1. Metalurginis stabilumas: kodėl gaminant storos-pjūvio plokštes Hastelloy B-3 yra nurodytas virš originalaus B-2, kad būtų išvengta karščio paveiktos zonos įtrūkimų suvirinimo metu?
Kl.: Gaminame sunkiasienę{0}}reaktoriaus indą, naudodami 50 mm storio Hastelloy plokštę. Mūsų senesnėse specifikacijose buvo reikalaujama B-2, tačiau naujoji peržiūra reikalauja B-3. Anksčiau susidūrėme su įtrūkimų problemomis su B-2. Kas metalurgiškai pasikeitė B-3 plokštelėje, kuri apsaugo nuo šių įtrūkimų?
A: perėjimas nuo Hastelloy B-2 prie B-3 storų pjūvių plokščių gamyboje yra vienas reikšmingiausių nikelio lydinio metalurgijos patobulinimų. Įtrūkimai, kuriuos patyrėte naudojant B-2, greičiausiai nebuvo operatoriaus klaida – tai buvo esminis metalurgijos pažeidžiamumas, kuriam B-3 buvo specialiai sukurtas pašalinti.
B-2 pažeidžiamumas:
Storose plokštėse (daugiau nei 12 mm) šilumos paveikta zona (HAZ), esanti šalia suvirinimo siūlės, vėsta vidutiniškai. Hastelloy B-2 yra linkęs į du susijusius reiškinius:
Trumpas-diapazonas: 550–850 laipsnių F (290–455 laipsnių) temperatūros diapazone B-2 atomai persitvarko į tvarkingą struktūrą. Dėl to medžiaga tampa itin kieta ir trapi.
Karbido nusodinimas: B-2 suvirinimo metu lengvai nusodina karbidus ir intermetalines fazes (Mu fazę) ties grūdelių ribomis HAZ.
Rezultatas yra HAZ, kuris praranda visą lankstumą. Kai suvirinimo metalas atvėsta ir susitraukia, jis traukiasi į šį trapų HAZ, o įtrūkimai plinta grūdelių ribose -dažnai nematomi plika akimi, bet aptinkami NDT.
B-3 tirpalas (chemijos kontrolė):
Hastelloy B-3 išlaiko tokį patį puikų atsparumą korozijai kaip ir B-2, tačiau modifikuoja chemiją (su kontroliuojamu geležies ir chromo priedais bei griežtesne anglies ir silicio kontrole), kad sulėtėtų rikiavimosi ir kritulių kinetika beveik 100 kartų.
Praktinė plokštės gamybos pasekmė:
Naudojant B-3 plokštę, HAZ aušinimo metu išlieka lankstus. Suvirinimo siūlė gali susitraukti nenuplėšdama gretimo netauriojo metalo. Tai reiškia:
Tam, kad būtų atkurtas plastiškumas, nereikia atlikti privalomo po{0}}suvirinimo terminio apdorojimo (PWHT).
Daugialypinis suvirinimas storose dalyse yra saugus; terminis ciklas iš paskesnių praėjimų nesuardo ankstesnių važiavimų.
Suvirintą plokštę galima naudoti -suvirintoje temperatūroje iki aukštesnės temperatūros, nerizikuojant, kad eksploatacijos metu{1}}sutrūks.
2. Vandenilio chlorido rūgšties paslauga: kokio korozijos laipsnio galima tikėtis azeotropiniuose HCl reaktoriuose iš Hastelloy B-3 plokštės ir kaip storio konstrukcija atitinka realias rūgščių priemaišas?
Kl.: Projektuojame reaktorių, skirtą tvarkyti azeotropinę druskos rūgštį (apie . 20% HCl) 150 laipsnių temperatūroje. Pasirinkome 25 mm storio Hastelloy B-3 plokštę. Kokį korozijos greitį turėtume naudoti apskaičiuodami visą gyvenimą ir kas atsitiks, jei rūgšties sraute atsiras pėdsakų geležies jonų (Fe+3)?
A: Gryname azeotropiniame HCl 150 laipsnių temperatūroje Hastelloy B-3 pasižymi išskirtiniu našumu. Tačiau jūsų klausimas apie priemaišas yra labai svarbus, nes B-3 turi specifinį pažeidžiamumą, kurį reikia suprasti realaus pasaulio cheminiuose procesuose.
