1. تعریف و فرآیند ساخت
س: چه چیزی یک میله مسطح Hastelloy C را از یک میله مربعی متمایز می کند و فرآیند تولید چگونه بر خواص نهایی آن تأثیر می گذارد؟
پاسخ: میله مسطح Hastelloy C محصولی با مقطع مستطیل شکل و جامد است که عرض آن به طور قابل توجهی بیشتر از ضخامت آن است. در حالی که میلههای مربعی برای شفتها و تکیهگاههای سازهای که به استحکام یکسانی در همه جهات نیاز دارند، استفاده میشود، میلگردهای مسطح عمدتاً بهعنوان اعضای تقویتکننده، فلنجها، صفحات پایه و اجزای ساخت در جایی که مقاومت جهت یا هندسه خاصی مورد نیاز است، استفاده میشوند.
فرآیند تولید میله های تخت Hastelloy C معمولاً شامل یکی از دو روش است:
نورد گرم: شمش آلیاژ نیکل بالاتر از دمای تبلور مجدد خود گرم می شود و از یک سری غلتک عبور می کند تا به ابعاد مستطیلی مورد نظر برسد. این فرآیند ساختار دانه را اصلاح می کند و تخلخل را از بین می برد. پس از نورد گرم، نوار مسطح معمولاً محلول آنیل می شود تا مقاومت در برابر خوردگی بازیابی شود.
طراحی/تمام کردن سرد: برای تحمل ابعادی محکمتر و روکشهای سطحی صافتر، میله نورد شده گرم ممکن است به صورت سرد از داخل قالب کشیده شود. این فرآیند باعث ایجاد سختی کاری جزئی می شود که می تواند استحکام کششی را افزایش دهد اما اگر میله به شدت ماشین کاری شود ممکن است نیاز به بازپخت نهایی تنش زدایی داشته باشد.
یکی از جنبههای مهم تولید میلههای مسطح، اطمینان از تنظیم مناسب لبهها است. بسته به مشخصات (ASTM B574)، لبه ها می توانند:
به عنوان-نورد: لبههای آسیاب طبیعی از فرآیند نورد.
Sheared: از یک صفحه پهن تر به عرض برش دهید.
ماشینکاری شده/لبه-تهیه شده: برش مربعی-با گوشه های تیز برای تناسب دقیق-در ساخت.
2. جوش پذیری و تکنیک های ساخت
س: آیا میله های مسطح Hastelloy C را می توان به قطعات فولاد کربنی یا فولاد ضد زنگ جوش داد و چه فلزات پرکننده مورد نیاز است؟
پاسخ: جوشکاری میله های مسطح Hastelloy C به فلزات دیگر امکان پذیر است، اما نیاز به بررسی دقیق سازگاری متالورژیکی و شرایط خدمات دارد. در اینجا دستورالعمل های کلیدی وجود دارد:
جوشکاری به فولاد زنگ نزن: این در فرآیندهای شیمیایی رایج است که در آن تنها بخشی از مونتاژ به مقاومت خوردگی شدید Hastelloy نیاز دارد. روش توصیه شده این است که از یک فلز پرکننده آلیاژی بالاتر- استفاده کنید که شکاف ترکیب را پر کند. برای جوشکاری فولاد ضد زنگ C{10}}276 تا 316L، فلز پرکننده باید ERNiCrMo-4 (پرکننده منطبق برای C-276) یا ERNiCrMo-3 (برای Inconel 625) باشد. پرکننده مبتنی بر نیکل رقت هر دو فلز پایه را در خود جای می دهد و از تشکیل ساختارهای مارتنزیتی شکننده در ناحیه جوش جلوگیری می کند.
جوشکاری به فولاد کربنی: به طور کلی برای سرویس های خورنده از این کار جلوگیری می شود. اگر مجموعه در معرض دماهای بالا یا محیط های خورنده قرار گیرد، آهن حاصل از فولاد کربنی جوش Hastelloy را رقیق می کند و یک منطقه غنی از آهن- ایجاد می کند که مقاومت در برابر خوردگی ندارد. اگر باید برای پشتیبانی ساختاری غیر خورنده انجام شود:
کره: ابتدا یک لایه پرکننده آلیاژ نیکل (ERNiCrMo-4) را روی طرف فولاد کربنی بمالید.
