1. ناپایداری متالورژیکی: پدیده "تردی B-2" چیست و چگونه میله شش گوش مورد استفاده برای اتصال دهنده های ساختاری در کاربردهای با دمای بالا را تحت تاثیر قرار می دهد؟
س: ما یک موجودی میله شش گوش Hastelloy B-2 را از یک پروژه از کار افتاده به ارث برده ایم. ما می خواهیم از آن برای ساخت پیچ و مهره برای یک راکتور جدید که در دمای 600 درجه کار می کند استفاده کنیم. متالورژیست ما در مورد "تردی B-2" هشدار داد. آیا این یک خطر واقعی در این دما است و آیا باید مواد را دور بریزیم؟
پاسخ: هشدار متالورژیست شما کاملاً صحیح است و یکی از بحرانی ترین محدودیت های آلیاژ اصلی Hastelloy B-2 را منعکس می کند. استفاده از میله شش گوش B-2 در 600 درجه بدون درک این پدیده می تواند منجر به خرابی فاجعه آمیز بست شود.
مکانیسم تردی (ترتیب{0}محدوده کوتاه):
Hastelloy B-2 هنگامی که در معرض دماهای بین 550 درجه فارنهایت تا 850 درجه فارنهایت (290 درجه تا 455 درجه) قرار می گیرد، دچار دگرگونی متالورژیکی می شود. به این «سفارش کوتاه برد» می گویند.
چه اتفاقی میافتد: اتمهای مولیبدن (که تقریباً 30 درصد آلیاژ را تشکیل میدهند) خود را به یک ساختار شبکهای منظم در ماتریس نیکل بازآرایی میکنند.
اثر: این ساختار منظم بسیار سخت و شکننده است. شکل پذیری مواد تقریباً به صفر می رسد. پیچ و مهره ای که در دمای اتاق انعطاف پذیر و محکم بود در دمای کارکرد{2}}شیشه ای شکننده می شود.
نتیجه: تحت تنش کششی یک اتصال پیچدار، بست میتواند بدون تغییر شکل پلاستیکی-یک شکستگی شکننده کلاسیک بشکند.
خطر 600 درجه:
دمای کاری پیشنهادی شما 600 درجه (1112 درجه فارنهایت) در واقع استبالامحدوده سفارش اولیه با این حال:
چرخه حرارتی: اگر راکتور در طول راه اندازی-در محدوده 300-450 درجه در هنگام روشن یا خاموش شدن چرخش کند، پیچ زمان را در منطقه خطر سپری می کند.
خنک کننده آهسته: اگر راکتور به آرامی خنک شود، پیچ ممکن است هنگام عبور از محدوده بحرانی سفارش دهد.
جایگزین ها:
از B-2 در دمای 600 درجه استفاده نکنید: برای سرویس مداوم در این دما، B-2 توصیه نمی شود.
ارتقا به B-3: Hastelloy B-3 به طور خاص برای به تاخیر انداختن این واکنش سفارشی ساخته شده است. میله شش گوش B-3 را می توان در این دماها با حداقل خطر استفاده کرد.
C{1}}276 را در نظر بگیرید: برای سرویس در دمای بالا با هرگونه پتانسیل اکسید کننده، C-276 ممکن است مناسب تر باشد.
توصیه:
اگر میله هگز B-2 شما از قبل موجود است، از آن فقط برای برنامه هایی استفاده کنید که دمای سرویس به طور مداوم زیر 250 درجه یا بالاتر از 550 درجه با انتقال حرارتی سریع است. برای سرویس 600 درجه، B-3 را منبع کنید یا بررسی کنید که B-2 هرگز در محدوده شکنندگی قرار نخواهد گرفت.