Pradinis korozijos greitis:
Grynoje, be deguonies{0}} druskos rūgštyje 150 laipsnių temperatūroje Hastelloy B-3 korozijos greitis paprastai yra mažesnis nei 0,1 mm per metus (4 mpy). Tai leidžia palyginti mažas korozijos pašalpas per 20 metų konstrukcinį gyvenimą. Didelis molibdeno kiekis (28-30%) užtikrina šį atsparumą, sudarydamas apsaugines plėveles redukuojančioje rūgštinėje aplinkoje.
Geležies jonų grėsmė („oksiduojančių jonų“ spąstai):
Tai yra vienintelis svarbiausias B-3 įrangos eksploatacinis aspektas.
Mechanizmas: Hastelloy B-3 skirtasmažinantisrūgštys. Jame yra mažai chromo (1-3 %), ypač todėl, kad chromas yra žalingas gryname HCl. Tačiau, jei proceso srautas yra užterštas oksiduojančiomis rūšimis -paprastai geležies jonais (Fe+3) dėl prieš srovę įvykusios korozijos, vario jonais (Cu+2) arba ištirpusio deguonies, korozijos mechanizmas visiškai pasikeičia.
Gedimo režimas: B-3 pasyvioji plėvelė negali atlaikyti oksidacinių sąlygų. Esant Fe+3, korozijos greitis gali padidėti nuo<0.1 mm/year to >5 mm per metus. Tai dažnai vertinama kaip „peilio- linija“ arba greitas bendras retinimas.
Dizaino mažinimas:
Korozijos pašalpa: nors pradinis rodiklis yra 0,1 mm per metus, patyrę dizaineriai dažnai prideda papildomą 3 mm „neišmanymo faktorių“, kad atsižvelgtų į galimus proceso sutrikimus, dėl kurių atsiranda oksiduojančių medžiagų.
Proceso valdymas: tikroji B-3 plokštės apsauga yra prieš srovę, užtikrinanti, kad rūgšties sraute nebūtų geležies užteršimo ir deguonies patekimo.
Stebėjimas: į reaktorių įtraukite korozijos stebėjimo zondus, kad aptiktumėte bet kokį staigų korozijos greičio padidėjimą, rodantį, kad į sistemą pateko oksiduojančios medžiagos.
3. Formavimas ir gamyba. Kokios yra praktinės Hastelloy B-3 plokštės šaltojo formavimo ribos ir kada reikia karšto formavimo, kad būtų išvengta įtrūkimų?
Klausimas: Turime suformuoti 40 mm storio Hastelloy B-3 plokštę į pusrutulio formos galvutę slėginiam indui. Mūsų parduotuvė paprastai šaltai formuoja nerūdijantį plieną. Ar galima B-3 formuoti šaltai, ar reikia karštai? Kokios yra rizikos?
A: 40 mm storio Hastelloy B-3 plokštės pusrutulio formavimas yra sunki formavimo operacija. Esant tokiam storiui ir naudojant šį lydinį, karštasis formavimas yra labai rekomenduojamas, jei ne privalomas. Bandant formuoti šaltuoju būdu, kyla pavojus nedelsiant įtrūkti arba vėluoti gedimą.
Darbo užgrūdinimo iššūkis:
Hastelloy B-3 kietėjimo greitis yra labai aukštas – daug didesnis nei austenitinio nerūdijančio plieno. Šaltai formuojant plokštę ji greitai tampa tvirtesnė, bet taip pat praranda lankstumą. Giliai traukiant, pavyzdžiui, pusrutulio formos galvutę, įtempimai ties sąnario spinduliu yra labai dideli.
Apskaičiuojant ribą:
Nerūdijantis plienas: dažnai gali toleruoti 20–25% šalčio sumažinimą prieš atkaitinimą.
Hastelloy B-3: Praktinės šaltojo formavimo ribos paprastai yra maksimalios 10–15 % deformacijos. Pusrutulio formos galvutė iš plokščios plokštės lokaliai viršys tai, ypač perėjimo spinduliu.
Karšto formavimo parametrai:
Jei formuojate karštą formą, tikslumas yra labai svarbus:
Temperatūros diapazonas: idealus B-3 karšto formavimo diapazonas yra 1000–1200 laipsnių (1830–2190 laipsnių F).
Pavojaus zona: turite vengti trapumo diapazono nuo 550 laipsnių iki 850 laipsnių (1020 laipsnių F iki 1560 laipsnių F). Jei formavimo metu plokštelė lėtai atvėsta per šį intervalą, gali susidaryti tvarka ir sutrupėti.
