1. Metalurgijos spąstai: kodėl Hastelloy B2 sunkiai suvirinamas ir kaip šiuolaikinė pramonė sumažino šią riziką?
Q:Su Hastelloy B2 (UNS N10665) planuojame pagaminti reaktoriaus indą druskos rūgšties aptarnavimui. Mūsų suvirinimo inžinieriai išreiškė susirūpinimą dėl jo „suvirinamumo“, paminėdami greito įtrūkimo riziką. Kokia pagrindinė šios problemos priežastis ir kokios konkrečios procedūros turi būti įgyvendintos, kad suvirinimas būtų patikimas?
A:Jūs palietėte svarbiausią originalios Hastelloy B2 metalurgijos ypatybę: jos ypatingą jautrumą trapumui karščio paveiktoje zonoje (HAZ) suvirinimo metu. Pagrindinė priežastis yra jo cheminė sudėtis ir kristalų struktūra.
Hastelloy B2 yra kietu -tirpalu sustiprintas nikelio -molibdeno lydinys. Kad pasiektų legendinį atsparumą redukuojančioms rūgštims, tokioms kaip druskos ir sieros rūgštis, ji turi likti tam tikroje kristalografinėje fazėje: „gama fazėje“ (austenitinėje). Problema kyla dėl to, kad molibdenas, nors ir užtikrina atsparumą korozijai, stabilizuoja ir kitas fazes. Suvirinimo metu intensyvus karštis sukuria HAZ, kuris greitai atvėsta. Standarte B2, jei yra liekamųjų įtempių ir aušinimo greitis yra tinkamas (arba netinkamas), nikelio -molibdeno matrica gali virsti tvarkingu intermetaliniu junginiu, vadinamu „Ni4Mo“ faze arba beta faze.
Dėl šios fazės transformacijos prarandamas plastiškumas. Medžiaga HAZ iš esmės tampa trapi iškart po suvirinimo. Jei suvirinimas atvėsta suvaržytas, susitraukimo įtempiai negali būti pritaikyti, todėl įtempių mažinimo įtrūkimai gali atsirasti -kartais net prieš išimant dalį iš suvirinimo įtaiso.
Norėdami tai sušvelninti, pramonė turėjo įgyvendinti drakoniškus suvirinimo protokolus:
Mažas šilumos tiekimas:Suvirintojai turi naudoti mažo šilumos tiekimo metodą, kad sumažintų HAZ dydį ir laiką, praleistą kritinėje temperatūros diapazone (paprastai nuo 550 iki 900 laipsnių).
Interpass temperatūros kontrolė:Dalies temperatūra tarp suvirinimo takų turi būti griežtai kontroliuojama, paprastai palaikoma žemiau 93 laipsnių (200 laipsnių F). Dažnai rekomenduojama leisti daliai visiškai atvėsti iki kambario temperatūros tarp kartų, kad būtų išvengta šilumos kaupimosi.
Streso mažinimas:Tinkamas tvirtinimas ir suvirinimo seka yra labai svarbūs siekiant sumažinti liekamuosius įtempius.
Tačiau tikrasis žaidimo{0}}keitiklis buvo paties „B2“ varianto sukūrimas. Šiuolaikinis UNS N10665, kaip apibrėžta ASTM, turi griežtai kontroliuojamą chemiją, kad sulėtintų šią transformaciją. Svarbiausias papildymas yra nedidelis, apgalvotas kiekisGeležis (Fe), paprastai palaikoma apie 2 % daugiausiai, o tai padeda sulėtinti Ni4Mo susidarymą. Be to, anglies ir silicio kiekis yra labai mažas, kad nesusidarytų kitos kenksmingos fazės.
Galiausiai, esant kritinėms reikmėms, atkaitinimas po-suvirinimo tirpalo (mirkymas maždaug 1066 laipsnių / 1950 laipsnių F ir greitas gesinimas) yra vienintelis būdas užtikrinti, kad susidaręs Ni4Mo būtų iš naujo ištirpintas ir atkurtas lydinys į optimalią plastiškumą ir atsparumą korozijai -. Be šių valdiklių B2 laivas gali katastrofiškai sugesti net nepradėjęs eksploatuoti.
