.
گواهینامه ASME: برای اجزای مخازن تحت فشار، مواد باید با مدارکی مطابق با ASME Section II، Part B مشخصات SB-335 و با درجه مواد مناسب مهر شوند. تامین کننده باید سازنده مواد مورد تایید ASME باشد.
قابلیت ردیابی: قابلیت ردیابی کامل از مذاب تا محصول نهایی مورد نیاز است. هر نوار باید با شماره گرما و درجه مشخص شود که در تمام مراحل پردازش ردیابی می شود.
5. در بررسی انتخاب مواد، عوامل تعیین کننده برای انتخاب میله گرد Hastelloy B-2 نسبت به یک آلیاژ پایدارتر از نظر حرارتی مانند Hastelloy B-3 چیست؟
انتخاب بین B-2 و B-3 برای کاربردهای میله گرد به تحلیل هزینه در مقابل عملکرد متمرکز بر پیچیدگی ساخت و قابلیت پیش بینی محیط خدمات بستگی دارد.
Hastelloy B-2 (UNS N10665) را زمانی انتخاب کنید:
هزینه یک محرک مهم است: آلیاژ B-2 معمولاً از نظر قیمت پایه کمتر از B-3 است.
ساخت ساده یا به شدت کنترل شده است: اگر قرار است قطعه در حالت ماشینکاری شده از میله آنیل شده بدون نیاز به جوشکاری استفاده شود، ضعف حساسیت B-2 نامربوط است. عملکرد خوردگی آن در حالت آنیل مناسب عالی است.
محیط خدمات قابل پیش بینی و غیر اکسید کننده است: برای اینکه به خوبی درک شود- جریان اسید را به طور مداوم کاهش می دهد بدون خطر ورود اکسیدان، B-2 یک انتخاب اثبات شده و قابل اعتماد است.
برای اتصال دهندههای استاندارد: بسیاری از بستهای مقاوم در برابر خوردگی{0}}در B-2 ذخیره میشوند که آن را به انتخاب عملی پیشفرض تبدیل میکند.
Hastelloy B-3 (UNS N10675) را زمانی انتخاب کنید:
جزء نیاز به جوش دارد یا دمای متوسط را تجربه خواهد کرد: این محرک اصلی است. برای یک مجموعه شافت جوشی یا یک قطعه پیچیده ماشینکاری شده-و-، پایداری حرارتی B{4}}3 حاشیه ایمنی بسیار بیشتری را فراهم میکند، ضرورت مطلق عملیات حرارتی پس از جوش را کاهش میدهد و خطر ترک خوردگی ساخت را کاهش میدهد.
برای میلههای قطر بزرگ-: در جایی که سرعت خنکسازی پس از هر رویداد حرارتی کندتر است و خطر حساسیت را افزایش میدهد.
در فرآیندهای کمتر قابل پیش بینی یا "کثیف": در جایی که قرار گرفتن در معرض تصادفی اکسیدان (به عنوان مثال، از تمیز کردن، ناخالصی های مواد اولیه مانند یون آهن) یک خطر قابل تصور است، طبیعت کمی بخشنده تر B-3 را می توان توجیه کرد.
هنگامی که هزینه چرخه عمر بر هزینه اول لغو میشود: برای جایگزینی-- حیاتی و سخت در یک سرویس که در صورت شکست باعث خاموشی طولانیمدت و گران میشود، حق بیمه برای قابلیت اطمینان B-3 به راحتی قابل توجیه است.
در اصل، B-دو میله گرد، کار استاندارد برای خدمات اسیدی ثابت شده و غیر اکسیدکننده است که در آن ساخت ساده است. B-3 ارتقاء ممتاز و "مناسب ساخت" است که برای اجزای پیچیده تر یا جایی که خطرات عملیاتی بالاتر است انتخاب شده است.
