1. Kl.: koks yra esminis Nickel 201 ir Nickel 200 sudėties skirtumas ir kodėl dėl šio skirtumo nikelis 201 yra pageidaujama medžiaga, skirta naudoti aukštesnėje temperatūroje?
A:Pagrindinis skirtumas tarp nikelio 201 (UNS N02201) ir nikelio 200 (UNS Nr. 02200) slypi jų anglies kiekiu -iš pažiūros nedidelio skirtumo, turinčio didelę reikšmę naudojant aukštoje temperatūroje.
Nikelis 200didžiausias anglies kiekis yra 0,15%. Nors šis lygis yra priimtinas dirbant aplinkos ir vidutiniškai aukštoje temperatūroje, dėl jo medžiaga tampa jautrigrafitizavimaskai ilgą laiką veikiama aukštesnėje nei 315°C (600°F) temperatūroje. Grafitinimas yra metalurginis degradacijos mechanizmas, kai persotinta anglis nusėda kaip grafito mazgeliai išilgai grūdelių ribų. Dėl šios transformacijos atsiranda stiprus trapumas, 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, slėgio svyravimų ar mechaninio įtempimo.
Nikelis 201, priešingai, pasižymi griežtai kontroliuojamu mažu anglies kiekiu≤0,02 %. Šis anglies kiekio sumažinimas veiksmingai pašalina grafitizacijos riziką, todėl nikelį 201 galima saugiai naudoti aukštesnėje temperatūroje. Medžiaga išlaiko savo lankstumą, kietumą ir atsparumą korozijai, kai naudojama nuolat maždaug iki 315 °C (600 °F), o pertraukiamas poveikis galimas iki 425 °C (800 °F). Be anglies, dvi rūšys pasižymi beveik identišku atsparumu korozijai, mechaninėmis savybėmis ir pagaminamumu aplinkos temperatūroje.
Taikymas yra labai svarbus. Tokiose pramonės šakose kaip chloro{1}}šarmų gamyba, kur šarminiai garintuvai ir koncentratoriai veikia nuo 120 °C iki 400 °C (250 °F iki 750 °F) temperatūroje, nikelis 201 yra privalomas visiems komponentams, veikiamiems aukštesnėje nei 315 °C temperatūroje. Panašiai sintetinio pluošto gamyboje, aukštos temperatūros kaustinės medžiagos regeneravimo sistemose ir specialiuose cheminiuose procesuose, kuriuose naudojama aukštesnė temperatūra, nikelio 201 pasirinkimas yra ne išlaidų optimizavimo, o esminio medžiagų suderinamumo ir saugos klausimas. ASME katilo ir slėginio indo kodo (VIII skirsnis) konstrukcija, skirta kaustiniam naudojimui aukštesnėje nei 300 °C temperatūroje, aiškiai reikalauja mažai{14}}anglies nikelio, pvz., nikelio 201, kad būtų išvengta grafito trapumo.
2. Kl.: dėl ko nikelis 201 yra tinkamesnė medžiaga, o ne austenitinis nerūdijantis plienas, ir kokius konkrečius gedimo mechanizmus jis mažina?
A:Nikelis 201 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.
Austenitinis nerūdijantis plienas, įskaitant 304 ir 316 klases, yra labai jautruskaustinės įtampos korozijos įtrūkimaikai natrio hidroksido koncentracija viršija 50 %, kai temperatūra viršija 60°C (140°F). 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. Mechanizmas apima vietinį pasyvaus chromo oksido sluoksnio suskaidymą, po kurio įtrūkimai plinta išilgai grūdelių ribų.
Nikelis 201, priešingai, praktiškai neturi jautrumo 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, nikelis 201 atsparuskaustinis trapumas-reiškinys, veikiantis anglinį plieną panašioje aplinkoje- ir išlaikomas jo lankstumas bei tvirtumas per visą tarnavimo laiką. Medžiagoje esantis mažas anglies kiekis (≤0,02 %) taip pat pašalina grafitizacijos riziką, o tai keltų susirūpinimą dėl aukštesnių -anglies nikelio rūšių šiame temperatūros diapazone.
Dėl šių priežasčių besiūliai vamzdžiai Nickel 201 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, veikiantys aukštesnėje nei 100°C temperatūroje
Farmacijos apdorojimas, kai šarminio valymo{0}}vietoje{1}} (CIP) sistemos veikia aukštesnėje temperatūroje
Nors pradinės nikelio 201 kapitalo išlaidos yra daug didesnės nei nerūdijančio plieno, gyvavimo ciklo sąnaudos pateisinamos tuo, kad pašalinamos korozijos atsargos, išvengiama įtempių korozijos įtrūkimų ir užtikrinamas patikimas, ilgalaikis aptarnavimas kritinėse aukštos{2} temperatūros kaustinėse srityse.