2. فرآیند تولید: چالش های خاص تولید میله شش گوش Hastelloy B-2 چیست و چرا سنگ زنی بدون مرکز اغلب بر کشش سرد برای این آلیاژ ترجیح داده می شود؟
س: ما باید Hastelloy B-2 نوار شش ضلعی را برای یک برنامه اتصال دهنده حیاتی تهیه کنیم. برخی از تامین کنندگان هگزا سرد-کشیده شده را ارائه می دهند، برخی دیگر هگز بدون مرکز را از میله گرد آنیل شده ارائه می دهند. کدام روش تولید محصول قابل اعتمادتری برای B-2 تولید می کند؟
A: برای Hastelloy B-2، روش تولید فقط به هزینه یا تحمل بستگی ندارد، بلکه مستقیماً بر یکپارچگی متالورژی و عملکرد خدمات محصول نهایی تأثیر میگذارد. میله زمین بدون مرکز از استوک آنیل شده به شدت برای B-2 ترجیح داده می شود.
چرا طراحی سرد برای B-2 مشکل ساز است:
حساسیت به سخت شدن کار: B-2 دارای سرعت کار- بسیار بالایی است. در طول کشش سرد، سطح و نزدیک{4}}سطح به شدت سخت می شود.
تنش پسماند: کشش سرد تنش های پسماند کششی قابل توجهی را در میله ایجاد می کند. برای آلیاژی که از قبل مستعد ترک خوردگی تنشی (SCC) در محیط های خاص است، این یک خطر بزرگ است.
اتصال سفارشی: B-2 سرد-زمانی که در معرض دماهای متوسط قرار میگیرد حتی بیشتر مستعد ترد شدن است. ساختار تغییر شکل یافته، مکان های هسته سازی را برای فاز مرتب شده فراهم می کند.
کیفیت سطح:-کشش سرد B-2 میتواند دارای ریزگردها یا درزهایی در گوشههای شش گوشه باشد که بهعنوان افزایشدهنده تنش در بستهای نهایی عمل میکند.
مزیت زمین بدون مرکز:
ماده اولیه: فرآیند با محلول{0}}نوار گرد آنیل شده (ASTM B335) شروع می شود. میله در نرم ترین و مقاوم ترین حالت خود در برابر خوردگی-مقاوم است.
حذف مواد، نه تغییر شکل: سنگ زنی شکل شش گوش مواد را حذف می کند. فلز باقی مانده را تغییر شکل نمی دهد. ریزساختار هسته کاملاً بازپخت و بدون تنش- باقی می ماند.
یکپارچگی سطح: سطوح زمین دارای تنش های پسماند فشاری هستند (مفید برای خستگی) و عاری از لانه ها و درزهای رایج در محصولات کشیده شده هستند.
دقت ابعادی: سنگ زنی بدون مرکز سخت ترین تحمل ها را ایجاد می کند که برای اتصال دهنده های دقیق ضروری است.
سازش "کشیده و آنیل":
برخی از تولیدکنندگان B-2 را به شکل سرد به شکل هگز می کشند و سپس محلول را دوباره آنیل می کنند. این کار سرد و تنش های پسماند را از بین می برد. با این حال، بازپخت باید در یک اتمسفر محافظ انجام شود تا از اکسیداسیون جلوگیری شود، و میله ممکن است همچنان دارای عیوب سطحی جزئی در فرآیند کشیدن باشد. این محصول قابل قبول است اما اغلب گرانتر از آسیاب ساده از گرد آنیل شده است.
توصیه:
زمین بدون مرکز Hastelloy B-2 میله شش ضلعی را از محلول{3}}بازپخت شده مشخص کنید. درخواست تأیید در سفارش خرید مبنی بر اینکه نوار بدون بازپخت مجدد کامل بعدی، سرد کار نشده است.
