1: ASTM B160 چیست و میله های گرد نیکل 201 (UNS N02201) که مطابق با این استاندارد تولید می شوند چه ویژگی هایی دارند؟
ASTM B160 مشخصات استاندارد برای میله و میله نیکل است که به طور خاص موادی با نام UNS N02201 را پوشش می دهد. این استاندارد الزامات شیمیایی، مکانیکی و ابعادی را برای میلههای گرد آلیاژ نیکل فرفورژه، و همچنین اشکال دیگر مانند مربع و شش ضلعی، در درجهای که معمولاً به عنوان نیکل 201 شناخته میشود، تعیین میکند.
نیکل 201 یک آلیاژ نیکل کار شده از نظر تجاری خالص و کم کربن است. ویژگی های کلیدی تعریف آن، همانطور که توسط ASTM B160 تضمین شده است، عبارتند از:
خلوص بالا و محتوای کربن کم: آلیاژ حاوی حداقل 99.0٪ نیکل است. مهمتر از همه، حداکثر محتوای کربن آن 0.02٪ است که آن را از نیکل 200 متمایز می کند (UNS N02200، C کمتر یا مساوی 0.15٪). این کربن کم برای جلوگیری از گرافیت شدن-رسوب کربن شکننده در مرزهای دانه{8}}در طول قرار گرفتن طولانی مدت در دمای بین 425 درجه و 650 درجه (800 درجه فارنهایت و 1200 درجه فارنهایت) ضروری است. این امر نیکل 201 را به انتخاب ارجح برای سرویس{15}در دمای بالا تبدیل میکند.
مقاومت در برابر خوردگی استثنایی: مقاومت فوق العاده ای را در برابر طیف وسیعی از محیط های خورنده از جمله:
قلیاهای سوز آور (مثلاً هیدروکسید سدیم و پتاسیم) در تمام غلظت ها و دماها.
نمک های غیر اکسید کننده و بسیاری از اسیدهای آلی.
ترک خوردگی خوردگی-کلرید{0}}تنش ناشی از- (SCC)، یک حالت شکست رایج برای فولادهای ضد زنگ.
ویژگی های مکانیکی خوب در دماها: اگرچه مانند برخی از سوپرآلیاژها{0}}آلیاژی با استحکام بالا نیست، اما استحکام کششی، استحکام تسلیم خوبی و مهمتر از همه، شکل پذیری و چقرمگی عالی را از دماهای برودتی تا حد مجاز سرویس دهی در دمای بالا حفظ می کند.
قابلیت ساخت: در شرایط آنیل شده مشخص شده توسط ASTM B160، میله های گرد نیکل 201 قابلیت ماشین کاری خوب و جوش پذیری عالی را با استفاده از تکنیک های رایج مانند GTAW (TIG) نشان می دهند، مشروط بر اینکه رویه های مناسب برای آلیاژهای نیکل دنبال شود.
2: میلگردهای گرد ASTM B160 Nickel 201 در کدام کاربردهای خاص با دمای بالا-و خورنده ضروری هستند؟
میله های گرد نیکل 201 برای قطعاتی که خرابی مواد منجر به خرابی قابل توجه، خطرات ایمنی یا آلودگی محصول می شود مشخص شده است. آنها بستها یا شفتهای همه منظوره نیستند، بلکه برای محیطهای شدید مهندسی شدهاند.
فرآوری شیمیایی و پتروشیمی:
شفت و همزن همزن: در راکتورهایی برای تبخیر سوزاننده، خشک کردن کلر یا تولید اسیدهای چرب، که در آن مقاومت در برابر قلیایی داغ و اسیدهای آلی بسیار مهم است.
ساقههای شیر و شفتهای پمپ: برای جابجایی محلولهای سوزاننده داغ و غلیظ یا جریانهای فرآیند خورنده که در آن فولادهای زنگ نزن به سرعت از بین میروند.
میله ها و اتصال دهنده ها: برای پوشش سیستم ها و سازه های داخلی در مخازن خورنده.
تولید مواد غذایی، دارویی و الیاف مصنوعی:
شفت کردن اجزاء: در تجهیزاتی برای جابجایی نمک ها یا پلیمرهای مذاب (مثلاً در تولید ریون ویسکوز) که در آن خلوص بالا و مقاومت در برابر چرخه حرارتی مورد نیاز است.
سنبه و ابزار: جایی که عدم آلودگی{0}} محصول حیاتی است.
هوافضا و برق:
تکیه گاه های آند و کاتد: در راه اندازی های تخصصی آبکاری و آندایزینگ.
اجزای ساختاری: برای تجهیزاتی که در دمای{0}بالا کار میکنند و اتمسفر را کاهش میدهند.