Po-formavimo terminis apdorojimas: po karšto formavimo galvutė turi būti pakartotinai atkaitinta tirpalu (įkaitinta virš 1060 laipsnių ir greitai gesinama), kad būtų atkurta vienoda, minkšta, korozijai atspari mikrostruktūra. Formavimo procesas, net jei jis karštas, gali sukurti ne-vienodas grūdėtąsias struktūras.
Šaltojo formavimo išimtis:
Jei formuojate ploną plokštelę (<6mm) into simple bends (e.g., for a duct), cold forming is possible. However, even then, the formed area will be work-hardened. If the component will be used in a corrosive environment, the cold-formed area (now stressed and harder) may corrode preferentially. A full solution anneal after forming is always the safest practice.
4. ASME kodekso laikymasis: kokios projektinės įtempių vertės taikomos Hastelloy B-3 plokštei pagal ASME VIII skyriaus 1 skyrių ir kaip suvirinimas veikia leistiną įtempį?
Kl.: Projektuojame slėginį indą ASME VIII skyriaus 1 skyriui, naudodami Hastelloy B-3 plokštę. Suviriname siūles. Kokią didžiausią leistiną plokštės įtempių vertę galime naudoti ir ar suvirinimo jungties efektyvumo koeficientas sumažina šią vertę?
A: Hastelloy B-3 plokštė gerai aprašyta ASME katilo ir slėginio indo kode. Norint saugiai ir ekonomiškai projektuoti, labai svarbu suprasti netauriųjų metalų įtempių verčių ir suvirinimo jungčių efektyvumo sąveiką.
Medžiagos specifikacija:
Hastelloy B-3 plokštė paprastai gaminama pagal ASTM B333 (nikelio ir molibdeno lydinio plokštę). Šią specifikaciją patvirtina ASME II skyriaus A dalis, o leistini įtempiai išvardyti ASME II skyriaus D dalyje.
Leidžiamos streso vertės:
Leidžiamas B-3 plokštės tempiamasis įtempis kambario temperatūroje paprastai yra apie 180–190 MPa (26–27,5 ksi), priklausomai nuo konkretaus gaminio formos ir terminio apdorojimo. Šios vertės apskaičiuojamos iš tempimo stiprio, padalyto iš 4, arba takumo ribą padalijus iš 1,5, atsižvelgiant į tai, kuri vertė yra mažesnė.
Suvirinimo jungties efektyvumo koeficientas (E):
Čia projektavimo inžinierius turi būti atsargus. Leistinas įtempis iš II skyriaus D dalies taikomasnetauriųjų metalų. Kai įvedate suvirinimo siūlę, tą netauriųjų metalų įtempį turite padauginti iš jungties efektyvumo koeficiento (E) pagal UG-27 ir UW-12.
1 tipas (visas RT): jei atliekate 100 % visų A ir B kategorijų suvirinimo siūlių radiografinį tyrimą, galite naudoti jungties efektyvumą E=1.0. Tai reiškia, kad siūlė laikoma 100 % tokia pat stipri kaip netauriojo metalo, o storio skaičiavime galite naudoti visą leistiną įtempių vertę.
2 tipas (taškinis RT): jei atliekate tik taškinę rentgenografiją, efektyvumas sumažėja iki E=0.85.
3 tipas (be RT): jei neatliekate radiografijos, efektyvumas paprastai yra E=0.70 A kategorijos suvirinimo siūlėms (išilginės siūlės apvalkaluose).
Praktinė reikšmė:
Esant kritiniam reaktoriui, beveik neabejotinai nurodysite 100 % rentgenografiją (E=1.0), kad padidintumėte leistiną įtempį ir sumažintumėte sienelės storį. Tačiau suvirinimo procedūra ir suvirintojai turi būti kvalifikuoti pagal ASME IX skyrių, o užpildo metalas (paprastai ERNiMo-7 arba ERNiMo-10) turi būti suderinamas.
Temperatūros sumažinimas:
Atminkite, kad leistinos įtempių vertės mažėja, kai projektinė temperatūra didėja. Norėdami sužinoti konkrečią jūsų taikymo temperatūrą (pvz., 150 laipsnių, 200 laipsnių ir kt.), turite peržiūrėti ASME II skyriaus D dalies lenteles.
5. Remontinis suvirinimas: jei gamybos metu randamas Hastelloy B-3 plokštės defektas, kokia yra teisinga remonto suvirinimo procedūra nepažeidžiant atsparumo korozijai?
