1. Kl.: Kokia yra pagrindinė Nickel 200 sudėtis ir metalurginė struktūra ir kaip šios savybės įtakoja jo atsparumą korozijai ir mechanines savybes?
A:Nickel 200 (UNS N02200) yra komerciškai grynas kaltas nikelio lydinys, kuriame yra mažiausiai 99,0 % nikelio, su kruopščiai kontroliuojamais mikroelementais, įskaitant anglį (≤0,15%), geležį (≤0,40%), manganą (≤0,35%), silicį (≤0,35%), varį (≤0,35%) ir . Medžiaga turi austenitinę -veido kubinę (FCC) mikrostruktūrą bet kokiomis temperatūromis, o tai užtikrina išskirtinį lankstumą, formuojamumą ir kietumą kriogeninėmis sąlygomis iki maždaug 315 °C (600 °F).
Nickel 200 atsparumas korozijai atsiranda dėl paties nikelio metalo kilnumo, o ne dėl pasyvaus oksido sluoksnio, kaip nerūdijančio plieno atveju. Šis esminis skirtumas yra labai svarbus: Nickel 200 pasižymi išskirtiniu atsparumu šarminiams šarmams (natrio, kalio ir kalcio hidroksidams) bet kokioje koncentracijoje ir temperatūroje, įskaitant išlydytą kaustinę aplinką, kur nerūdijantis plienas patirtų katastrofišką įtempių korozijos įtrūkimą. Jis taip pat puikiai veikia redukuojančiose aplinkose, pvz., ne-oksiduojančiose rūgštyse (praskiestose sieros ir druskos rūgštyse) be deguonies -ir sausuose halogenuose, pvz., chloro ir fluoro, esant aukštesnei temperatūrai.
Tačiau Nickel 200 turi apribojimų. Jo mechaninis stiprumas yra žymiai mažesnis nei austenitinio nerūdijančio plieno; atkaitinto takumo riba paprastai yra 103–207 MPa (15–30 ksi), palyginti su 304/316 nerūdijančio plieno 207–310 MPa (30–45 ksi). Tam reikia storesnių sienelių, kad būtų užtikrintas lygiavertis{13}}slėgis. Be to, Nikelis 200 yra jautrus grafitiniam trapumui, kai ilgą laiką veikiamas aukštesnėje nei 315 °C temperatūroje. Šį apribojimą pašalina jo mažai anglies dioksido išskiriantis variantas Nickel 201. Šių pagrindinių savybių supratimas yra būtinas norint tinkamai parinkti medžiagas cheminio apdorojimo, šarminių medžiagų tvarkymo ir specialios gamybos srityse.
2. Kl.: Cheminio apdorojimo programose, kuriose naudojama koncentruota kaustinė soda (NaOH) aukštesnėje temperatūroje, kodėl nikelis 200 yra tinkamiausia medžiaga, o ne austenitinis nerūdijantis plienas, ir kokius konkrečius gedimo mechanizmus jis sumažina?
A:Nikelis 200 yra visuotinai pripažintas kaip geriausia medžiaga, skirta apdoroti koncentruotą kaustinę sodą aukštesnėje temperatūroje dėl savo unikalaus bendro atsparumo korozijai ir atsparumo kaustinės įtampos korozijos įtrūkimams (CSCC) derinio.
Austenitiniai nerūdijantys plienai, įskaitant 304 ir 316 klases, yra labai jautrūs kaustinės įtampos korozijos įtrūkimams, kai veikiami natrio hidroksido koncentracijos viršija 50 % aukštesnėje nei 60°C (140°F) temperatūroje. Šis klastingas gedimo mechanizmas pasireiškia kaip tarpgranulinis arba transgranulinis įtrūkimas, veikiamas tempimo įtempių ir korozinės kaustinės aplinkos. CSCC gedimai įvyksta be reikšmingo išankstinio sienų retinimo, dėl to katastrofiškai, neplanuotai išleidžiamas karštas kaustinis tirpalas, turintis rimtų pasekmių saugai, aplinkai ir eksploatacijai.
Nikelis 200, priešingai, praktiškai nejautrumas CSCC visame natrio hidroksido koncentracijos ir temperatūros diapazone. Pasyvi plėvelė, susidariusi ant nikelio šarminėje aplinkoje, yra stabili, savaime-gyja ir atspari vietiniam skilimui, kuris atsiranda prieš įtrūkimų koroziją. Bendras korozijos greitis paprastai yra mažesnis nei 0,025 mm per metus (1 mpy), net esant 50 % NaOH, esant 150 °C (302 °F), todėl tarnavimo laikas viršija 25 metus be didelių sienų praradimo.
