1. مشخصات ASTM B161 لوله و لوله بدون درز را پوشش می دهد. الزامات کلیدی خاص مکانیکی و شیمیایی برای لوله نیکل 201 که تولید کنندگان باید آن را برآورده کنند ، چیست و چگونه عملکرد را تضمین می کند؟
ASTM B161 برای اطمینان از سازگاری و قابلیت اطمینان در برنامه های مهم ، الزامات سختگیرانه ای را برای لوله بدون یکپارچه UNS N02201 ایجاد می کند.
از نظر شیمیایی ، آلیاژ باید یک مقدار کربن کم (0.02 ٪ حداکثر) را حفظ کند ، که این ویژگی تعیین کننده تمایز آن از N02200 است. این امر برای جلوگیری از گرافیت در دماهای بالا بسیار مهم است. همچنین برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی ذاتی نیکل و اطمینان از "خلوص تجاری" مواد ، محدودیت های تنگ برای سایر عناصر مانند آهن (0.40 ٪ حداکثر) ، مس (0.25 ٪ حداکثر) و منگنز (حداکثر 0.35 ٪) را مشخص می کند. عناصر کمیاب مانند گوگرد نیز برای جلوگیری از ترک خوردگی گرم در هنگام ساخت و جوش بعدی به شدت محدود شده اند (0.01 ٪ حداکثر).
از نظر مکانیکی ، استاندارد حداقل مقادیر برای استحکام کششی (380 مگاپاسکال / 55 ksi دقیقه) ، استحکام عملکرد (103 MPa / 15 KSI دقیقه) و کشیدگی (40 ٪ دقیقه) را مشخص می کند. این خصوصیات ، به ویژه کشیدگی بالا ، انعطاف پذیری و شکل گیری استثنایی مواد را تأیید می کند. فرآیند تولید لوله یکپارچه- به طور معمول از طریق اکستروژن داغ و به دنبال آن نقاشی سرد و آنیل- به طور طبیعی کار می کند - مواد را سخت می کند. بنابراین ، لوله ها در شرایط آنیل شده برای بازگرداندن این حالت نرم ، انعطاف پذیر و قابل تشکیل تهیه می شوند. صدور گواهینامه به B161 به این معنی است که آسیاب از طریق آزمایش دقیق تأیید کرده است که هر گرمای مواد و ابعاد لوله نهایی این استانداردهای دقیق را رعایت می کنند و پایه ای تضمین شده برای مهندسان طراحی را فراهم می کنند.
2. در تجهیزات پردازش دما بالا- ، چرا جنبه "یکپارچه" یک لوله ASTM B161 بسیار مهم است و ضعف های ذاتی گزینه های جوش داده شده در این زمینه چیست؟
ساخت و ساز یکپارچه برای سرویس تحت فشار زیاد ، دوچرخه سواری حرارتی و محیط های خورنده مهم است. لوله یکپارچه با اکسترود کردن یک بیل جامد از طریق یک قالب ساخته می شود تا یک پوسته توخالی ایجاد شود و هیچ گونه جوشکاری درگیر شود.
ضعف اصلی یک لوله جوش داده شده (به عنوان مثال ASME B729) خود درز جوش است. علیرغم فرآیندهای پیشرفته مانند جوشکاری مداری اتوماتیک ، جوش یک منطقه متالورژی متمایز را تشکیل می دهد. این می تواند یک ترکیب شیمیایی کمی متفاوت (به دلیل استفاده از فلز پرکننده ، در صورت استفاده) ، ساختار دانه ای متفاوت داشته باشد و یک سایت بالقوه برای:
حمله خوردگی: منطقه تحت تأثیر (HAZ) گرما-} در کنار جوش می تواند مستعد ابتلا به انواع خاصی از خوردگی باشد و یک مسیر آسیب پذیر برای شکست ایجاد می کند.
عدم موفقیت در دوچرخه سواری: در طول دوچرخه سواری حرارتی ، گسترش دیفرانسیل و استرس می تواند در محل اتصال بین جوش و فلز والدین متمرکز شود. این می تواند منجر به شروع ترک خستگی در درز جوش شود.