Kl.: Atlikdami mūsų pagaminto B-3 indo NDT, pagrindinėje plokštėje aptikome negilų paviršiaus defektą (aplenkimą arba intarpą). Turime jį nušlifuoti ir suvirinti suremontuoti. Kokia yra konkreti procedūra siekiant užtikrinti, kad remonto vietos atsparumas korozijai būtų toks pat kaip ir originali plokštė?
A: Hastelloy B-3 plokštės remontinis suvirinimas yra leistinas, tačiau tam reikia kruopštaus dėmesio detalėms. Prastai atliktas remontas gali sukurti „kietą vietą“ arba chemiškai atskirtą zoną, kuri pirmiausia rūdija eksploatacijos metu. Štai žingsnis po žingsnio{4}} metalurgiškai patikimo remonto protokolas.
1 veiksmas: defektų pašalinimas ir patikrinimas:
Šlifavimas: naudokite aliuminio oksido arba silicio karbido ratusskirta tik nikelio lydiniams. Niekada nenaudokite ratų, kurie buvo naudojami ant geležies ar plieno, nes įterptos geležies dalelės sukels rūdis ir duobes.
NDT patikrinimas: po šlifavimo atlikite dažų įsiskverbimo (PT) tyrimą, kad įsitikintumėte, jog defektas visiškai pašalintas. Ertmė turi būti lygaus{1}}kontūro, be aštrių kampų (spindulys yra būtinas norint išvengti įtempių koncentracijos).
2 veiksmas: užpildo metalo pasirinkimas:
Naudokite tinkamą užpildo metalą: ERNiMo{5}}7 (skirtas B-2) arba ERNiMo-10 (dažnai rekomenduojamas B-3, kad atitiktų stabilizuotą chemiją). Naudojant bendrosios paskirties nikelio užpildą, bus sukurta skiedimo zona su skirtingomis korozijos savybėmis.
3 veiksmas: suvirinimo parametrai (šilumos įvesties valdymas):
Maža šilumos įvestis: naudokite GTAW (TIG) procesą esant mažam srovės stiprumui. Tikslas yra nusodinti užpildo metalą nelydant per daug netauriųjų metalų. Didelis netauriųjų metalų praskiedimas suvirinimo vonelėje gali sukurti molibdeno{2}}sumažėjusias zonas, kurios gali būti pažeistos.
Tarpinio praėjimo temperatūra: griežtai valdykite tarptakų temperatūrą. Laikykite jį žemiau 100 laipsnių (212 laipsnių F). Per didelis karščio padidėjimas gali paskatinti užsakymus arba karbido kritulių susidarymą remonto{4}}šilumos paveiktoje zonoje.
Styginiai karoliukai: naudokite mažus styginius karoliukus, o ne plačius pynimo būdus. Audimas padidina šilumos kiekį ir padidina šilumos{1}}veikiamos zonos plotį.
4 veiksmas: po{1}}suvirinimo apdorojimas (svarbiausias veiksmas):
Remontuojant storą plokštę, suvirinimo karštis sukuria mažą HAZ. Nors B-3 yra atsparus užsakymams, remonto vieta turės liekamąjį įtempį ir šiek tiek kitokią mikrostruktūrą.
Jei visas indas jau buvo atkaitintas tirpalu: vietinis po{0}}suvirinimo terminis apdorojimas (PWHT) remonto srityje yra rizikingas. B-3 nereikia sumažinti įtempių, o bandant vietinį šildymą gali susidaryti šiluminis gradientas ir nepageidaujami liekamieji įtempiai.
Geriausia praktika: idealus scenarijus yra užbaigti visus remonto darbuspriešgalutinis indo atkaitinimas tirpalu. Jei indas yra per didelis, kad būtų galima pakartotinai atkaitinti, taisymas turi būti atliekamas naudojant tokį mažą šilumos kiekį, kad HAZ būtų minimalus, o plotas būtų priimtas kaip -suvirintas-, jei užpildo metalas atitinka atsparumą korozijai.
5 veiksmas: galutinis patikrinimas:
Po suvirinimo, remonto paviršių sumalkite lygiai ir išlyginkite.
Atlikite naują PT tyrimą, kad įsitikintumėte, jog remontas yra patikimas.
Jei įmanoma, atlikite Feritscope testą (nors B-3 turėtų būti nemagnetinis; bet koks magnetinis atsakas rodo užteršimą arba neteisingą mikrostruktūrą).
