1 klausimas: kas apibūdina Hastelloy B-2 kapiliarinį vamzdelį ir kaip jis gaminamas?
A: A kapiliarinis vamzdelisapibrėžiamas kaip mažo{0}}skersmens tikslus vamzdis, kurio išorinis skersmuo paprastai svyruoja nuo0,5–6,0 mm (0,020–0,236 colio)ir sienelės storis nuo0,05–1,0 mm (0,002–0,039 colio). Sąvoka „kapiliaras“ kilusi iš vamzdžio gebėjimo traukti skystį veikiant kapiliarams, nors pramonėje jis dažniausiai reiškia mažus, tikslius jo matmenis. Hastelloy B-2 kapiliariniai vamzdeliai gaminami laikantis itin griežtų leistinų nuokrypių, dažnai su ±0,02 mm (±0,0008 colio) OD ir ±10% sienelės storio nuokrypiais.
Hastelloy B-2 kapiliarinių vamzdžių gamyba yra specializuotas, kelių{2}}pakopų procesas, kuris yra ypač sudėtingas dėl itin didelio lydinio jautrumo tarpmetalinės fazės kritulių susidarymui ir greito kietėjimo greičio:
Pradinė tuščiavidurių ruošinių gamyba– Procesas prasideda nuo didesnio-skersmens besiūlio B-2 vamzdžio (paprastai 20–50 mm OD), pagaminto ekstruzijos arba rotacinio pradurimo būdu iš vakuuminio -indukcinio lydyto (VIM) ruošinio. Šis vamzdis yra atkaitintas tirpalu (1060–1100 °C / 1940–2010 °F) ir gesinamas vandeniu.
Šaltas piešimas– Vamzdis pakartotinai šaltai tempiamas per volframo karbido arba deimantinių štampų seriją, o viduje yra įtvaras vidiniam skersmeniui valdyti. Kiekvienas praėjimas sumažina OD ir sienelės storį 15–25%. Kadangi B-2 dirba itin greitai,tarpinis tirpalo atkaitinimas reikalingas kas 25–30 % sumažinus skerspjūvio plotą– dažniau nei B-3 ar C-276. Atkaitinimas turi būti atliekamas redukuojančioje arba inertinėje atmosferoje (vandenilyje arba argone), kad būtų išvengta paviršiaus oksidacijos.
Pilgeravimas (mažesniam skersmeniui)– Kapiliariniams vamzdeliams, kurių išorinis paviršius mažesnis nei 2 mm, dažnai naudojamas šaltojo kalimo malūnas (rotacinis kalimas). Šiame procese naudojami du štampai su grioveliais, kuriais vamzdis kalamas ant kūginio įtvaro, todėl vienu praėjimu pasiekiamas didelis sumažinimas (70–85 %). Pilgeruojant gaunama lygesnė paviršiaus apdaila ir vienodesnis sienelės storis nei vien piešimas, tačiau norint išvengti perkaitimo, reikia atidžiai kontroliuoti didelius deformacijos laipsnius.
Galutinis atkaitinimas ir tiesinimas– Pasiekus galutinius matmenis, kapiliarinis vamzdelis atkaitinamas tirpalu, kad būtų atkurtas visiškas atsparumas korozijai ir plastiškumas.Greitas vandens gesinimas yra privalomas– lėtas aušinimas 600–900°C (1110–1650°F) diapazone sukels trapių Ni₄Mo ir Ni3Mo fazių nusodinimą, todėl vamzdelis taps nenaudingas. Tada vamzdis ištiesinamas (naudojant rotacinius arba ritininius tiesintuvus) ir supjaustomas iki tikslaus ilgio (paprastai 1–6 metrų, nors labai mažo skersmens galimi ritiniai iki 50 metrų).
Paviršiaus apdaila– Kritiniais tikslais (pvz., analitiniams prietaisams) vamzdis gali būti elektropoliruotas arba mechaniškai poliruotas, kad vidinis paviršiaus šiurkštumas (Ra) būtų 0,2–0,4 μm (8–16 μin). Tai sumažina skysčio sulaikymą{7}}ir neleidžia kauptis dalelėms.