2. Rūgšties testas: Kodėl Hastelloy B2 laikoma geriausia medžiaga, skirta tvarkyti druskos rūgštį, tačiau visiškai neveikia oksiduojančioje aplinkoje?
Q:Renkamės medžiagą siurbliui, kuris tvarko koncentruotą druskos rūgštį aukštesnėje temperatūroje. Hastelloy B2 atrodo tobula, tačiau mūsų chemijos inžinierius įspėja jo nenaudoti, jei tirpale yra geležies arba vario jonų pėdsakų. Kodėl tai toks kritiškas skirtumas?
A:Jūsų inžinierius yra visiškai teisus. Šis skirtumas yra pats svarbiausias dalykas, kaip Hastelloy B2 apsisaugo. Išskirtinis lydinio efektyvumas redukuojančioje aplinkoje yra dėl didelio molibdeno kiekio (26-30 %). Skirtingai nuo nerūdijančio plieno, kurio apsaugai naudojamas chromo oksido sluoksnis, Hastelloy B2 priklauso nuo būdingo nikelio ir molibdeno termodinaminio stabilumo neoksiduojančiose rūgštyse.
Grynoje,{0}}be oro vandenilio chlorido rūgštyje lydinys yra atsparus atakoms. Tačiau šis apsauginis mechanizmas yra pasyvus, o ne aktyvus. Jis nesudaro tvirtos, savaime{3}}gyjančios oksido plėvelės, kaip chromo{4}}turintys lydiniai. Vietoj to, jis priklauso nuo paties metalo atsparumo tirpimui toje konkrečioje aplinkoje.
Oksiduojančių medžiagų, tokių kaip geležies jonai (Fe³⁺) arba vario jonai (Cu²⁺), keliamas pavojus yra tas, kad jie keičia aplinkos elektrocheminį potencialą. Jie veikia kaip galingi katodiniai reagentai. Kai yra šių jonų, jie priverčia lydinį pereiti prie kitokio korozijos režimo{2}}transpasyvaus tirpimo.
Štai gedimo mechanizmas: oksiduojantys jonai (Fe³⁺) metalo paviršiuje redukuojami į Fe²⁺. Ši katodinė reakcija turi būti subalansuota anodine reakcija -paties metalo oksidacija (tirpimas). Kadangi B2 trūksta chromo, kad oksiduojančiomis sąlygomis sudarytų pasyvų sluoksnį, molibdeno -turtinga matrica pradeda rūdyti itin greitai. Tai gali pasireikšti kaip bendras retinimas arba, dar klastingiau, kaip pagreitėjęs atakas ties grūdų ribomis.
Praktiškai tai reiškia, kad Hastelloy B2 siurblys gali veikti ilgus metus gryname HCl, bet gali sugesti per kelias savaites ar dienas, jei rūgšties srautas bus užterštas net keliais šimtais milijonų dalių geležies arba vario chlorido.
Būtent todėl buvo sukurtas jos įpėdinis Hastelloy B3. B3 išlaiko tą patį atsparumą redukuojančiai rūgštims, tačiau turi geresnį šiluminį stabilumą ir, svarbiausia, didesnį atsparumą tokio tipo oksidaciniam užterštumui. Tai parodo, kad medžiagų pasirinkimas yra susijęs ne tik su pirmine chemine medžiaga, bet ir su viso proceso srauto grynumu ir galimais teršalais.
3. Neįtikėtinas gamybinis pajėgumas: kodėl „formamumas“ yra kritinis veiksnys, kai nurodoma UNS N10665 sudėtingoms geometrijoms?
Q:Projektuojame šilumokaitį su plonasieniais{0}} Hastelloy B2 vamzdeliais. Suprantame jo atsparumą korozijai, bet mūsų gamintojai susirūpinę dėl jo darbo{2}}kietėjimo greičio. Kaip mechaninis šio nikelio lydinio elgesys veikia šaltojo formavimo operacijas, tokias kaip vamzdžių lenkimas arba valcavimas į vamzdžių lakštus?
A:Jūsų gamintojų nuogąstavimai yra{0}}pagrįsti. Nors dažnai užgožia suvirinimo iššūkius, Hastelloy B2 šaltojo formavimo elgesys yra pagrindinis gamybos aspektas. Šio lydinio kietėjimo greitis -labai greitas, o tai reiškia, kad jis labai greitai tampa tvirtas ir standus, kai deformuojamas kambario temperatūroje.