تکمیل: سپس فولاد کربنی کره شده را با استفاده از همان پرکننده نیکل به میله صاف Hastelloy جوش دهید.
اقدامات احتیاطی: سطح صاف میله قبل از جوشکاری باید کاملاً از گریس، روغن یا هر ترکیب{0} حاوی گوگرد پاک شود. گوگرد می تواند باعث شکنندگی جوش آلیاژ نیکل شود.
3. مقاومت در برابر خوردگی در محیط های خاص
س: چرا میله های مسطح Hastelloy C اغلب برای مواد داخلی راکتورهای دارویی و شیمیایی خوب، به ویژه در برابر اسید استیک و کلریدها انتخاب می شوند؟
پاسخ: تولید داروها و مواد شیمیایی خوب اغلب شامل فرآیندهای چند مرحلهای است که در آن ظرفهای واکنش باید انواع حلالها و اسیدهای تهاجمی را کنترل کنند. میله های مسطح Hastelloy C به دلیل تطبیق پذیری استثنایی خود در برابر دو تهدید رایج: آلاینده های اسید استیک و کلرید، اغلب به عنوان بافل، لوله های شیب دار و شبکه های پشتیبانی در این راکتورها استفاده می شوند.
مقاومت در برابر اسید استیک: در حالی که فولاد ضد زنگ (مانند 304L) می تواند اسید استیک خالص را در دماهای متوسط تحمل کند، زمانی که اسید در نقطه جوش متمرکز شود یا حاوی اسید فرمیک (ناخالصی رایج) باشد، با مشکل مواجه می شود. Hastelloy C-276 مقاومت فوقالعادهای در برابر اسید استیک یخبندان و انیدرید استیک در کل محدوده دما با نرخ خوردگی بسیار پایین (معمولاً کمتر از 0.1 میلیمتر در سال) نشان میدهد.
آلودگی با کلرید: فرآیندهای دارویی اغلب شامل کلریدهای نمک ها، کاتالیزورها یا مواد پاک کننده می شوند. اگر یک میله مسطح فولاد ضد زنگ 316 لیتری حتی در معرض کلریدهای کمیاب در یک محیط اسیدی قرار گیرد، به سرعت در معرض ترک خوردگی حفره ای یا تنشی قرار می گیرد. Hastelloy C با محتوای مولیبدن بالا (15{4}}17%)، عملاً در برابر ترکخوردگی ناشی از کلرید مصون است.
قابلیت تمیز کردن: سطح صاف میله مسطح Hastelloy C (در صورت مشخص شدن) سرد-از چسبندگی محصول جلوگیری میکند و به راحتی استریل میشود. این مورد نیازهای سختگیرانه تمیز کردن-در-در محل (CIP) و استریل کردن-در محل-در محل (SIP) در صنعت داروسازی را برآورده میکند، جایی که اسیدهای داغ و مواد سوزاننده از طریق سیستم چرخه میشوند.
4. تدارکات و مشخصات
س: هنگام خرید میله های تخت Hastelloy C-276 برای کاربردهای مخازن تحت فشار، چه استانداردهای ASTM و گواهینامه های آزمایشی خاصی مورد نیاز است؟
پاسخ: هنگام تهیه میلههای مسطح Hastelloy C-۲۷۶ برای ساخت مخازن تحت فشار یا خدمات حیاتی، رعایت استانداردهای سختگیرانه غیرقابل مذاکره است. در اینجا چک لیست تدارکات آمده است:
استاندارد مواد: مشخصات حاکم ASTM B574 (مشخصات استاندارد برای نیکل-میله آلیاژی) است. این نوار آماده-سرد و آماده-، از جمله شکلهای نوار مسطح را پوشش میدهد. تأیید کنید که شماره UNS N10276 (برای C-276) یا N06022 (برای C-22) است.
انطباق با کد ASME: اگر میله مسطح در مخزن تحت فشار ASME Section VIII، Division 1 استفاده شود، باید ASME SB-574 را که اساساً ASTM B574 با موارد کد اضافی برای مقادیر تنش است مطابقت داشته باشد.