Be to, „Nickel 200“ yra atsparus kaustiniam trapumui -reiškiniui, paveikiančiam anglinį plieną panašioje aplinkoje-, ir išlaiko savo lankstumą bei tvirtumą per visą tarnavimo laiką. Dėl šių priežasčių besiūliai vamzdžiai Nickel 200 yra standartinė specifikacija:
Šarminiai garintuvo vamzdeliai ir perdavimo linijos chloro-šarmų gamyklose
Aukštos{0}}temperatūros šarmų regeneravimo sistemos aliuminio oksido rafinavimo metu (Bayer procesas)
Sintetinio pluošto gamyba (visko ir nailono gamyba)
Muilo ir ploviklių gamybos muilinimo indai
Farmacijos apdorojimas, kai naudojamos šarminio valymo{0}}vietoje{1}} (CIP) sistemos
Nors pradinės „Nickel 200“ kapitalo išlaidos yra daug didesnės nei nerūdijančio plieno, gyvavimo ciklo sąnaudos pateisinamos tuo, kad pašalinamos korozijos pašalpos, išvengiama įtempių korozijos įtrūkimų ir užtikrinamas patikimas, ilgalaikis aptarnavimas kritinėse aukštos{2} temperatūros kaustinėse srityse.
3. Kl.: Kokios yra svarbiausios Nikel 200 vamzdžių suvirinimo ir gamybos aplinkybės, ypač susijusios su siūlių paruošimu, užpildo metalo parinkimu ir po-suvirinimo terminiu apdorojimu?
A:Suvirinant nikelį 200 reikia kruopštaus dėmesio švarai ir proceso kontrolei, nes medžiaga yra labai jautri trapumui mikroelementų, tokių kaip siera, švinas ir fosforas, kurie yra nekenksmingi anglinio plieno ir nerūdijančio plieno gamyboje, poveikiui.
Sąnarių paruošimas ir švara:Prieš suvirinant visi paviršiai, esantys 50 mm (2 colių) atstumu nuo suvirinimo siūlės, turi būti kruopščiai nuriebalinti naudojant acetoną, izopropilo alkoholį arba panašų ne-chlorintą tirpiklį. Chlorinti tirpikliai yra griežtai draudžiami, nes chloridų likučiai gali sukelti įtempių korozijos įtrūkimus. Anglies plienui naudojami abrazyviniai įrankiai turi būti skirti nikeliui apdoroti, kad būtų išvengta kryžminio -užteršimo; net mažos geležies dalelės gali sukelti galvaninę koroziją arba suvirinimo defektus. Nerūdijančio plieno vieliniai šepečiai yra priimtini paviršių paruošimui, jei jie nebuvo naudojami anglinio plieno valymui.
Užpildo metalo pasirinkimas:Standartinis užpildas suvirinant nikelį 200 yraNickel 61 (UNS N9961), derančios sudėties užpildas, išlaikantis netauriojo metalo atsparumą korozijai ir mechanines savybes. Skirtingoms siūlėms,-pvz., Nikelis 200 ir nerūdijantis plienas arba anglinis plienas-ENiCrFe-2arbaENiCrFe-3(Inconel 182-tipo) užpildai paprastai naudojami. Šie didelio -nikelio chromo ir geležies užpildai prisitaiko prie skirtingo nikelio ir plieno šiluminio plėtimosi, tuo pačiu užtikrinant tinkamą stiprumą ir atsparumą korozijai.
Suvirinimo procesas:Norint užtikrinti tikslią kontrolę ir minimalų užteršimą, pirmenybė teikiama lankiniam suvirinimui dujomis (GTAW/TIG). Šilumos tiekimas turi būti atidžiai kontroliuojamas; Nors iš anksto pašildyti paprastai nereikia, tarptakų temperatūra turi būti palaikoma žemesnėje nei 150 °C (300 °F), kad būtų išvengta karšto įtrūkimų ir grūdelių augimo. Suvirinimo baseinas turi būti apsaugotas didelio-grynumo argonu arba heliu, o užpakalinė šaknies kanalo pusė turi būti išvalyta inertinėmis dujomis, kad būtų išvengta oksidacijos. „Nickel 200“ pasižymi vangiomis, tešlų suvirinimo vonelės savybėmis, kurioms reikalingas suvirintojo mokymas, susijęs su nikelio lydiniais.
