Q1: ویژگی های تعیین کننده استاندارد تولید ASTM B574 چیست و چرا به طور خاص برای UNS N10276 اعمال می شود؟
پاسخ:
ASTM B574 مشخصات استاندارد برای میلههای آلیاژ نیکل است که از آلیاژهای خاص مقاوم در برابر خوردگی، از جمله UNS N10276 (Hastelloy C-276) ساخته شدهاند. درک این استاندارد برای تدارکات و کنترل کیفیت در صنایعی مانند فرآوری شیمیایی و نفت و گاز بسیار مهم است.
مشخصه تعیین کننده ASTM B574 این است که "الزامات استاندارد" برای میله های آماده شده گرم و سرد{2} در شرایط خاص را کنترل می کند. تلورانس های مجاز برای ابعاد (قطر، ضخامت، طول)، صافی و پایان را دیکته می کند. هنگامی که شما با این مشخصات سفارش می دهید، سطح خاصی از یکپارچگی مکانیکی و دقت ابعادی را تضمین می کنید.
به طور خاص برای UNS N10276، ASTM B574 اطمینان حاصل می کند که میله از طریق فرآیندهایی مانند نورد گرم، آهنگری، یا کشش سرد و به دنبال آنیل کردن و رسوب زدایی ساخته می شود. استاندارد الزام می کند که آلیاژ در شرایط آنیل شده با محلول (معمولاً در 1121 درجه / 2050 درجه فارنهایت و به دنبال آن خاموش شدن سریع) ارائه شود. این عملیات حرارتی برای C{7}}276 حیاتی است زیرا تضمین میکند که هر فاز توپولوژیکی بسته (TCP) مانند فاز mu حل شده و مقاومت خوردگی استثنایی آلیاژ را بازیابی میکند. بدون این بازپخت خاص که توسط ASTM B574 الزامی شده است، این ماده در محیط های تهاجمی مستعد خوردگی بین دانه ای خواهد بود.
Q2: از نظر ترکیب شیمیایی و مقاومت در برابر خوردگی، چه چیزی UNS N10276 (Hastelloy C-276) را از فولادهای ضد زنگ استاندارد مانند 316L متمایز می کند؟
پاسخ:
تفاوت اصلی در ترکیب شیمیایی و مقاومت ناشی از آن در برابر خوردگی موضعی و اسیدهای کاهنده نهفته است.
در حالی که فولاد ضد زنگ 316L برای انفعال در محیط های اکسید کننده به کروم متکی است، UNS N10276 یک آلیاژ نیکل-کروم{3}}مولیبدن با محتوای تنگستن و آهن قابل توجه است. متمایز کننده اصلی محتوای بسیار بالای مولیبدن (15.0 - 17.0٪) و افزودن تنگستن (3.0 - 4.5٪) است.
مقاومت در برابر اسیدهای کاهنده: 316L در محیط هایی مانند اسید کلریدریک یا اسید سولفوریک در دماهای متوسط مبارزه می کند. محتوای بالای مولیبدن و تنگستن در C-276 مقاومت قابل توجهی در برابر این اسیدهای کاهنده ایجاد می کند و از حمله سریع و یکنواخت جلوگیری می کند.
ترک خوردگی ناشی از استرس کلرید (SCC): 316L در محیط های گرم کلرید نسبت به SCC کلرید بسیار حساس است. UNS N10276، با محتوای نیکل بالای خود (متعادل، معمولاً 57٪ تعادل)، مقاومت استثنایی در برابر SCC ارائه می دهد.
خوردگی موضعی: محتوای بالای مولیبدن همچنین مقاومت بالایی در برابر خوردگی حفره ای و شکافی در مقایسه با 316L ایجاد می کند.
رسانه های اکسید کننده: در حالی که 316L به کروم متکی است، C-276 همچنین حاوی حدود 14.5-16.5٪ کروم است که به آن اجازه می دهد در برابر عوامل اکسید کننده مقاومت کند. با این حال، قدرت واقعی آن تطبیق پذیری آن در هر دو شرایط اکسید کننده و کاهش است، در حالی که 316L تا حد زیادی به محیط های اکسید کننده محدود می شود.