Kritinė pastaba:Dėl B-2 šiluminio nestabilumo daugelis gamintojų nustojo gaminti B-2 kapiliarinius vamzdelius, vietoj jų siūlo B-3. B-3 užtikrina identišką atsparumą korozijai redukuojančiose rūgštyse su daug geresniu pagaminimu ir terminiu stabilumu. Naujiems projektams primygtinai rekomenduojamas B-3 kapiliarinis vamzdelis, o ne B-2.
2 klausimas: kokie yra pagrindiniai Hastelloy B-2 kapiliarinio vamzdžio pramoniniai pritaikymai?
A:Hastelloy B-2 kapiliarinis vamzdelis naudojamas specializuotose srityse, kurioms reikalingas tikslus, patikimas labai korozinių redukuojančių rūgščių, -ypač druskos rūgšties, transportavimas arba sulaikymas mažose skalėse, kai įranga buvo suprojektuota ir sumontuota prieš pradedant naudoti B-3. Pagrindinės programos apima:
Analitinė HCl stebėjimo įranga– Senesnėse chemijos gamyklose internetiniai analizatoriai nuolat matuoja druskos rūgšties koncentraciją proceso srautuose. B-2 kapiliariniai vamzdeliai naudojami kaip mėginių linijos (0,5–2,0 mm ID), jungiančios proceso vamzdį su analizatoriumi. Mažas skersmuo užtikrina greitą mėginio transportavimą ir minimalų sulaikymo tūrį. Tačiau šias sistemas reikia atidžiai kontroliuoti, kad būtų išvengta oksiduojančių teršalų.
Aukšto -slėgio skysčių chromatografijos (HPLC) sistemos– Kai kuriose senose HPLC sistemose, kurios analizuoja rūgštinius mėginius (pvz., farmacinius tarpinius produktus praskiestame HCl), mėginių įpurškimo kilpoms ir kolonėlės jungtims naudojami B-2 kapiliariniai vamzdeliai. Lydinys atsparus judriajai fazei (kurioje gali būti fosforo arba druskos rūgšties buferių) esant slėgiui iki 400 barų (5800 psi).
Cheminių medžiagų įpurškimo linijos naftos ir dujų gręžiniuose– Senesnėse patobulintose alyvos atgavimo (EOR) sistemose naudojami B-2 kapiliariniai vamzdeliai (3–6 mm OD × 1–2 mm ID) kaip gręžtinės koncentruotos druskos rūgšties (15–28 % HCl) įpurškimo linijos esant 50–100 barų (700–1500 psi) slėgiui. Paprastai jie pakeičiami B-3 arba C-276 vamzdeliais, kai jie sugenda.
Laboratoriniai ir bandomųjų įrenginių reaktoriai– Mokslinių tyrimų laboratorijose, kurios istoriškai naudojo B-2 druskos rūgšties reakcijos tyrimams, tiekimo linijose, mėginių ėmimo kilpose ir slėgio matavimo čiaupuose vis dar gali būti B-2 kapiliarinių vamzdelių. Tačiau dauguma persikėlė į B-3 naujiems eksperimentams.
Termoporos apvalkalas– Į B-2 kapiliarinius vamzdelius įkišamos smulkios{0}}termoporos, apsaugančios nuo karštų druskos rūgšties garų. Mažas skersmuo užtikrina greitą šiluminę reakciją ir apsaugo termoporos laidus.
Svarbus apribojimas:B-2 kapiliariniai vamzdeliai yranetinkabet kokiai paskirčiai, kur gali būti oksiduojančių medžiagų (geležies jonų, ištirpusio deguonies, azoto rūgšties). Netgi nedideli kiekiai gali sukelti greitą koroziją. Dėl šios priežasties B-2 vis rečiau naudojamas naujuose prietaisuose, todėl vartotojai raginami perkvalifikuoti savo procesus B-3 arba C-276 kapiliariniams vamzdeliams.
3 klausimas. Kokie yra svarbiausi Hastelloy B-2 kapiliarinio vamzdžio gamybos ir tvarkymo aspektai?