3. عملکرد خوردگی: در سرویس اسید هیدروکلریک خالص، میله شش ضلعی Hastelloy B-2 در مقایسه با B-3 چگونه عمل می کند و طراحان اتصال دهنده ها چه تهدیدات خاصی را باید در نظر بگیرند؟
س: ما در حال طراحی یک اتصال پیچی برای مخزن ذخیره اسید هیدروکلریک هستیم. اسید در دمای محیط دارای خلوص{1} بالا (30% HCl) است. ما به -هگز بار B-2 کم هزینه دسترسی داریم. آیا B-2 برای این سرویس قابل قبول است یا باید حق بیمه B-3 را پرداخت کنیم؟
پاسخ: در اسید کلریدریک خالص و بدون اکسیژن-در دمای محیط، Hastelloy B-2 hex bar یک انتخاب عالی و مقرون به صرفه- است. مقاومت به خوردگی B-2 در اسیدهای احیا کننده عملاً بی نظیر است. با این حال، کلمات کلیدی "خالص" و "بدون اکسیژن" هستند. در اینجا چیزی است که باید در نظر بگیرید:
عملکرد B-2 در HCl خالص:
نرخ خوردگی: در HCl بدون هوادهی و خالص در دمای محیط، B-2 معمولاً نرخ خوردگی کمتر از 0.1 میلیمتر در سال را نشان میدهد.
حمله یکنواخت: خوردگی به طور کلی یکنواخت است و امکان طراحی مجاز خوردگی قابل پیش بینی را فراهم می کند.
تهدیدها (چرا B-3 وجود دارد):
آلاینده های اکسید کننده (خطر حیاتی): این تنها بزرگترین تهدید برای اتصال دهنده های B-2 است. اگر جریان هیدروکلراید حاوی مقادیر کمی از موارد زیر باشد:
یونهای آهن (Fe{0}}) از خوردگی بالادست
یونهای مس (مس+2)
اکسیژن محلول
کلر
The corrosion mechanism changes completely. The corrosion rate can skyrocket to >5 میلی متر در سال، که منجر به شکست سریع پیچ می شود. B-3 به دلیل شیمی تثبیت شده خود مقاومت در برابر این آلاینده ها را بهبود بخشیده است.
گرمای جوش-مناطق متاثر: اگر پیچهای شما جوش داده میشوند (بعید است، اما برای ناودانی)، HAZ B-2 مستعد حمله با خط چاقو در سرویس اسید است. B-3 در برابر این امر مقاومت می کند.
قرار گرفتن در معرض حرارتی در حین سرویس: اگر مخزن در محدوده سفارش (290-455 درجه) تغییرات دما را تجربه کند، پیچهای B-2 ممکن است شکننده شوند. B-3 در برابر سفارش مقاومت می کند.
توصیه های طراحی برای اتصال دهنده های B-2:
کنترل فرآیند: اطمینان حاصل کنید که HCl خالص و بدون اکسیژن-است. سیستم های جرقه زنی را برای خروج هوا نصب کنید.
راستیآزمایی مواد: تأیید کنید که میله ششگانه B-2 در شرایط آنیل شده با محلول است (بدون کشیدن سرد). برای اطمینان از نرم بودن آن، تست سختی را درخواست کنید (<25 HRC).
فرم رزوه: از رزوه های نورد شده (غیر برش خورده) برای وارد کردن تنش های فشاری مفید و جلوگیری از هندسه بریدگی نخ های بریده شده استفاده کنید.
بزرگ کردن اندازه: استفاده از اندازه پیچ کمی بزرگتر از اندازه مورد نیاز ساختاری را در نظر بگیرید تا امکان خوردگی اضافی ایجاد شود.
حکم:
اگر بتوانید خلوص HCl را تضمین کنید و دمای سرویس در محیط باقی بماند، B{4}}2 هگز بار قابل قبول است. با این حال، با توجه به حداقل حق بیمه برای B-3 و تحمل بسیار بهبود یافته آن در برابر اختلالات فرآیند، B-3 تقریبا همیشه سرمایه گذاری بلندمدت عاقلانه تری برای اتصال دهنده های حیاتی است.