مقاومت در برابر خزش: در معرض طولانی مدت قرار گرفتن در معرض ترم در برابر استرس زیاد در دماهای بالا (خزش) ، ساختار ناهمگن یک جوش می تواند یک نقطه ضعف باشد.
یک لوله B161 بدون درز یک ساختار دانه یکنواخت و همگن در کل محیط خود دارد. این همگن استحکام مکانیکی مداوم ، مقاومت در برابر خوردگی و ثبات حرارتی از هر جهت را تضمین می کند. برای برنامه های کاربردی مانند اجزای کوره ، لوله های مبدل حرارتی در سرویس فشار بالا- یا لوله های کاتالیزور در راکتورهای پتروشیمی ، یکپارچگی ارائه شده توسط یک لوله یکپارچه غیر- قابل مذاکره برای ایمنی و قابلیت اطمینان است.
3. برای یک طراح مبدل حرارتی ، در هنگام برخورد با مایعات فرآیند خاص ، مزایای مشخص کردن لوله های نیکل ASTM B161 Nickel 201 بیش از فولاد ضد زنگ چیست؟
یک طراح لوله های B161 را مشخص می کند که شرایط فرآیند بیش از قابلیت فولادهای ضد زنگ ، در درجه اول در دو سناریو باشد:
مقاومت در برابر خوردگی سوز آور: نیکل 201 نسبت به فولادهای ضد زنگ در دست زدن به هیدروکسید سدیم (سودا سوزان) در تمام غلظت ها و دما ، از جمله حالت مذاب بسیار برتر است. فولادهای ضد زنگ از خوردگی شدید عمومی و ، از نظر انتقادی تر ، ترک خوردگی استرس (SCC) در محیط های سوز آور داغ رنج می برند. فیلم اکسید منفعل پایدار روی نیکل از این حمله مصون است و آن را به عنوان ماده انتخابی برای تبخیر کننده های سوز آور ، غلظت ها و لوله های بخاری تبدیل می کند.
مقاومت در برابر ترک خوردگی استرس کلرید (Cl - SCC): فولادهای ضد زنگ آستنیتی مانند 304 و 316 در حضور حتی غلظت های کم یونهای کلرید ، اکسیژن و استرس تنشی مستعد ابتلا به Cl {3} SCC هستند. این یک حالت خرابی رایج در سیستم های آب خنک کننده است. آلیاژهای نیکل و به ویژه نیکل خالص در برابر این شکل ترک خوردگی بسیار مقاوم هستند. اگر یک جریان فرآیند یا سمت آب خنک کننده خطر آلودگی کلرید را داشته باشد ، لوله های نیکل 201 راه حل قوی را بدون نیاز به آلیاژهای نیکل بالا- مانند آلیاژ 400 یا آلیاژ 600 ارائه می دهند.
علاوه بر این ، هدایت حرارتی بالاتر نیکل 201 (70 W/m · K) در مقایسه با فولاد ضد زنگ (16 W/m · K) می تواند یک مزیت طراحی باشد و امکان انتقال حرارت کارآمدتر و اندازه مبدل حرارتی کوچکتر را فراهم می کند.
4. در حین نصب و ساخت سیستم لوله ای با استفاده از لوله های ASTM B161 ، بهترین روش برای برش ، خم و جوشکاری برای حفظ خصوصیات مواد چیست؟
ساخت مناسب برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی و یکپارچگی مکانیکی نیکل 201 ضروری است.
برش و ماشینکاری: چرخ های برش ساینده استاندارد ممنوع است زیرا می توانند آلاینده ها را در سطح نیکل نرم جاسازی کرده و یک منطقه آسیب دیده- ایجاد کنند. روشهای برش سرد مانند اره باند با تیغه های دندان طراحی شده برای آلیاژهای نیکل یا برش ساینده واترجت ترجیح داده می شوند. ماشینکاری برای جلوگیری از کار {3-}} نیاز به ابزارهای زاویه ای تیز و مثبت و برش های عمیق دارد.