Išsiaiškinkime, kodėl tai svarbu jūsų šilumokaičiui:
Lenkimas ir valcavimas:Kai sulenkiate B2 vamzdelį, medžiaga, esanti lenkimo išorėje, išsitempia ir beveik akimirksniu sukietėja. Tai padidina jėgą, reikalingą lenkimui tęsti, ir sukuria didelius vidinius įtempius. Jei lenkimas yra pernelyg agresyvus arba įrankiai netinkamai suprojektuoti, išorinis spindulys gali suskilti. Lydinys „neteka“ taip lengvai, kaip 300 serijos nerūdijantis plienas; kovoja su deformacija.
Vamzdžio išplėtimas:Vamzdžių valcavimo į vamzdžio lakštą procesas yra ypač sudėtingas. Volelio plėtiklis turi šaltai{1}}apdoroti vamzdžio sienelę, priversdamas ją nusileisti ir plastiškai deformuotis prieš vamzdžio lakšto angą. Dėl didelio B2 darbo-kietėjimo greičio, norint pasiekti tinkamą išsiplėtimą, reikia žymiai daugiau sukimo momento. Jei valcavimas neatliekamas tiksliai kontroliuojant, nutinka vienas iš dviejų dalykų:
Slenkant-:Vamzdis nėra tinkamai pritvirtintas, todėl blogas mechaninis sujungimas ir nuotėkio kelias.
Per{0}}riedėjimą:Išskleista skiltis tampa per daug{0}}sunki ir trapi. Dar blogiau, įtempiai gali būti perkelti vamzdžiu žemyn, todėl jis „susiplonėja“ (kaklelis žemyn) tiesiai virš vamzdžio lakšto ir susidaro įtempių koncentracijos taškas, pažeidžiamas korozijos nuovargio.
Sukauptos energijos pasekmės:Labai{0}}darbingame regione yra daug „sukauptos energijos“. Jei ši sritis vėliau yra veikiama aukštesnės temperatūros (netgi proceso šilumos) arba korozinės aplinkos, tai gali būti pagreitėjusios korozijos (įtempių korozijos įtrūkimų arba pirminio atakos) arba ankstyvo gedimo vieta.
Todėl Hastelloy B2 formavimas reikalauja strateginio požiūrio:
Didelis spindulys:Norėdami sumažinti didžiausią įtempimą, naudokite didesnį lenkimo spindulį nei nerūdijančio plieno.
Galinga, lėta įranga:Formavimo operacijos turi būti atliekamos naudojant galingą,{0}}lėtai judančią įrangą, kad būtų išlaikytas valdymas.
Galimas atkaitinimas tarp{0}}etapų:Atliekant sudėtingas formavimo operacijas, gali prireikti formuoti etapais, o tarp jų – termiškai apdorojant visą tirpalą, kad būtų perkristalizuojama{0}}sukietėjusi struktūra ir atkurtas plastiškumas. Negalite pasikliauti lydinio „kaip-gaunamu“ lankstumu, kuris perkels jus per kelių etapų, agresyvų formavimo procesą.
4. B2 ir B3 diskusijos: ar UNS N10665 yra pasenęs ir kokie praktiniai jo įpėdinio pranašumai?
Q:Matau, kad yra ir Hastelloy B2 (UNS N10665), ir Hastelloy B3 (UNS N10675). Kuris yra geresnis pasirinkimas naujam projektui, susijusiam su acto rūgšties anhidrido reaktoriumi, tiek našumo, tiek gyvavimo ciklo sąnaudų požiūriu?
A:Tai klasikinis ir labai praktiškas klausimas. Nors UNS N10665 vis dar yra aktyvus ASTM standartas ir naudojamas, UNS N10675 (Hastelloy B3) buvo specialiai sukurtas siekiant pašalinti B2 trūkumus. Dėl anaujasprojektas, ypač susijęs su gamyba, B3 beveik visuotinai yra geriausias pasirinkimas ir dažnai reiškia geresnę gyvavimo ciklo vertę. Čia yra palyginimas-prie-.
