1. UNS N10665 چیست و مشخص ترین ویژگی های متالورژیکی آن چیست؟
UNS N10665 که معمولاً با نام تجاری Hastelloy B-2 شناخته میشود، یک آلیاژ نیکل-مولیبدن است. مشخص ترین مشخصه آن محتوای بسیار بالای مولیبدن است که معمولاً بین 26 تا 30 درصد متغیر است. برخلاف بسیاری دیگر از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی، تقریباً فاقد کروم (1.0٪ حداکثر) و آهن بسیار کم (2.0٪ حداکثر) است. این شیمی خاص به آن مقاومت بینظیری در برابر اسید کلریدریک (HCl) در تمام غلظتها و دماها و همچنین مقاومت در برابر سایر اسیدهای غیر اکسیدکننده مانند سولفوریک و اسید فسفریک در شرایط احیا میدهد. از نظر متالورژی، این یک آلیاژ جامد-محلول تقویت شده است. برای محصولات صفحه، تولیدکنندگان باید محتوای کربن و سیلیکون را به شدت کنترل کنند تا از رسوب فازهای بین فلزی (مانند کاربیدهای Ni-Mo) در طول جوشکاری یا عملیات حرارتی جلوگیری کنند، که در غیر این صورت شکل پذیری را به شدت به خطر می اندازد.
2. چرا جوشکاری صفحه UNS N10665 دشوار در نظر گرفته می شود و چه روش های خاصی برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی آن لازم است؟
UNS N10665 به دلیل حساسیت آن به گرمای ورودی و خطر بارش فاز ثانویه، جوشکاری بسیار دشوار است. مسئله اصلی تشکیل ترکیبات بین فلزی Ni-Mo (مخصوصاً فاز μ) در ناحیه تحت تأثیر گرما- (HAZ) است. اگر صفحه در دمای بالا (معمولاً بین 650 تا 870 درجه) برای مدت طولانی نگه داشته شود، این اتفاق می افتد. این بارش به شدت شکلپذیری و چقرمگی ضربهای صفحه را کاهش میدهد و باعث ایجاد مناطق تهشده کروم میشود که در برابر حمله چاقو- در محیطهای خورنده آسیبپذیر هستند.
برای کاهش این امر، روشهای جوشکاری خاص الزامی است:
ورودی حرارت کم: جوشکارها باید از آمپر کم و سرعت حرکت بالا استفاده کنند تا دمای بینگذر را کاملاً زیر 120 درجه (250 درجه فارنهایت) نگه دارند.
فلز پرکننده: فلز پرکننده همسان (ER NiMo-7) استفاده میشود. با این حال، صفحه اغلب در شرایط آنیل شده با محلول جوش داده می شود.
بدون پست-تصفیه حرارتی جوش (PWHT): برخلاف فولاد کربنی، PWHT عموماً برای N10665 ممنوع است. قرار دادن مونتاژ صفحه ساخته شده در معرض دماهای کاهش تنش، مواد را به محدوده بارش خطرناک سوق می دهد و جوش و HAZ را ترد می کند.
تمیزی: سطح صفحه باید به دقت از چربی، روغن و رنگ تمیز شود، زیرا گوگرد و فسفر می توانند باعث ترک خوردن داغ شوند.
3. در چه سناریوهای پردازش شیمیایی خاصی، یک مهندس صفحه UNS N10665 را روی یک فولاد ضد زنگ استاندارد یا حتی یک آلیاژ سری C{2}} مشخص می کند؟
زمانی که محیط به جای اکسید شدن در حال کاهش است، یک مهندس صفحه UNS N10665 را مشخص می کند. فولادهای ضد زنگ استاندارد (304/316) برای تشکیل یک لایه اکسید غیرفعال به کروم متکی هستند. در کاهش اسیدها (مانند HCl یا H2SO4 رقیق بدون اکسید کننده)، این لایه اکسید شکسته می شود و فولاد ضد زنگ به سرعت خورده می شود.
در حالی که آلیاژهای سری C (مثلاً C-276) حاوی کروم هستند، این کروم در واقع یک نقطه ضعف در محیط های خاص است. در سرویس اسید هیدروکلریک، کروم ترجیحا مورد حمله قرار می گیرد. N10665، فاقد کروم، به طور خاص برای HCl از غلظت 0٪ تا 100٪ تا نقطه جوش طراحی شده است.
بنابراین، N10665 را نسبت به C-276 انتخاب می کنید زمانی که:
اسید به شدت در حال کاهش است.
هیچ گونه اکسید کننده ای وجود ندارد (به عنوان مثال، یون آهن، یون مس، اکسیژن محلول، اسید نیتریک).