Q3: یک مهندس میله های ASTM B574 UNS N10276 را برای یک راکتور در واحد گوگرد زدایی گازهای دودکش (FGD) مشخص می کند. چه ویژگیهای خاصی از این آلیاژ انتخاب آن را نسبت به فولاد ضد زنگ دوبلکس ارزانتر-توجیه میکند؟
پاسخ:
در محیط سخت سیستم گوگرد زدایی گاز دودکش (FGD)، انتخاب UNS N10276 به دلیل مقاومت بینظیر آن در برابر محیط «کلرید با pH پایین» انجام میشود.
اسکرابرهای FGD دوغاب سنگ آهک و گچ را مدیریت می کنند، اما عوامل خورنده مهم اسیدهای متراکم هستند. کلریدهای موجود در زغال سنگ یا گاز دودکش اسید هیدروکلریک (HCl) را تشکیل می دهند، در حالی که اکسیدهای گوگرد اسید سولفوریک و اسید سولفوریک (H2SO3/H2SO4) را تشکیل می دهند. این یک محیط "ترش" منحصر به فرد با pH پایین و کلرید بالا به طور همزمان ایجاد می کند.
مقاومت در برابر خوردگی شکاف: فولادهای ضد زنگ دوبلکس از نظر دمای بحرانی خوردگی شکاف (CCCT) در محیطهای با{0}کلرید بالا دارای محدودیت هستند. تحت رسوبات FGD (مقیاس) که در آن شرایط راکد رخ می دهد، گریدهای دوبلکس به سرعت دچار خوردگی حفره یا شکاف می شوند. UNS N10276 با عدد PRE بالا (معادل مقاومت حفره ای) می تواند این شرایط را حتی در دماهای بالا تحمل کند.
حمله یکنواخت: محتوای اسید سولفوریک می تواند به لایه غیرفعال فولادهای دوبلکس حمله کند. ماتریس نیکل{1} مولیبدن C-276 ذاتاً در برابر جنبههای احیایی مخلوط اسیدی مقاومتر است.
فرسایش-خوردگی: دوغاب های FGD ساینده هستند. در حالی که سختی نقش دارد، توانایی C{3}}276 برای حفظ لایه غیرفعال خود تحت سایش مکانیکی (فرسایش - خوردگی) نسبت به گریدهای دوبلکس برتر است. اگرچه هزینه اولیه مواد C-276 به طور قابل توجهی بالاتر است، اما در مناطق بحرانی مانند مجرای ورودی یا خروجی جاذب، هزینه چرخه عمر کمتر است زیرا از شکست فاجعه بار و خاموش شدن برنامه ریزی نشده برای تعمیر جوش که با مواد دوبلکس ضروری است جلوگیری می کند.
Q4: ملاحظات حیاتی برای ماشینکاری میله های ASTM B574 UNS N10276 در اجزای نهایی چیست؟
پاسخ:
UNS N10276 به دلیل سرعت سخت کاری بالا و استحکام برشی بالا، به عنوان یک آلیاژ-ماشینکاری- دشوار طبقه بندی می شود. ماشینکاری میله های ASTM B574 به استراتژی های خاصی برای دستیابی به دقت ابعادی و پرداخت سطح بدون آسیب رساندن به مواد نیاز دارد.
سخت شدن کار: مانند بسیاری از آلیاژهای نیکل، کار C-276 به سرعت سخت می شود. اگر ابزار به جای بریدگی ساییده شود، لایه سفت شده ای ایجاد می کند که پاس های بعدی را دشوار می کند و سایش ابزار را تسریع می کند. بنابراین، حفظ یک عمل برش مثبت و هرگز اجازه ندهید که ابزار ساکن شود، بسیار مهم است.