4. Machining & Threading: پارامترهای بهینه برای رزوه کشی میله شش گوش Hastelloy B-2 برای تولید رزوه های NPT بدون ضربه زدن یا پارگی چیست؟
س: ما در حال ماشینکاری رزوه های NPT بر روی میله شش گوش Hastelloy B-2 برای کاربردهای دوشاخه لوله هستیم. ما در کنارههای نخها گاز شدیدی را تجربه میکنیم و شیرها در حال شکستن هستند. ما از شیرهای استاندارد HSS برای فولاد ضد زنگ استفاده می کنیم. چه اشکالی دارد؟
پاسخ: تجربه شما برای مغازههایی است که با B-2 آشنا نیستند. Hastelloy B-2 به دلیل تمایل به صفرا کردن و گرفتن صفرا در حین عملیات نخ زنی مشهور است. استفاده از شیرهای استاندارد HSS که برای فولاد ضد زنگ طراحی شده اند تقریباً تضمین شده است که از کار بیفتند. در اینجا روش صحیح است:
چرا رشته B-2 دشوار است:
نرخ سخت شدن کار بالا: لحظه ای که شیر با مواد برخورد می کند، کار سطحی-سخت می شود. اگر شیر آب حتی اندکی ساییده شود، بر روی یک سطح سخت شده است.
گرایش گالینگ: آلیاژهای نیکل، به ویژه آنهایی که دارای مولیبدن بالا مانند B-2 هستند، تمایل دارند تحت فشار و گرما به ابزار برش بچسبند. این "گال زدن" سطح نخ را پاره می کند و می تواند شیر را در سوراخ بگیرد.
هدایت حرارتی کم: گرما در لبه برش متمرکز می شود و سایش ابزار را تسریع می کند.
پارامترهای نخ بهینه برای B-2:
مواد و پوشش ضربه بزنید:
از HSS بدون پوشش استفاده نکنید. فوراً صفرا می شود.
از شیرهای پریمیوم PM (متالورژی پودر) HSS یا شیرهای کاربید برای اجرای تولید استفاده کنید.
پوشش ضروری است: پوششهای TiCN (کربونیترید تیتانیوم) یا TiAlN (نیترید آلومینیوم تیتانیوم) روانکنندگی و مقاومت در برابر حرارت را فراهم میکنند.
روی هندسه ضربه بزنید:
از شیرهای نقطه مارپیچ (شیرهای تفنگ) برای سوراخها استفاده کنید-چیپها را به سمت جلو هل میدهند و تهوع را کاهش میدهند.
برای سوراخ های کور، از شیرهای فلوت مارپیچی با هندسه های اصلاح شده که برای آلیاژهای نیکل طراحی شده اند، استفاده کنید.
در صورت وجود از ضربه زدن به موضوع قطع شده استفاده کنید. آنها سطح تماس و نفخ را کاهش می دهند.
سرعت ها و خوراک ها:
سرعت: سرعت را به طور چشمگیری کاهش دهید. برای شیرهای PM روکش دار، 5-10 SFM (1.5-3 متر در دقیقه) را هدف بگیرید. آهسته تر برای کاهش حرارت بهتر است.
خوراک: خوراک را در زیر گام نخ کاهش ندهید. شیر باید با سرعت صحیح پیشروی کند. گرسنگی خوردن خوراک باعث مالش و سفت شدن کار می شود.
روغن کاری (عامل بحرانی):
روغن استاندارد برش کافی نیست.
از روغن برش با{0}}کلر بالا استفاده کنید که به طور خاص برای آلیاژهای نیکل فرموله شده است. افزودنی های کلر به عنوان روان کننده های فشار شدید (EP) عمل می کنند و از جوش خوردن B-2 به شیر جلوگیری می کنند.
مایع خنک کننده سیل یا مه-حجم بالا را اعمال کنید. روان کننده باید به منطقه برش برسد.
آماده سازی سوراخ:
اطمینان حاصل کنید که سوراخ سوراخ شده کمی بزرگتر از حد استاندارد باشد (از درصد بالای نخ استفاده کنید، به عنوان مثال، 65-70٪ نخ به جای 75٪). درگیری کمتر مواد باعث کاهش گشتاور و سوزش می شود.
سوراخ حفر شده باید کاملا گرد و اندازه مناسب باشد.
جایگزین: فرز با نخ
اگر آسیاب CNC دارید، به جای ضربه زدن، آسیاب نخ را در نظر بگیرید. آسیاب رزوه ای از یک برش تک نقطه ای-در درون یابی مارپیچی استفاده می کند. نخهای عالی تولید میکند، تراشههای کوچک تولید میکند، و خطر ضربه زدن به شکل کامل-را از بین میبرد. ابزار گران تر است، اما کیفیت نخ و عمر ابزار برتر است.