شما به کمترین نرخ خوردگی یکنواخت ممکن در اسید هیدروکلریک خالص نیاز دارید. C-276 در اسیدهای مخلوط یا شرایط اکسید کننده برتر است، اما B-2/N10665 پادشاه HCl خالص است.
4. فرآیند عملیات حرارتی برای صفحه UNS N10665 در مقایسه با صفحه فولاد ضد زنگ آستنیتی چگونه متفاوت است؟
فرآیند عملیات حرارتی به طور قابل توجهی از نظر هدف، دما و سرعت خاموش کردن متفاوت است. فولادهای زنگ نزن آستنیتی (304/316) محلولی هستند که برای حل کردن کاربیدهای کروم، معمولاً در دمای 1040 تا 1150 درجه، و به دنبال آن خنکسازی سریع (خنثی کردن آب یا خنک شدن سریع هوا) برای جلوگیری از ایجاد حساسیت، بازپخت میشوند.
برای UNS N10665، روند به شرح زیر است:
محدوده دما: بازپخت محلول تقریباً در 1065-1080 درجه (1950-1975 درجه فارنهایت) انجام می شود.
سرعت کوئنچ: خاموش کردن فوری آب اجباری است. خنک سازی هوا به طور کلی برای صفحات ضخیم قابل قبول نیست زیرا سرعت خنک سازی بسیار پایین است. اگر صفحه به آرامی در محدوده 870 درجه تا 650 درجه سرد شود، به فازهای بین فلزی Ni{4}Mo (فاز μ) آسیب رسان اجازه رسوب می دهد.
جو: یک جو کاهنده کاملاً کنترل شده مورد نیاز است. از آنجایی که آلیاژ فاقد کروم است، مقاومت اکسیداسیون آن کمتر است. پوسته پوسته شدن یا اکسیداسیون بیش از حد راحت تر از فولاد ضد زنگ اتفاق می افتد و در صورت عدم کنترل منجر به از دست رفتن مواد می شود.
اعوجاج: خاموش شدن سریع آب از دماهای بالا باعث ایجاد تنش حرارتی قابل توجهی می شود. برخلاف فولاد ضد زنگ، N10665 مدول الاستیسیته کمتری دارد اما استحکام بسیار بالایی دارد. صاف کردن صفحه باید به صورت مکانیکی (تراز کردن) پس از عملیات حرارتی انجام شود، به جای تلاش برای تراز گرم در طول خنک شدن.
5. الزامات خصوصیات مکانیکی کلیدی برای صفحه UNS N10665 در هر ASTM B333 چیست و چگونه شکل دهی سرد بر این صفحات تأثیر می گذارد؟
طبق ASTM B333 (مشخصات استاندارد برای نیکل-صفحه آلیاژی مولیبدن)، الزامات مکانیکی معمول برای UNS N10665 در شرایط آنیل شده محلول عبارتند از:
مقاومت کششی: حداقل 690 مگاپاسکال (100 ksi).
قدرت تسلیم (0.2% افست): حداقل 283 مگاپاسکال (41 ksi).
ازدیاد طول: حداقل 40% در 2 اینچ (50 میلی متر).
در مورد شکل دهی سرد:
سخت شدن کار: کار N10665 به سرعت سخت می شود. در حالی که در ابتدا انعطاف پذیر بود (40٪ ازدیاد طول)، خم شدن یا تشکیل صفحه باعث سختی و استحکام قابل توجهی می شود.
فنر-پشت: آلیاژ دارای قدرت تسلیم بالایی است. بنابراین، فنر بیشتری نسبت به فولاد زنگ نزن آستنیتی- دارد. بیش از-خم شدن برای دستیابی به زاویه نهایی صحیح لازم است.
کاهش استرس: همانطور که در جوشکاری ذکر شد، انجام یک تنش زدایی روی صفحه-N10665 سرد بسیار خطرناک است. اگر صفحه سرد کار شده باشد (مثلاً در یک استوانه نورد شده باشد)، تنش های داخلی زیاد است، اما گرم کردن صفحه برای کاهش این تنش ها احتمالاً مواد را حساس می کند. بنابراین، قطعات باید در شرایط آنیل تشکیل شوند، و از محدودیت های شکل دهی نباید فراتر رفت، زیرا معمولاً نمی توانید بعداً بدون از بین بردن مقاومت در برابر خوردگی، تنش ها را با خیال راحت "رفع" کنید.
نفوذپذیری مغناطیسی: برخلاف فولاد ضد زنگ، شکل دهی سرد به طور کلی مغناطیس قابل توجهی را القا نمی کند. N10665 اساساً غیر مغناطیسی باقی میماند حتی پس از کار سرد شدید، که برای محفظههای ابزار خاص یا داخل راکتورهای شیمیایی خاص که تداخل مغناطیسی نگران کننده است، مفید است.