A:Darbas su Hastelloy B-2 kapiliariniu vamzdžiu yra daug sudėtingesnis nei su B-3 ar nerūdijančiu plienu dėl didelio lydinio jautrumo karščiui, sukietėjimo ir užteršimo. Šios aplinkybės yra labai svarbios:
1. Pjovimas:Kapiliariniai vamzdeliai turi būti nupjauti švariai, nedeformuojant spindžio.Abrazyviniai pjovimo{0}}ratai(plonos, 0,5–1,0 mm storio) geriau.Elektros išlydžio apdirbimas (EDM)suteikia švariausią,{0}}neįbrėžtą pjūvį.Niekada nenaudokite pjūklo disko– išskiriama šiluma lokaliai gali viršyti 600°C (1110°F), sukeldama tarpmetalinius nuosėdas pjūvio gale. Po pjovimo nušlifuokite smulkiais abrazyviniais akmenimis arba kapiliariniu šlifavimo įrankiu. Bet koks į angą išsikišęs atplaišas gali sulaikyti skystį arba nulūžti.
2. Lenkimas:B-2 kapiliarinis vamzdelis dažnai sulenkiamas, kad tilptų į prietaisų gaubtus.Įtvaro lenkimas (using a flexible internal mandrel) is essential for tubes with an OD:wall ratio >10:1, kad nesusilenktų. Mažiausias B-2 lenkimo spindulys yra5 × OD(palyginti su B-3 3 × OD), nes B-2 yra labiau linkęs įtrūkti.Karščio{0}}lenkimas yra griežtai draudžiamas– vietinis kaitinimas nusodins intermetalines fazes. Leidžiamas tik šaltas lenkimas. Po lenkimo vamzdis turi būti atkaitintas tirpale (1060–1100 °C) ir gesinamas vandeniu, kad būtų sumažintas liekamasis įtempis.
3. Suvirinimas ir sujungimas:B-2 kapiliarinių vamzdžių suvirinimas yralabai sunku ir paprastai nerekomenduojama. Dėl mažos masės šilumos kontroliuoti beveik neįmanoma, o tarpmetalinių kritulių rizika karščio paveiktoje zonoje{1}} yra labai didelė. Vietoj to naudokiteaukšto-slėgio kūgio-ir-įvorių jungiamosios detalės(pvz., Swagelok, Parker), pagaminti iš B-2, B-3 arba C-276. Šios jungiamosios detalės naudoja įvorę, kuri suima vamzdžio OD be suvirinimo. Jei suvirinimas yra neišvengiamas (pvz., surenkama pagal užsakymą), naudokite orbitinį GTAW su parametrais: srovė 5–10 amperų, įtampa 8–10 V, impulsų dažnis 50–100 Hz irprivalomas argono atgalinis valymas. Suvirinimo siūlė turi būti apžiūrėta rentgenografija arba dažų skvarbumu, taip pat turi būti patikrintas HAZ kietumas (turi būti ≤100 HRB).
4. Paviršiaus švara ir užterštumas:B-2 kapiliariniai vamzdeliai yra ypač jautrūs geležies užterštumui. Geležies dalelės, atsirandančios naudojant, pjaustant ar naudojant įrankius, sukels galvaninius įdubimus naudojant HCl.Reikalingi griežti protokolai:
Mūvėkite švarias, nesipūkuojančias{0}}nitrilo pirštines (niekada ne plikomis rankomis).
Laikykite vamzdelius sandariuose plastikiniuose maišeliuose su sausikliu.
Visi įrankiai (pjaustytuvai, įtvarai, įvorės) turi būti iš karbido arba nerūdijančio plieno – jokiu būdu ne iš anglinio plieno.
Prieš montuodami, praplaukite vamzdelį acetonu, tada 10 minučių marinuokite 10% HNO₃ + 2% HF 50 °C temperatūroje, nuplaukite dejonizuotu vandeniu ir išdžiovinkite azotu.
5. Patikra:Dėl mažo dydžio ir B-2 jautrumo būtina atidžiai tikrinti:
Sūkurinės srovės bandymas (ET)pagal ASTM E426 – 100 % vamzdžio ilgio, kad būtų galima aptikti paviršiaus ir beveik paviršiaus trūkumus.
Hidrostatinis arba pneumatinis slėgio bandymas– Kiekvienas vamzdžio ilgis išbandytas esant 1,5 × darbiniam slėgiui (mažiausiai 50 barų). Labai mažiems ID (<0.5 mm), pneumatic testing with helium is preferred.