Po{0}}suvirinimo siūlės terminis apdorojimas (PWHT):Daugeliu atvejų PWHT nereikalaujama ir nerekomenduojama naudojant Nickel 200. Medžiaga paprastai naudojama atkaitinta, o terminis apdorojimas nepadidina jos atsparumo korozijai. Tačiau, jei gamybos metu vamzdynų sistema buvo smarkiai šaltai apdorojama, plastiškumas gali būti atkurtas 595–705 °C (1100–1300 °F) temperatūroje. Šis apdorojimas veiksmingas tik tuo atveju, jei medžiaga neužteršta siera; priešingu atveju gali atsirasti stiprus trapumas. Eksploatuojant aukštesnėje nei 315°C temperatūroje, nikelio 200 negalima naudoti, nepaisant PWHT; Reikalingas nikelis 201.
4. Kl.: Kokie yra Nickel 200 apribojimai dirbant aukštoje-temperatūroje ir kaip grafinio trapumo rizika lemia maksimalią saugią darbo temperatūrą, kad būtų galima nuolat tarnauti?
A:Nors „Nickel 200“ pasižymi puikiu atsparumu korozijai įvairiose aplinkose, jame esantis anglies kiekis nustato kritinį temperatūros apribojimą, kurio reikia laikytis, kad būtų išvengta grafito trapumo -skilimo mechanizmo, dėl kurio gali įvykti katastrofiškas gedimas be matomo įspėjimo.
Nickel 200 didžiausias anglies kiekis yra 0,15%. Kai ilgą laiką veikiama aukštesnėje nei 315 °C (600 °F) temperatūroje, persotinta anglis nusėda kaip grafito mazgeliai išilgai grūdelių ribų. Šis reiškinys, žinomas kaipgrafitizavimas, sukelia stiprų trapumą, kuriam būdingas staigus elastingumo sumažėjimas (pailgėjimas sumažėja nuo 40–50 % iki mažiau nei 5 %) ir smūgio stiprumas, be jokių matomų sienelės storio ar paviršiaus išvaizdos pokyčių. Vamzdynų sistema, kuri atrodo nepažeista, gali katastrofiškai sugesti dėl šiluminio šoko, mechaninio įtempimo ar slėgio svyravimų.
Grafitavimo procesas priklauso nuo laiko{0}}temperatūros. Esant 315°C temperatūrai, trapumas gali tapti reikšmingas, kol jis taps reikšmingas; esant 400°C temperatūrai, gali atsirasti per mėnesius. Mechanizmas yra negrįžtamas; įvykus grafitizacijai, joks terminis apdorojimas negali atkurti pirminio medžiagos plastiškumo.
Eksploatuojant aukštesnėje nei 315°C temperatūroje,Nikelis 201 (UNS N02201)Reikalingas -mažai anglies-išskiriantis variantas, kuriame daugiausia 0,02 % anglies-. Nikelis 201 pašalina grafitizacijos riziką, išlaikant identišką atsparumą korozijai ir panašias mechanines savybes. Praktiškai atsakingos inžinerinės specifikacijos įpareigoja:
Nikelis 200darbinei temperatūrai iki 315°C (600°F)
Nikelis 201darbinei temperatūrai nuo 315 °C iki 425 °C (600–800 °F)
Ilgalaikiam aptarnavimui aukštesnėje nei 425°C temperatūroje paprastai nurodomos aukštesnio -lydinio medžiagos, pvz., 600 lydinys arba 601 lydinys.
Chloro-šarmų gamyklose, sintetinio pluošto gamyboje ir kituose aukštoje{1}}temperatūriniuose šarminiuose įrenginiuose nikelio 200 ir nikelio 201 pasirinkimas yra ne išlaidų optimizavimo, o esminio medžiagų suderinamumo ir saugos klausimas. Įvyko daug istorinių gedimų, kai nikelis 200 netyčia buvo panaudotas aukštesnės-temperatūros koncentratoriuose, dėl kurių įvyko trapumas ir katastrofiškas gedimas.
5. Kl.: Kokios yra svarbiausios ASTM specifikacijos, bandymų reikalavimai ir dokumentacijos standartai, susiję su nikelio 200 besiūlių vamzdžių slėgiu -su slėgiu, pirkimo ir kokybės užtikrinimo požiūriu?
A:Norint įsigyti nikelio 200 besiūlių vamzdžių, skirtų slėginei paslaugai, reikia laikytis konkrečių ASTM specifikacijų ir papildomų bandymų reikalavimų, užtikrinančių medžiagų vientisumą, atsekamumą ir atitiktį projektavimo kodams.