معماری و دریایی:
اتصال دهندهها و میلهها: برای سازههای بحرانی در اتمسفرهای صنعتی یا ساحلی بسیار خورنده که به عملکرد طولانیمدت و بدون تعمیر و نگهداری نیاز است.
نخ رایج محیطی است که شامل مواد سوزاننده داغ، کاهش اسیدها، دماهای بالا (بالای 315 درجه / 600 درجه فارنهایت)، یا نیاز به حداکثر خلوص محصول است.
3: دماهای موجود برای میلههای گرد نیکل 201 در هر ASTM B160 چیست، و انتخاب دما چگونه بر ماشینکاری و عملکرد استفاده نهایی-تاثیر میگذارد؟
ASTM B160 میله های گرد را در چندین حالت استاندارد پوشش می دهد که شرایط مکانیکی و مناسب بودن آنها را برای مراحل مختلف ساخت و بارهای خدماتی مشخص می کند.
Hot Finished: نوار در دماهای بالا تشکیل می شود. این شرایط استحکام متوسطی را ارائه می دهد و اغلب برای قطعاتی که تحت ماشینکاری یا آهنگری قابل توجهی قرار می گیرند استفاده می شود.
آنیل شده (نرم): رایج ترین و همه کاره ترین مزاج است. میله تا دمای بالا (معمولاً بالای 700 درجه / 1300 درجه فارنهایت) گرم می شود و برای تولید یک ریزساختار نرم و انعطاف پذیر با کمترین استحکام و سختی اما بالاترین مقاومت در برابر خوردگی و سهولت ساخت سرد می شود. برای قطعاتی که نیاز به شکل دهی شدید سرد، خمش یا ماشینکاری گسترده دارند ایده آل است.
کشش سرد (نیم-سخت، سخت): میله در دمای اتاق از داخل قالب کشیده میشود، که باعث افزایش مقاومت کششی و تسلیم آن از طریق سخت شدن کار میشود. حالت نیمه سخت، تعادل خوبی از افزایش قدرت و مقداری شکلپذیری ارائه میدهد. مزاج سخت حداکثر استحکام را فراهم می کند اما شکل پذیری محدودی را برای خمش بیشتر فراهم می کند. میلگردهای کشیده شده سرد دارای سطح بهتر و تحمل ابعادی محکم تری نسبت به میله های آماده شده گرم هستند.
تاثیر بر ماشینکاری و عملکرد:
ماشین کاری: ماشین آنیل شده ساده ترین است و تراشه های بلند و رشته ای تولید می کند. مزاج سرد قویتر و سختتر هستند و به قدرت بیشتر و ابزار تیزتر نیاز دارند، اما به دلیل سفتی بالاتر میتوانند سطح و پایداری ابعادی بهتری را در حین ماشینکاری ارائه دهند.
پایان{0}}عملکرد استفاده: برای یک جزء غیر باربر{{2} در یک مخزن به شدت خورنده (مثلاً یک میله نگهدارنده)، دمای آنیل شده کافی است و مقاومت در برابر خوردگی را به حداکثر میرساند. برای یک جزء حامل بار مانند شفت پمپ یا میل سوپاپ که در معرض تنش پیچشی و خمشی قرار دارد، دمای سرد کشیده (نیمه{7}}سخت) استحکام مکانیکی لازم را فراهم میکند و در عین حال چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی کافی را حفظ میکند. حالت سخت معمولاً برای کاربردهایی مانند بست های- با استحکام بالا محفوظ است.
4: ملاحظات حیاتی برای ماشینکاری و جوشکاری میلگردهای گرد ASTM B160 نیکل 201 چیست؟
اگرچه نیکل 201 از بسیاری از آلیاژهای{0}نیکل بالا قابل ساخت تر است، اما نیکل 201 برای دستیابی به نتایج خوب و حفظ خواص خود به تکنیک های خاصی نیاز دارد.
ملاحظات ماشینکاری:
سخت کردن کار: این چالش اصلی است. کار نیکل 201-به سرعت سخت میشود. نکته کلیدی این است که از ابزار تیز و مثبت-کاربید ریک و حفظ یک برش ثابت و سنگین در زیر لایه{5}}سخت شده ایجاد شده توسط پاس قبلی استفاده کنید. برشهای سبک و کمکم باعث لعاب و سخت شدن سطح میشود و عبورهای بعدی را دشوار میکند و سایش ابزار را تسریع میکند.
سرعت ها و خوراک ها: از سرعت های متوسط تا آهسته با نرخ های تغذیه ثابت و بالا استفاده کنید. جریان زیاد یک روغن محلول سنگین-یا روغن برش سولفوره برای خنک کاری و روانکاری ضروری است.