Kietumo testas(mikro-Vickers ant vamzdžio skerspjūvio-) – turi būti ≤220 HV (≤100 HRB). Didesnės vertės rodo tarpmetalinius kritulius.
Feroksilo testas– Aptinka paviršiaus geležies užteršimą (mėlyna spalva=atmesti).
6. Laikymo ir tinkamumo laikas: B-2 capillary tubes should be stored in a clean, dry, inert atmosphere (argon-purged cabinet) if not used immediately. Over time, even atmospheric moisture and chlorides can cause surface pitting. For long-term storage ( >6 mėnesiai), vakuuminis{1}}užsandarinimas su sausikliu.
Atsižvelgdami į šiuos kraštutinius tvarkymo reikalavimus, dauguma vartotojų pakeitė B-2 kapiliarinius vamzdelius B-3, kurie pasižymi identišku atsparumu korozijai, daug geresniu pagaminimu ir terminiu stabilumu.
4 klausimas: kokie yra Hastelloy B-2 kapiliarinio vamzdžio slėgio rodikliai ir srauto charakteristikos?
A:Nepaisant mažo dydžio, Hastelloy B-2 kapiliarinis vamzdis gali atlaikyti stebėtinai didelį slėgį dėl didelio lydinio stiprumo ir geometrinio mažo skersmens pranašumo. Tačiau tarpmetalinių fazių buvimas (jei netinkamai apdorojamas) gali smarkiai sumažinti slėgio rodiklius.
Slėgio įvertinimas:Plyšimo slėgis plonasieniui{0}}vamzdžiui apskaičiuojamas pagal lanko įtempių formulę:
P=2 × S × t / (OD – t)
kur:
P=sprogimo slėgis (MPa arba psi)
S=didžiausias tempiamasis stipris (≥750 MPa / 109 ksi, jei tinkamai atkaitintas B-2)
t=sienelės storis (mm arba in)
OD=išorinis skersmuo (mm arba coliais)
Tipiškų B-2 kapiliarinio vamzdžio matmenų skaičiavimų pavyzdžiai:
| OD (mm) | Siena (mm) | ID (mm) | Plyšimo slėgis (bar) | Darbinis slėgis (bar)* |
|---|---|---|---|---|
| 1.6 | 0.3 | 1.0 | 277 barai (4020 psi) | 92 barai (1340 psi) |
| 1.6 | 0.4 | 0.8 | 400 barų (5800 psi) | 133 barai (1930 psi) |
| 3.2 | 0.5 | 2.2 | 241 baras (3500 psi) | 80 barų (1160 psi) |
| 3.2 | 0.7 | 1.8 | 358 barai (5190 psi) | 119 barų (1730 psi) |
| 6.0 | 1.0 | 4.0 | 280 barų (4060 psi) | 93 barai (1350 psi) |
*Darbo slėgio saugos koeficientas yra 3 nuo sprogimo.
Svarbus įspėjimas:Šiuose skaičiavimuose daroma prielaida, kad tirpalas-atkaitintas B-2 be intermetalinių fazių. Jei vamzdis buvo veikiamas 600–900°C temperatūroje (pvz., prastai suvirinant arba per didelį pjovimo karštį), atsparumas tempimui gali sumažėti iki 400–500 MPa, o trūkimo slėgis sumažės 30–40%. Be to, trapūs vamzdžiai gali sugesti dėl trapios lūžimo, kai slėgis gerokai mažesnis už apskaičiuotą sprogimo slėgį.
Srauto charakteristikos:Srautas per kapiliarinį vamzdelį atitinka Hagen{0}}Puazio lygtį laminariniam srautui:
Q=(π × ΔP × r⁴) / (8 × μ × L)
Srauto greitis yra proporcingasketvirtoji vidinio spindulio galia– 10 % ID svyravimai sukelia 46 % srauto greičio kitimą. Todėl tiksli ID kontrolė yra būtina. B-2 kapiliariniai vamzdeliai paprastai gaminami su ± 0,02 mm paklaida, jei jų dydis mažesnis nei 2 mm.