خم شدن: به دلیل انعطاف پذیری زیاد ، لوله نیکل 201 برای خم شدن سرد بسیار عالی است. حداقل شعاع خم به طور معمول 3-5 برابر قطر بیرونی لوله است. استفاده از یک ماندل در هنگام خم شدن برای جلوگیری از چین و چروک در شعاع داخلی و فروپاشی لوله بسیار مهم است. برای خم های تنگ ، گرما ممکن است اعمال شود ، اما برای جلوگیری از رشد دانه یا آلودگی باید با دقت کنترل شود.
جوشکاری: این مهمترین مرحله است. بهترین شیوه ها عبارتند از:
پاکیزگی: پاکیزگی مطلق اجباری است. همه ابزارها ، فلز پرکننده (ارنی- 1) ، و انتهای لوله باید عاری از روغن ، گریس ، خاک و از همه مهمتر ترکیبات حاوی گوگرد باشد (به عنوان مثال ، از علامت گذاری جوهرها) که باعث آغوش می شوند.
گاز محافظ: از آرگون خلوص بالا - با یک نقطه شبنم از - 60 درجه f یا برای هر دو مشعل و پشت قرقره برای جلوگیری از اکسیداسیون ریشه جوش و سطح داخلی استفاده کنید.
تکنیک: جوش قوس تنگستن گاز (GTAW/TIG) استاندارد است. برای به حداقل رساندن HAZ و جلوگیری از رشد بیش از حد دانه ، از مهره های استرینگر با ورودی گرمای کم استفاده می شود.
5. فراتر از پردازش شیمیایی رایج ، برخی از برنامه های تخصصی ، بالا-} که در آن خصوصیات خاص لوله ASTM B161 یکپارچه ضروری است؟
ترکیب منحصر به فرد از خواص باعث می شود لوله های B161 در چندین صنایع فناوری-} حیاتی:
هوافضا و Avionics: نفوذپذیری مغناطیسی کم نیکل 201 برای اجزای موجود در سیستم های راهنمایی و ناوبری بسیار مهم است. از لوله های یکپارچه در محفظه سنسور و خطوط هیدرولیک در هواپیما استفاده می شود ، جایی که آنها باید برای جلوگیری از دخالت در ابزارهای حساس و عملکرد قابل اعتماد تحت لرزش و فشار ، از مغناطیسی غیر - باقی بمانند.
تولید نیمه هادی: فوق العاده - با خلوص بالا و تمیز بودن لوله نیکل 201 بدون درز برای سیستم های تحویل گاز ایده آل است. سطح آلوده کننده غیر- آن تضمین می کند که گازهای فرآیند خلوص بالا {4} بالا (به عنوان مثال ، دوپانت ها ، پیش سازهای CVD) توسط یون های فلزی که از دیواره های لوله ای شسته می شوند ، تغییر نمی کنند. Electropolishing اغلب یک مرحله نهایی برای دستیابی به یک آینه- مانند سطح منفعل است.
فرکانس رادیویی (RF) و برنامه های مایکروویو: از لوله های یکپارچه برای ساخت حفره های RF و موجبر استفاده می شود. هدایت الکتریکی بالای نیکل انتقال سیگنال کارآمد را با حداقل ضرر تضمین می کند ، در حالی که ساخت و ساز یکپارچه یکپارچگی ابعادی کامل را برای حفظ فرکانس های رزونانس دقیق فراهم می کند.
صنعت هسته ای: ترکیب آن از مقاومت در برابر خوردگی ، پایداری تحت تابش و خاصیت مکانیکی خوب ، آن را برای برخی از ابزار دقیق و نظارت بر سیستم های کنترل در راکتورهای هسته ای و امکانات پردازش سوخت مناسب می کند.
در این زمینه ها ، حق بیمه هزینه یک لوله ASTM B161 بدون درز با عملکرد بی نظیر ، قابلیت اطمینان و نقش آن در جلوگیری از خرابی سیستم فوق العاده گران قیمت یا خرابی توجیه می شود.