تست مکانیکی: گواهینامه باید نشان دهد:
مقاومت کششی: حداقل 100 ksi (690 مگاپاسکال).
قدرت تسلیم: حداقل 41 ksi (280 مگاپاسکال).
ازدیاد طول: حداقل 40% (تضمین شکل پذیری برای شکل دهی).
تست نرخ خوردگی (ASTM G28): برای کاربردهای حیاتی، روش A ASTM G28 را مشخص کنید. این یکنواختی آلیاژ را تأیید می کند و اطمینان می دهد که میله صاف به درستی محلول آنیل شده است. نرخ خوردگی بالا (بیش از 0.5 میلی متر در ماه) نشان دهنده عملیات حرارتی نامناسب یا بارش کاربید است.
تلورانسهای ابعادی: مشخص کنید که به پایان کار سرد- (برای ماشینکاری دقیق) یا گرم- (برای ساخت کلی) نیاز دارید. ASTM B574 جدول 3 را برای تلورانس های خاص در ضخامت و عرض بررسی کنید تا مطمئن شوید که میله صاف با جک های مونتاژ شما مطابقت دارد.
5. خدمات پایداری حرارتی و{1}}درجه حرارت بالا
س: میلههای مسطح Hastelloy C در محیطهای اکسیدکننده یا کاهشدهنده دمای بالا چگونه عمل میکنند، و حدود دمای بالایی برای استفاده ساختاری چقدر است؟
A: آلیاژهای خانواده Hastelloy C{0}}در مواد با دمای بالا موقعیت منحصر به فردی دارند. آنها اساساً به عنوان "سوپرآلیاژ" برای استحکام خزش شدید مانند برخی از آلیاژهای{3}} کبالت طراحی نشده اند، اما مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون تا دماهای متوسط دارند.
اتمسفرهای اکسید کننده: در محیطهای غنی از هوا یا اکسیژن-، میلههای مسطح Hastelloy C یک لایه محافظ اکسید کروم را تشکیل میدهند. آنها می توانند به طور متناوب در برابر پوسته پوسته شدن و اکسیداسیون تا حدود 1900 درجه فارنهایت (1040 درجه) مقاومت کنند. با این حال، بالاتر از این دما، مقیاس غیر محافظ-میشود و اکسیداسیون سریع رخ میدهد.
کاهش اتمسفرها: جایی که Hastelloy C واقعاً می درخشد در کاهش اتمسفر (اکسیژن کم، هیدروژن بالا یا مونوکسید کربن) یا جایی که گوگرد وجود دارد است. بر خلاف فولاد ضد زنگ که برای تشکیل لایه محافظ خود به اکسیژن متکی است، Hastelloy C در محیط های فاقد اکسیژن مانند گاز کلرید هیدروژن یا گازهای گوگردی پایدار می ماند.
محدودیت ها:
یکپارچگی ساختاری: در دماهای بیش از 1000 درجه فارنهایت (540 درجه)، استحکام Hastelloy C در مقایسه با سوپرآلیاژهای تخصصی آهن-نیکل به طور قابل توجهی کاهش مییابد. اگر از یک میله مسطح به عنوان تیر باربری-در کوره استفاده شود، تنش اعمال شده باید به شدت کاهش یابد.
تردی: قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در محدوده 1200 درجه فارنهایت تا 1600 درجه فارنهایت (650 درجه تا 870 درجه) می تواند منجر به بارش فازهای بین فلزی (فاز Mu) شود که میله صاف را ترد می کند و آن را در معرض ترک خوردن در اثر ضربه قرار می دهد.
بهترین روش: برای میلههای مسطح مورد استفاده در کانالهای گاز دودکش یا راکتورهای حرارتی که بین 800 درجه فارنهایت و 1800 درجه فارنهایت کار میکنند، مطمئن شوید که در شرایط آنیل شده با محلول هستند. اگر میله به طور مکرر در این محدوده دما چرخیده می شود، درجه C-22 را در نظر بگیرید که پایداری حرارتی بهتری نسبت به C-276 اصلی دارد.