Pavyzdiniai srautai (vanduo 20 °C temperatūroje, μ=0.001 Pa·s):
| ID (mm) | Ilgis (m) | ΔP (baras) | Srauto greitis (mL/min) |
|---|---|---|---|
| 0.5 | 1.0 | 100 | 0.92 |
| 0.8 | 1.0 | 100 | 6.0 |
| 1.0 | 2.0 | 100 | 9.8 |
| 1.5 | 2.0 | 50 | 31.0 |
Ypatingos pastabos dėl B-2:
Klampus šildymas – At high pressure drops (>200 bar), klampus išsisklaidymas gali šildyti skystį. Koncentruotam HCl aukštesnė nei 80°C temperatūra gali paspartinti koroziją.
Prijungimas – The small ID makes B-2 capillary tubes susceptible to plugging by particles >10% ID. Įleidimo filtrai (2–10 μm absoliučiai) yra privalomi.
Korozijos pašalpa– Net ir mažas B-2 korozijos greitis gryname HCl (0,05–0,1 mm/metus) palaipsniui padidins ID ir sumažins sienelės storį. Jei naudojate ilgą laiką (10+ metų), pradėkite nuo storesnės sienos, kad išvengtumėte korozijos.
Dėl B-2 šiluminio jautrumo bet koks slėgio įvertinimas turėtų būti sumažintas 20–30%, jei vamzdžio šiluminė istorija nežinoma. Naujų konstrukcijų atveju primygtinai rekomenduojamas B-3 kapiliarinis vamzdelis.
5 klausimas: kokie standartai ir bandymo reikalavimai taikomi Hastelloy B-2 kapiliariniam vamzdeliui?
A:Hastelloy B-2 kapiliarinis vamzdis yra specializuotas produktas, o taikomi standartai dažnai yra pritaikyti iš platesnių vamzdžių ir vamzdžių specifikacijų. Tačiau svarbu pažymėti, kad B-2 yra palaipsniui panaikinamas, o daugelis standartų buvo peržiūrėti, kad būtų palankiau B-3. Pagrindiniai taikomi standartai yra šie:
Medžiagų ir matmenų standartai:
ASTM B622– Standartinė besiūlių nikelio ir nikelio-kobalto lydinio vamzdžių ir vamzdelių specifikacija (apima visų besiūlių vamzdžių dydžius, įskaitant kapiliarų matmenis)
ASTM B626– Standartinė besiūlių nikelio ir nikelio-kobalto lydinio vamzdžių specifikacija (perbraižyta, griežtesnės leistinos nuokrypos; dažnai nurodoma kapiliariniams vamzdeliams)
ASME SB-622 / SB-626– ASME kodo versijos slėgio programoms
ASTM B829– Standartinė nikelio ir nikelio lydinio besiūlių vamzdžių ir vamzdžių bendrųjų reikalavimų specifikacija (papildomi reikalavimai)
Matmenų leistinos nuokrypos (būdingos aukštos{0}}kokybės B-2 kapiliariniam vamzdeliui):
| Parametras | Tolerancija |
|---|---|
| Išorinis skersmuo (OD) | ±0,02 mm, kai OD ≤3 mm; ±0,05 mm, kai OD 3–6 mm |
| Sienelės storis (t) | ±10% vardinio |
| Vidinis skersmuo (ID) | Apskaičiuota iš OD ir t; tipinis pokytis ±0,02 mm |
| Ilgis (supjaustyti gabaliukais) | ±1 mm ilgiui<500 mm; ±2 mm for longer |
| Tiesumas | 0,5 mm 300 mm ilgio |
| Paviršiaus šiurkštumas (ID, poliruotas) | Ra ≤0,4 μm (16 μin) |
| Paviršiaus šiurkštumas (OD) | Ra ≤0,8 μm (32 μin) |
Privalomas kapiliarinio vamzdelio B-2 tyrimas:
Cheminė analizė (pagal ASTM E1473)– Tikrina Ni ≥68%, Mo 26–30%, Fe ≤2,0%, Cr ≤1,0%, C ≤0,02%, Si ≤0,10%. Mažas anglies kiekis ir silicis yra labai svarbūs šiluminiam stabilumui.
Tempimo bandymas– Kadangi kapiliariniai vamzdeliai yra per maži standartiniams tempiantiems bandiniams, bandymai atliekami su reprezentatyviu didesnio{0}}skersmens vamzdžiu iš tos pačios šilumos ir gamybos partijos. Minimalūs: išeiga ≥350 MPa, tempimas ≥750 MPa, pailgėjimas ≥40%.