3. Kl.: Kokios yra svarbiausios nikelio 201 vamzdžių suvirinimo ir gamybos aplinkybės, ypač susijusios su siūlių paruošimu, užpildo metalo parinkimu ir po-suvirinimo terminiu apdorojimu?
A:Suvirinant nikelį 201 reikia kruopštaus dėmesio švarai ir proceso kontrolei, nes medžiaga yra labai jautri trapumui dėl mikroelementų, tokių kaip siera, švinas ir fosforas, kurie yra nekenksmingi anglinio plieno ir nerūdijančio plieno gamyboje. Mažas anglies kiekis nikelyje 201 reikšmingai nekeičia jo suvirinimo elgsenos, palyginti su nikeliu 200, tačiau užtikrina, kad suvirinimo karščio paveikta zona išliks atspari įjautrinimui.
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 201 yraNickel 61 (UNS N9961), derančios sudėties užpildas, išlaikantis netauriojo metalo atsparumą korozijai ir mechanines savybes. Šiame užpilde yra mažai anglies (paprastai ≤0,05%), kad būtų išsaugotas suvirinimo siūlės stabilumas aukštoje temperatūroje. Skirtingoms suvirinimo siūlėms-pavyzdžiui, nikelis 201 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. Nikelis 201 pasižymi vangiu, tešlos suvirinimo baseino charakteristika, dėl kurios reikia suvirintojo mokymo, būdingo nikelio lydiniams.
Po{0}}suvirinimo siūlės terminis apdorojimas (PWHT):Daugeliu atvejų PWHT nėra būtinas ir nerekomenduojamas naudojant nikelį 201. 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. Skirtingai nei nikelis 200, nikelis 201 nereikalauja PWHT, kad būtų sumažintos grafitizacijos problemos, nes jame esantis mažas anglies kiekis visiškai pašalina šią riziką.
4. Kl.: Kokie yra specifiniai nikelio 201 apribojimai chemijos pramonėje ir kokioje aplinkoje reikėtų apsvarstyti alternatyvias medžiagas?
A:Nors „Nickel 201“ pasižymi išskirtiniu našumu šarminėje ir redukuojančioje rūgštinėje aplinkoje, jis turi aiškių apribojimų, dėl kurių reikia kruopščiai parinkti medžiagą. Norint išvengti ankstyvo gedimo ir užtikrinti optimalų tarnavimo laiką, būtina suprasti šiuos apribojimus.
Oksiduojančios rūgštys:Nikelis 201 yra prastai atsparus oksiduojančioms rūgštims, tokioms kaip azoto rūgštis (HNO₃). Esant oksiduojančių medžiagų -įskaitant geležies (Fe³⁺) arba vario (Cu²⁺) jonus-, medžiaga gali nukentėti nuo pagreitėjusios bendros korozijos ir įdubimų. Azoto rūgšties naudojimui pirmenybė teikiama austenitiniam nerūdijančiam plienui, pvz., 304L arba 310. Aplinkoje, kurioje yra ir redukuojančių, ir oksiduojančių medžiagų, gali prireikti aukštesnio{10}lydinio medžiagų, pvz., lydinio C-276 (UNS N10276) arba titano.
Drėgna chloro ir halogeno aplinka:Nikelis 201 tinka sausam chlorui ir halogenui naudoti aukštesnėje temperatūroje. Tačiau esant drėgmei susidaro druskos rūgštis, kuri greitai puola. Naudojant šlapią chlorą, paprastai nurodomi titano arba specialūs nikelio-chromo-molibdeno lydiniai, tokie kaip lydinys C-22.
Sulfido{0}}turinčios aplinkos:Rūgščioje aptarnavimo aplinkoje, kurioje yra vandenilio sulfido (H₂S), Nikelis 201 paprastai nerekomenduojamas be kruopštaus įvertinimo. Nors medžiaga naudojama kai kuriose kaustinėse priemonėse, kuriose yra sulfidų, H₂S, chloridų ir aukštesnės temperatūros derinys gali sukelti įtempių korozijos įtrūkimus. Rūgštam aptarnavimui paprastai reikalingos NACE MR0175/ISO 15156 reikalavimus atitinkančios medžiagos, pvz., 625 lydinys arba dvipusis nerūdijantis plienas.
Jūros vanduo ir jūros aplinka:Nikelis 201 netinka naudoti jūros vandeniui, nes jis yra jautrus duobėms ir plyšinei korozijai aplinkoje, kurioje yra chlorido. Jūrų reikmėms pirmenybė teikiama titanui, superaustenitiniam nerūdijančiam plienui (pvz., 6 % Mo klasės) arba nikelio -vario lydiniams, tokiems kaip Alloy 400 (Monel).