Pagrindinis B3 kūrimo veiksnys buvo išspręsti dvi pagrindines jau aptartas problemas: suvirinamumą ir po{1}}suvirinimo atsparumą korozijai.
Terminis stabilumas:Tai didžiausias B3 laimėjimas. B3 chemija (su kontroliuojamais mangano, kobalto ir geležies priedais ir griežtesnėmis kitų ribomis) smarkiai sulėtina kenksmingo Ni4Mo ir kitų intermetalinių fazių nusodinimą. Tai reiškia:
Gamybai:B3 yra daug atlaidesnis virinant. Labai sumažėja HAZ įtrūkimų rizika. Nors geros praktikos vis dar reikia, klaidų riba yra daug didesnė. Dažnai galite suvirinti B3 be privalomo atkaitinimo po-suvirinimo tirpalo, kuris kartais reikalingas B2 atliekant kritinę priežiūrą.
Dėl paslaugų:Tai pašalina specifinį gedimo režimą, vadinamą „peilio{0}}ataka“ arba HAZ korozija. Naudojant B2, net jei suvirinimo siūlė nesutrūkinėjo iš karto, gali būti nusodintas nedidelis Ni4Mo kiekis, kuris pirmiausia koroduotų eksploatacijos metu, todėl suvirinimo siūlė sugestų. B3 struktūra išlieka stabili, todėl HAZ korozuoja tokiu pat greičiu kaip ir netauriųjų metalų.
Atsparumas oksiduojantiems teršalams:Kaip minėta anksčiau, B3, palyginti su B2, pagerino atsparumą nedideliems oksiduojantiems teršalams (pvz., Fe³⁺ jonams) proceso sraute. Tai padidina jūsų reaktoriaus tvirtumo sluoksnį, jei pašarų grynumas svyruoja.
Mechaninės savybės:B3 paprastai pasižymi didesniu lankstumu suvirintoje būsenoje, palyginti su B2.
„Vertės“ pasiūlymas:
Apsvarstykime jūsų acto anhidrido reaktorių. Nors B2 pagrindinės medžiagos kaina už svarą gali būti šiek tiek mažesnė nei B3,visos įrengimo kainosgali papasakoti kitokią istoriją.
Naudojant B2, gali reikėti skirti lėšų griežtai suvirinimo procedūrai atlikti, lėtesniam suvirinimo greičiui, griežtai tarptakų temperatūros stebėjimui ir visam reaktoriaus indo atkaitinimui po suvirinimo tirpalo. Šis terminis apdorojimas yra brangus, rizikingas (gali sukelti iškraipymus) ir{3}}atima daug laiko.
Naudodami B3 greičiausiai galėsite suvirinti su didesniu našumu, paprastesne procedūra ir visiškai praleisti po-suvirinimo terminį apdorojimą, jei tai leidžia konstrukcija.
Todėl naujam projektui UNS N10675 (B3) nurodymas dažnai yra pats protingiausias inžinerinis sprendimas. Tai užtikrina puikų apdirbamumą, didesnę saugumo ribą nuo proceso sutrikimų ir gali sumažinti bendras projekto išlaidas, kai atsižvelgiama į gamybą ir kokybės užtikrinimą. UNS N10665 (B2) dabar paprastai nurodomas nišinėms programoms, senos įrangos keitimui arba labai specifiniams kodo reikalavimams, kai B3 sąraše nėra.
5. Viešųjų pirkimų iššūkis. Kokios yra svarbiausios specifikacijos ir tiekimo klausimai perkant UNS N10665?
Q:Mums pavesta įsigyti Hastelloy B2 plokštes seno laivo remonto darbams atlikti. Originalios medžiagos specifikacija yra tiesiog „Hastelloy B“. Kaip galime užtikrinti, kad įsigytume tinkamą UNS N10665 medžiagą, kuri atitinka šiuolaikinius standartus ir tinka šiam konkrečiam remontui?
A:Medžiagos tiekimas remonto darbams yra klasikinis viešųjų pirkimų iššūkis. Terminologija labai pasikeitė nuo tada, kai XX amžiaus viduryje buvo sukurtas originalus „Hastelloy B“. Čia pateikiamas svarbiausių aspektų kontrolinis sąrašas, siekiant užtikrinti, kad gautumėte tinkamą medžiagą ir kad ji veiktų taip, kaip numatyta.