5. مطابقت با NACE: آیا میله شش گوش Hastelloy B-2 برای سرویس ترش تحت NACE MR0175 قابل قبول است یا B-3 اجباری است؟
س: ما در حال طراحی ابزارهای سوراخ برای چاه گاز ترش با H2S قابل توجه هستیم. ما موجودی بزرگی از Hastelloy B-2 هگز میله داریم. آیا می توانیم از آن برای قطعات غیر جوشی مانند پیچ های تنظیم و حلقه های نگهدارنده استفاده کنیم یا باید آن را ضایع کنیم و B-3 بخریم؟
پاسخ: پاسخ به شرایط خاص خدمات و شرایط متالورژیکی هگز بار B-2 شما بستگی دارد. در اینجا راهنمایی قطعی برای NACE MR0175/ISO 15156 آمده است:
وضعیت NACE MR0175 B-2:
Hastelloy B-2 به عنوان یک ماده قابل قبول در NACE MR0175 (قسمت 3) برای سرویس ترش ذکر شده است. با این حال، با محدودیت های قابل توجهی همراه است که برای B-3 اعمال نمی شود.
محدودیت بحرانی:
B-2 فقط در حالت بازپخت شده با محلول-و با محدودیت های شدید در کار سرد قابل قبول است. این استاندارد تشخیص می دهد که B-2 سرد کار شده (یا B-2 که در معرض دمایی قرار گرفته است که باعث سفارش می شود) در معرض ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) است.
این به چه معناست برای موجودی شما:
شرایط را تأیید کنید: باید تعیین کنید که آیا نوار هگز B-2 شما:
محلول فقط آنیل شده: قابل قبول است، مشروط بر اینکه بدون آنیل بعدی، سرد کار نشده باشد (مثلاً کشش سرد).
طراحی سرد (به عنوان-طراحی): برای سرویس NACE قابل قبول نیست. کار سرد تنشها و سختیهای پسماند را وارد میکند که از حد NACE فراتر میرود.
تاریخچه ناشناخته: اگر نمی توانید شرایط عملیات حرارتی را از طریق گزارش های آزمایش آسیاب (MTRs) ثابت کنید، از آن برای سرویس NACE استفاده نکنید.
تست سختی: حتی اگر میله در ابتدا بازپخت شده باشد، اگر سرد-راست شده یا سطح-به طور تهاجمی تمام شده باشد، سختی سطح ممکن است از حد NACE (معمولاً 35 HRC برای آلیاژهای نیکل) تجاوز کند. تست سختی را روی استوک میله واقعی انجام دهید.
خطر سفارش: اگر دمای سرویس پایین چاه شما در محدوده سفارش (290-455 درجه) قرار گیرد، B-2 می تواند در سرویس ترد شود و منجر به SSC شود. B-3 برای مقاومت در برابر این فرمول بندی شده است.
مزیت B-3:
B-3 به طور خاص برای رفع محدودیت های B-2 در سرویس ترش توسعه داده شد. دارای:
مقاومت بیشتر در برابر سفارش
تحمل بهتر نسبت به کار سرد
پذیرش گسترده تر در NACE MR0175 بدون محدودیت های سختگیرانه اعمال شده برای B-2
توصیه عملی:
برای اجزای دمای غیر بحرانی-: اگر پیچ های تنظیم شده و حلقه های نگهدارنده شما دمای زیر 250 درجه را می بینند و می توانید تأیید کنید B-2 کاملاً آنیل شده و نرم است (<25 HRC), you may use the inventory.
برای سرویسهای دمای بحرانی یا دمای بالا{0}: روی B-3 سرمایهگذاری کنید. هزینه خرابی چاله (بازیابی، تولید از دست رفته) بسیار بیشتر از حق بیمه هزینه مواد است.
مستندات: قابلیت ردیابی دقیق را حفظ کنید. هر گونه خرابی مربوط به NACE{1}} بدون مستندات کامل به اپراتور نسبت داده می شود، نه تامین کننده مواد.