Maksimalios temperatūros apribojimas:Nors Nikelis 201 atsparus grafitizacijai iki maždaug 425°C (800°F), jo mechaninis stiprumas gerokai sumažėja esant aukštesnei temperatūrai. Valkšnumas tampa dizaino aspektu aukštesnėje nei 315 °C temperatūroje. Norint užtikrinti ilgalaikį aptarnavimą aukštesnėje nei 425°C temperatūroje, reikėtų apsvarstyti aukštesnio -lydinio medžiagas, tokias kaip Alloy 600 (Inconel 600) arba Alloy 601, kurios pasižymi puikiu atsparumu aukštai temperatūrai ir atsparumui oksidacijai.
Nikelio 201 pasirinkimas turėtų būti pagrįstas nuodugniu paslaugų aplinkos supratimu, ypatingą dėmesį skiriant oksiduojančių medžiagų buvimui, drėgmės kiekiui halogeninėse paslaugose ir terminio ciklo potencialui. Naudojant atitinkamas ribas, Nickel 201 užtikrina išskirtinį tarnavimo laiką; kai naudojamas už šių ribų, reikalingos kitos medžiagos.
5. Kl.: Kokios yra svarbiausios ASTM specifikacijos, bandymų reikalavimai ir dokumentacijos standartai, susiję su nikelio 201 besiūlių vamzdžių slėgiu ir kokybės užtikrinimo požiūriu, pirkimo ir kokybės užtikrinimo požiūriu?
A:Norint įsigyti nikelio 201 besiūlį vamzdį, skirtą slėginei paslaugai, reikia laikytis konkrečių ASTM specifikacijų ir papildomų bandymų reikalavimų, užtikrinančių medžiagų vientisumą, atsekamumą ir atitiktį projektavimo kodams. Mažo anglies kiekio reikalavimas reikalauja ypatingo dėmesio cheminės analizės patikrinimui.
Pagrindinės ASTM specifikacijos:Pagrindinės besiūlių vamzdžių „Nickel 201“ 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). Armatūrai ir flanšams,ASTM B366(Standartinė gamyklos -kalto nikelio ir nikelio lydinio jungiamųjų detalių specifikacija) yra nuoroda.
Cheminės sudėties patikra:Mažas anglies kiekis (≤0,02 %) yra esminis nikelio 201 skirtumas. Pirkimo specifikacijose turi būti aiškiai reikalaujama patikrinti anglies analizę, paprastai taikant degimo infraraudonųjų spindulių aptikimą, o rezultatus dokumentuojant medžiagos bandymo ataskaitoje (MTR). Turi būti patvirtinti papildomi mikroelementų kiekiai, -ypač siera (≤0,01 %), geležis (≤0,40 %) ir varis (≤0,25 %){7}}. Kiekvieno vamzdžio ilgio teigiamas medžiagos identifikavimas (PMI) dažnai nurodomas siekiant patikrinti nikelio kiekį ir aptikti bet kokį sumaišymą su Nickel 200 ar kitais nikelio lydiniais.
Mechaninis bandymas:Pagal ASTM B161 mechaninis bandymas apima:
Tempimo bandymas:Minimali takumo riba 103 MPa (15 ksi) ir mažiausias tempiamasis stipris 345 MPa (50 ksi) atkaitintoms sąlygoms. Pailgėjimas 50 mm paprastai viršija 40%.
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:Aukštos{0}}temperatūros šarminės priežiūros ar slėgio{1}}sudėtoms programoms 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 naudojant rentgeno fluorescenciją (XRF) arba optinės emisijos spektroskopiją
Grūdų dydžio valdymas:Gali būti nurodytas ASTM grūdelių dydis Nr
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 su aiškiu anglies kiekio patvirtinimu
Mechaninių bandymų rezultatai (tempimo, išlyginimo)
Hidrostatinio bandymo patikra
NDE rezultatai (jei nurodyta)
Matmenų patikrinimo įrašai
Paviršiaus apdaila ir pakuotė:Didelio-grynumo atveju nikelio 201 vamzdis gali būti nurodytas su marinuotu ir pasyvuotu paviršiumi, kad būtų pašalintos malimo 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 specialių cheminių medžiagų reikmėms gali reikėti papildomų švaros sertifikatų (pvz., ASTM G93, be angliavandenilių).
Tinkamas pirkimas ir kokybės užtikrinimas užtikrina, kad besiūliai nikelio 201 vamzdžiai atitiktų griežtus aukštos-temperatūrinių kaustinių ir redukuojančių rūgščių priežiūros reikalavimus, užtikrinant ilgalaikį-patikimumą ir atsparumą korozijai, dėl kurių jis pateisina jo pasirinkimą kritinėms pramoninėms reikmėms, kur svarbiausias aukštesnės temperatūros stabilumas.