کنترل تراشه: منتظر تراشه های سخت و رشته ای باشید. از تراشه شکن ها روی ابزارها استفاده کنید و از تخلیه صحیح تراشه ها از محل کار اطمینان حاصل کنید.
ملاحظات جوشکاری:
پاکیزگی: پاکیزگی مطلق حرف اول را می زند. تمام روغن، گریس و کثیفی را از محل جوش بردارید. برای تمیز کردن محل اتصال از یک برس سیمی مخصوص فولاد ضد زنگ (هرگز روی فولاد کربن استفاده نشده است) استفاده کنید.
فیلر متال: از فلز پرکننده ترکیبی منطبق مانند ERNi-1 برای GTAW (TIG) یا ENi-1 برای SMAW (چوب) استفاده کنید.
فرآیند: جوشکاری قوسی تنگستن گاز (GTAW/TIG) به دلیل دقت و تمیزی ترجیح داده می شود. قوس فلزی محافظ (SMAW) نیز معمولا استفاده می شود.
ورودی گرما: از ورودی گرمای کم تا متوسط استفاده کنید. طول قوس کوتاه را حفظ کنید. معمولاً نیازی به پیش گرم کردن نیست.
دمای بین گذر: برای جلوگیری از رشد بیش از حد دانه، تا زیر 150 درجه (300 درجه فارنهایت) کنترل کنید.
پست{0}}جوش: عملیات حرارتی پست{1}}جوش معمولاً برای نیکل 201 مورد نیاز نیست. با این حال، برای خدمات خورنده شدید، غیرفعال کردن ناحیه جوش در محلول اسید نیتریک ممکن است برای بازیابی مقاومت بهینه در برابر خوردگی مشخص شود.
5: هنگام تهیه میله گرد ASTM B160 نیکل 201، یک بسته تضمین کیفیت کامل چیست؟
برای کاربردهای حیاتی، تدارکات باید فراتر از یک سفارش خرید ساده باشد و شامل تأیید انطباق باشد.
گواهی اجباری – گزارش تست آسیاب (MTR): تامین کننده باید یک MTR معتبر قابل ردیابی به شماره گرما/لات ارائه دهد. این گزارش باید مطابقت با ASTM B160 برای UNS N02201 را تأیید کند. باید شامل موارد زیر باشد:
تجزیه و تحلیل شیمیایی: تأیید کربن کم (کمتر یا مساوی 0.02٪)، محتوای نیکل بالا، و محدودیت در ناخالصی ها (Fe، Cu، منگنز، S، و غیره).
خواص مکانیکی: مقادیر استحکام کششی، استحکام تسلیم، ازدیاد طول و سختی مطابق با مشخصات برای مزاج سفارشی (به عنوان مثال، بازپخت، کشش سرد).
سابقه عملیات حرارتی: برای میله های آنیل شده، تأیید چرخه آنیل.
بازرسی ابعادی و سطحی:
تلورانس های قطر و صافی: بر اساس تلورانس های ذکر شده در ASTM B160 تأیید شده است.
وضعیت سطح: میله باید عاری از درز، ترک، دور و بر یا سایر عیوب آسیب رسان باشد. روکش استاندارد آسیاب معمولی است.
تست اضافی (برای کاربردهای حیاتی):
تست اولتراسونیک (UT): ممکن است برای میلههای قطر بزرگ که در برنامههای کاربردی با{1} یکپارچگی بالا برای تشخیص ناپیوستگیهای داخلی استفاده میشوند، مشخص شود.
تست خوردگی بین دانهای: در حالی که کمتر از فولادهای زنگ نزن رایج است، آزمایشهایی مانند روش A ASTM G28 را میتوان برای تأیید اینکه مواد در شرایط مناسب برای سرویسهای خورنده شدید هستند مشخص کرد.
شناسایی مواد و قابلیت ردیابی: میلهها باید به درستی با درجه آلیاژ (UNS N02201)، شماره حرارت و اندازه برچسب یا مهر شوند. این قابلیت ردیابی باید در تمام مراحل پردازش حفظ شود.
صلاحیت تامین کننده: منبع از کارخانه های معتبر یا توزیع کنندگان با تخصص در آلیاژهای نیکل. آنها باید پشتیبانی فنی ارائه دهند و یک سیستم مدیریت کیفیت مستند داشته باشند (به عنوان مثال، ISO 9001).
به طور خلاصه، میله گرد ASTM B160 نیکل 201 یک ماده مهندسی تخصصی است. اجرای موفقیت آمیز آنها به انتخاب حالت صحیح برای کاربرد، به کارگیری تکنیک های ساخت مناسب و مهمتر از همه، تهیه مواد با گواهینامه کامل و قابل ردیابی بستگی دارد تا اطمینان حاصل شود که دارای ویژگی های منحصر به فردی است که برای آن انتخاب شده است.