1. Evoliucijos supratimas („Palikimo“ spąstai):
Hastelloy B (originalas):Tai buvo originalus 1940–50-ųjų lydinys, kuriame yra apie 28 % Mo, 5 % Fe ir santykinai didelis anglies kiekis (maždaug 0,05 %). Jis iš esmės yra pasenęs ir turi siaubingų suvirinimo savybių. Tai yranetoks pat kaip UNS N10665.
Hastelloy B2 (UNS N10665):Tai patobulinta versija su mažu anglies kiekiu (0,02 % maks.), mažu silicio kiekiu (maks. 0,10 %) ir kontroliuojama geležimi (maks. ~ 2,0 %). Tai yra tai, ko jums reikia remontui, jei originalus indas yra B2.
Hastelloy B3 (UNS N10675):Šiuolaikinė, dar stabilesnė versija, bet ne tiesioginis{0}}B2 pakaitalas be kruopštaus inžinerinės peržiūros.
Jei originalus laivas yra 30+ metų senumo, jis gali būti senas „B“. Šiuolaikinio B2 suvirinimas su senuoju B yra nelaimės receptas dėl skirtingų cheminių medžiagų. Jei įmanoma, atlikdami bandymus, turite patikrinti esamo indo faktinę medžiagą.
2. Specifikacijų laikymasis:
Neužsisakykite „Hastelloy B2“. Jūsų pirkimo užsakyme turi būti nurodytas naujausias taikytinas ASTM standartas.
Plokštei:Ji turėtų atitiktiASTM B333(Standartinė nikelio{0}}molibdeno lydinio plokštės, lakšto ir juostelės specifikacija).
Kitoms formoms:Vamzdis (B622), strypas / strypas (B335) ir kt.
Įsitikinkite, kad medžiagos bandymo ataskaitoje (MTR) aiškiai nurodyta UNS N10665 ir patvirtinama chemija, mechaninės savybės ir bet koks reikalingas terminis apdorojimas (paprastai atkaitintas tirpalu).
3. Užpildo metalo pasirinkimas:
Remontui suvirinate naują medžiagą prie senos. Užpildo metalas yra labai svarbus.
Taisyklė:Turite naudoti atitinkamą užpildą, tačiau stabilumo perteklius.
Pasirinkimas:Suvirinant UNS N10665, standartinis užpildo metalas yraERNiMo-7(dažnai vadinamas Hastelloy W ar panašiu pavadinimu, bet konkrečiai B2 klasės). Tačiau nuovokus inžinierius gali rekomenduoti naudotiERNiMo-10(B3) užpildas suvirinant B2, ypač jei pagrindinis metalas yra senas arba nežinomos kokybės. Tam reikia inžinerinio sprendimo, tačiau stabilesnis užpildas gali padėti atskiesti potencialiai mažiau -stabilų netauriųjų metalų. Niekada nenaudokite nerūdijančio plieno ar nikelio{5}}chromo užpildų; jie iškart suges redukuojančios rūgšties tarnyboje.
4. Sertifikavimas ir atsekamumas:
Atliekant remontą gamybos įmonėje, svarbiausia yra sauga. Reikalauti visiško atsekamumo.
Medžiaga turi būti aiškiai pažymėta šilumos numeriu.
MTR turi būti sertifikuotas ir parodyti teigiamus medžiagos identifikavimo (PMI) testo rezultatus.
Apsvarstykite galimybę prieš pjovimą ir suvirinimą atlikti gautų plokščių PMI, kad patikrintumėte molibdeno, kuris yra pagrindinis legiravimo elementas, kiekį.
Apibendrinant galima pasakyti, kad remontui pateikite UNS N10665 plokštę į ASTM B333, kad būtų galima visiškai atsekti, suporuokite ją su atitinkamu ERNiMo-7 užpildu (arba apsvarstykite ERNiMo-10 su inžineriniu patvirtinimu) ir įsitikinkite, kad jūsų suvirinimo procedūra atsižvelgs į galimybę sujungti modernią medžiagą su senu komponentu.