Kietumo bandymas– Mikrokietumas (Vickers, HV) vamzdžio skerspjūvyje{0}}. Priimtinas diapazonas: 180–220 HV (≤100 HRB). Didesnės vertės rodo tarpmetalinius kritulius arba per didelį šaltą darbą.
Tarpkristalinės korozijos bandymas (ASTM G28 A metodas)– Geležies sulfato ir sieros rūgšties bandymas 120 valandų. Korozijos greitis ≤12 mm/metus, tarpląstelinės atakos nėra. Šis testas yrakritiškasB-2, nes intermetalinės fazės sukeltų greitą ataką palei grūdelių ribas.
Imituotas terminio apdorojimo po suvirinimo (SPWHT) bandymas– To paties karščio mėginys 1 valandą veikiamas 700°C temperatūroje (aušinamas oru), o po to bandomas pagal ASTM G28 A metodą. Tai patvirtina terminį stabilumą. Daugelis B-2 mėgintuvėlių šio testo neatlaiko, todėl pirmenybė teikiama B-3.
Sūkurinės srovės bandymas (ECT) pagal ASTM E426– nuskaityta 100 % vamzdžio paviršiaus (OD ir ID). Priėmimas: 0,1 mm gylio įpjovos signalas neviršija 50 % etaloninio standarto.
Hidrostatinis arba pneumatinis slėgio bandymas– Kiekvienas vamzdelis išbandytas esant 1,5 × darbiniam slėgiui (mažiausiai 50 barų). Labai mažiems ID (<0.5 mm), pneumatic testing with helium and a mass spectrometer is used (leak rate <1 × 10⁻⁹ mbar·L/s).
Vizuali ir matmenų patikra– Padidinus 10–20 kartų, apžiūrėkite, ar nėra išorinių defektų (įtrūkimų, įbrėžimų, įlenkimų, korozijos). ID tikrinamas galiniu-apšvietimu arba boreskopu.
Neprivalomi, bet rekomenduojami kritinių programų testai:
Feroksilo testas– Aptinka paviršiaus geležies užteršimą (mėlyna spalva=atmesti).
Metalografinis tyrimas– Padidinus 500 kartų, patikrinkite, ar grūdelių ribose nėra tarpmetalinių fazių (Ni₄Mo, Ni3Mo).
Lenkimo testas– Mėginio vamzdelis sulenktas aplink 5 × OD įtvarą be įtrūkimų.
Teigiamas medžiagos identifikavimas (PMI)– XRF pistoleto bandymas kiekvienam vamzdžio ilgiui, siekiant patikrinti lydinio sudėtį (nors XRF negali tiksliai išmatuoti anglies ar silicio).
Sertifikavimas:Gamintojas turi pateikti sertifikuotą medžiagų bandymo ataskaitą (MTR), įskaitant:
Šilumos numeris ir partijos numeris
Cheminės analizės rezultatai
Tempimo ir kietumo rezultatai
ASTM G28 korozijos bandymo rezultatas (įskaitant SPWHT, jei reikia)
Sūkurinės srovės ir slėgio bandymo rezultatai
Atitikties ASTM B622 arba B626 pareiškimas
Svarbi pastaba dėl prieinamumo:Daugelis gamyklų nutraukė B-2 kapiliarinių vamzdžių gamybą dėl mažos paklausos ir sunkumų gamybos metu išlaikyti šiluminį stabilumą. Jei senos įrangos keitimui reikalingas B-2 kapiliarinis vamzdelis, tikėkitės ilgo pristatymo laiko (6–12 mėnesių) ir didelio minimalaus užsakymo kiekio.Visoms naujoms konstrukcijoms primygtinai rekomenduojamas Hastelloy B-3 kapiliarinis vamzdelis– jis atitinka tuos pačius matmenų standartus, pasižymi identišku atsparumu korozijai redukuojant rūgštis, turi daug geresnį terminį stabilumą ir gamybiškumą. Naudotojai turėtų perkvalifikuoti savo procesus B-3 ir pakeisti B-2 vamzdžius B-3 planinės priežiūros metu.