ابزار کاری: ابزار کاربید استاندارد هستند. آنها باید تیز نگه داشته شوند و در فواصل منظم تعویض شوند. استفاده از ابزار با زاویه چنگک مثبت به برش فلز به جای فشار دادن آن کمک می کند. کاربیدهای پوشش داده شده (مانند AlTiN یا TiAlN) اغلب برای کاهش تجمع گرما در لبه برش استفاده می شوند.
مدیریت گرما: آلیاژ در دماهای بالا استحکام بالایی را حفظ می کند، به این معنی که نیروهای برش زیاد هستند و گرما تولید می شود. بر خلاف فولاد، تراشه ها اکثر گرما را از بین نمی برند. بنابراین، برای کنترل گرما در رابط قطعه کار-فشار بالا-حجم بالا، برای کنترل گرما در رابط قطعه کار، جلوگیری از سخت شدن کار، و شستشوی تراشه ها ضروری است.
یکپارچگی سطح: محتوای گوگرد کم (حداکثر 0.03٪) در استاندارد ASTM B574 C-276 به این معنی است که می تواند تراشه های رشته ای و سختی تولید کند. تراشه شکن ها برای کنترل ضروری هستند. علاوه بر این، حفظ یک سطح خوب فقط جنبه زیبایی ندارد. یک سطح ناهموار می تواند به عنوان افزایش دهنده تنش یا مکانی برای شروع خوردگی در سرویس عمل کند.
Q5: شرایط عملیات حرارتی مشخص شده توسط ASTM B574 چگونه بر جوشپذیری و مقاومت در برابر خوردگی پس از جوش میلگردهای UNS N10276 تأثیر میگذارد؟
پاسخ:
ASTM B574 نیاز دارد که میلگردها در شرایط آنیل شده عرضه شوند. این شرایط آغازین پایه ای برای جوش پذیری خوب است و اغلب به عنوان "آسیاب آنیل شده" یا "تصفیه شده با محلول" شناخته می شود.
هنگام جوشکاری UNS N10276، خطر اولیه ترک خوردن داغ نیست (مانند برخی از آلیاژهای آلومینیوم) بلکه رسوب فازهای بین فلزی در منطقه متاثر از حرارت (HAZ) و جداسازی عناصر آلیاژی است.
ریزساختار شروع: شرایط آنیل شده یک ریزساختار آستنیتی همگن-تک فاز با کاربیدها و مواد بین فلزی کاملاً حل شده را تضمین میکند. اگر میله در حالت بازپخت نشده یا نادرست بازپخت شده بود، ممکن است دارای فازهای مضری باشد که می تواند به عنوان نقطه شروع ترک در حین جوشکاری عمل کند.
پست-خوردگی جوش: حیاتیترین عامل، "واپاشی جوش" یا حمله HAZ در سرویس خورنده است. در طول جوشکاری، HAZ دماهایی را تجربه می کند که می تواند باعث رسوب کاربیدها و فاز mu (یک ترکیب بین فلزی) در مرزهای دانه شود. این امر ناحیه مجاور مولیبدن و کروم را تخلیه می کند و آن را مستعد خوردگی بین دانه ای می کند.
راه حل: از آنجایی که ASTM B574 C{3}}276 دارای کربن و سیلیکون کم است، بارش کاربید را به حداقل می رساند. با این حال، برای اطمینان از بالاترین سطح مقاومت در برابر خوردگی در شرایط جوشکاری، معمولاً از فلز پرکننده منطبق (مانند ERNiCrMo-4 یا ERNiCrMo-10) استفاده میشود. در حالی که C-276 اغلب در شرایط جوشکاری برای بسیاری از محیطها استفاده میشود، برای تهاجمیترین محیطها (مانند گاز HCl مرطوب)، ممکن است برای حل مجدد هر فاز ثانویهای که در طول جوشکاری تشکیل شدهاند، نیاز به بازپخت محلول پس از جوش باشد، و ریزساختار را به شرایطی که در ابتدا توسط ASTM B574 مقرر شده بود بازگرداند.