Pagrindinės ASTM specifikacijos:Pagrindinės besiūlių vamzdžių Nickel 200 specifikacijos yraASTM B161 / B161M(Standartinė nikelio besiūlių vamzdžių ir vamzdžių specifikacija). Ši specifikacija apima komerciškai gryno nikelio vamzdžio cheminę sudėtį, mechanines savybes, matmenis ir leistinus nuokrypius. Šilumokaičiams ir katilų vamzdžiams,ASTM B163 / B163M(Taikoma besiūlių nikelio ir nikelio lydinių kondensatoriaus ir šilumokaičio vamzdžių standartinė specifikacija).
Cheminės sudėties patikra:Pirkimo specifikacijose turi būti reikalaujama patikrinti nikelio kiekį (mažiausiai 99,0 %) ir mikroelementų ribas. Anglies kiekis yra ypač svarbus, nes nuo jo priklauso aukštos{2} medžiagos temperatūros apribojimai. Analizė paprastai atliekama naudojant optinės emisijos spektrometriją arba degimo infraraudonųjų spindulių aptikimą, o rezultatai dokumentuojami medžiagos bandymo ataskaitoje (MTR).
Mechaninis bandymas:Pagal ASTM B161 mechaninis bandymas apima:
Tempimo bandymas:Minimali takumo riba 103 MPa (15 ksi) ir minimali tempimo stipris 345 MPa (50 ksi) atkaitintai
Išlyginimo testas:Vamzdžių dydžiams, siekiant parodyti plastiškumą ir defektų nebuvimą
Hidrostatinis bandymas:Kiekvienas vamzdžio ilgis turi atlaikyti hidrostatinio slėgio bandymą be nuotėkio, paprastai esant slėgiui, kuris sukuria lanko įtempį 70 % nurodytos minimalios takumo ribos.
Papildomi kritinės paslaugos reikalavimai:Esant stipriai korozinei aplinkai arba naudojant slėgį{0}}naudojančias programas, pirkėjai paprastai nurodo:
100 % neardomasis tyrimas (NDE):Ultragarsinis bandymas (UT) arba sūkurinių srovių bandymas, skirtas aptikti sluoksniuotus, inkliuzus ar sienelių storio pokyčius
Teigiamas medžiagos identifikavimas (PMI):100 % visų vamzdžių ilgių PMI, siekiant patvirtinti nikelio kiekį ir patikrinti, ar nėra medžiagų maišymo{1}}
Kietumo bandymas:Maksimalios kietumo ribos, kad būtų užtikrintas gamybos pajėgumas ir išvengta atsparumo įtempimams korozijos įtrūkimams
Dokumentacijos standartai:Visiškas atsekamumas yra privalomas, paprastai to reikiaEN 10204 tipas 3.1sertifikavimas (gamintojo patikros sertifikatas) standartinėms reikmėms irTipas 3.2(nepriklausomas trečiosios{0}}šalies patikrinimas), skirtas svarbioms programoms, pvz., slėginės įrangos direktyvos (PED) atitikčiai, branduolinėms paslaugoms arba naftos ir dujų įrenginiams. Sertifikatuose turi būti:
Šilumos skaičius ir lydalo chemija
Mechaninių bandymų rezultatai
Hidrostatinio bandymo patikra
NDE rezultatai (jei nurodyta)
Matmenų patikrinimo įrašai
Paviršiaus apdaila ir pakuotė:Didelio -grynumo atveju nikelio 200 vamzdis gali būti nurodytas su marinuotu ir pasyvuotu paviršiumi, kad būtų pašalintos frezos nuosėdos ir būtų užtikrintas švarus, atsparus korozijai{2}} paviršius. Vamzdžių galai paprastai yra nuožulniai suvirinimui, uždedami galiniai dangteliai, kad būtų išvengta užteršimo transportavimo metu. Farmacijos ir puslaidininkių reikmėms gali prireikti papildomų švaros sertifikatų (pvz., ASTM G93, be angliavandenilių{8}).
Tinkamas pirkimas ir kokybės užtikrinimas užtikrina, kad besiūliai „Nickel 200“ vamzdžiai atitiktų griežtus šarminio apdorojimo ir rūgščių mažinimo reikalavimus, užtikrinant ilgalaikį -patikimumą ir atsparumą korozijai, o tai pateisina jo pasirinkimą svarbioms pramonės reikmėms.
