1. Metalurģiskā stabilitāte: kāpēc biezu-profilu plātņu izgatavošanā Hastelloy B-3 ir norādīts salīdzinājumā ar oriģinālo B-2, lai novērstu karstuma ietekmētās zonas plaisāšanu metināšanas laikā?
J. Mēs izgatavojam reaktora trauku ar smagām -sienām, izmantojot 50 mm biezu Hastelloy plāksni. Mūsu vecākās specifikācijas paredzēja B-2, bet jaunā pārskatīšana paredz B-3. Agrāk ar B-2 mums radās krekinga problēmas. Kas metalurģiski mainījās B-3 plāksnē, kas novērš šīs plaisas?
A. Pāreja no Hastelloy B-2 uz B-3 biezu profilu plākšņu ražošanā ir viens no nozīmīgākajiem uzlabojumiem niķeļa sakausējumu metalurģijā. Plaisāšana, ko pieredzējāt ar B-2, visticamāk, nebija operatora kļūda — tā bija būtiska metalurģijas ievainojamība, kuras novēršanai B-3 bija īpaši izstrādāta.
B-2 ievainojamība:
Biezās plāksnēs (virs 12 mm) siltuma -ietekmētā zona (HAZ), kas atrodas blakus metinājumam, atdziest mērenā ātrumā. Hastelloy B-2 ir pakļauta divām saistītām parādībām:
Īsā-diapazona secība: temperatūras diapazonā no 550–850 °F (290–455 grādi) atomi B-2 pārkārtojas sakārtotā struktūrā. Tas padara materiālu ļoti cietu un trauslu.
Karbīda nokrišņi: B-2 metināšanas laikā viegli nogulsnē karbīdus un intermetāliskās fāzes (Mu fāze) pie graudu robežām HAZ.
Rezultāts ir HAZ, kas zaudē visu elastību. Metinātajam metālam atdziestot un saraujoties, tas pievelkas pret šo trauslo HAZ, un gar graudu robežām izplatās plaisas, kas bieži vien nav redzamas ar neapbruņotu aci, bet ir nosakāmas ar NDT.
B-3 šķīdums (ķīmijas kontrole):
Hastelloy B-3 saglabā tādu pašu izcilu izturību pret koroziju kā B-2, taču maina ķīmisko sastāvu (ar kontrolētām dzelzs un hroma piedevām un stingrāku oglekļa un silīcija kontroli), lai palēninātu sakārtošanās un nokrišņu kinētiku gandrīz par 100.
Praktiskā ietekme uz plākšņu izgatavošanu:
Izmantojot B-3 plāksni, HAZ dzesēšanas laikā paliek elastīgs. Metinātā šuve var sarauties, nesaraujot blakus esošo parasto metālu. Tas nozīmē:
Lai atjaunotu elastību, nav nepieciešama obligāta pēc{0}}metināšanas termiskā apstrāde (PWHT).
Daudzkārtu metināšana uz biezām sekcijām ir droša; termiskā cikliskums no turpmākajām gājieniem nesabojā iepriekšējos gājienus.
Plāksni var izmantot kā-metinātā stāvoklī, veicot darbus līdz pat paaugstinātai temperatūrai, neradot risku, ka ekspluatācijas laikā tā varētu-traustīties.
2. Sālsskābes pakalpojums. Kādu korozijas ātrumu azeotropos HCl reaktoros var sagaidīt no Hastelloy B-3 plāksnes, un kā biezuma dizains ir piemērots reālos skābju piemaisījumus?
J: Mēs projektējam reaktoru azeotropās sālsskābes (apmēram . 20% HCl) apstrādei 150 grādu temperatūrā. Esam izvēlējušies 25mm biezu Hastelloy B-3 plāksni. Kāds korozijas ātrums mums jāizmanto mūsu mūža aprēķinos, un kas notiek, ja skābes plūsmā parādās nelieli dzelzs joni (Fe+3)?
A: Tīrā azeotropā HCl 150 grādu temperatūrā Hastelloy B-3 piedāvā izcilu veiktspēju. Tomēr jūsu jautājums par piemaisījumiem ir kritisks, jo B-3 ir īpaša ievainojamība, kas jāsaprot reālos ķīmiskajos procesos.
Sākotnējais korozijas ātrums:
Tīrā, skābekli nesaturošā -sālsskābē 150 grādu temperatūrā Hastelloy B-3 parasti uzrāda korozijas ātrumu, kas mazāks par 0,1 mm gadā (4 mpy). Tas ļauj iegūt salīdzinoši nelielas korozijas pielaides 20 gadu projektēšanas laikā. Augstais molibdēna saturs (28-30%) nodrošina šo pretestību, veidojot aizsargplēves reducējošā skābā vidē.
Dzelzs jonu draudi ("oksidējošā jonu" slazds):
Šis ir vienīgais vissvarīgākais B-3 aprīkojuma darbības apsvērums.
Mehānisms: Hastelloy B-3 ir paredzētssamazinotskābes. Tam ir zems hroma saturs (1-3%), jo īpaši tāpēc, ka hroms ir kaitīgs tīrā HCl. Tomēr, ja procesa plūsma tiek piesārņota ar oksidējošām sugām -parasti dzelzs joniem (Fe+3) no augšpus korozijas, vara joniem (Cu+2) vai izšķīdušā skābekļa, korozijas mehānisms pilnībā mainās.
Kļūmes režīms: B-3 pasīvā plēve nevar izturēt oksidācijas apstākļus. Fe+3 klātbūtnē korozijas ātrums var strauji pieaugt no<0.1 mm/year to >5 mm/gadā. To bieži uzskata par "naža līniju" vai strauju vispārēju retināšanu.
Dizaina mazināšana:
Korozijas pielaide: lai gan 0,1 mm/gadā ir bāzes līnija, pieredzējuši dizaineri bieži pievieno papildu 3 mm “nezināšanas koeficientu”, lai ņemtu vērā iespējamos procesa traucējumus, kas izraisa oksidējošas vielas.
Procesa kontrole: B-3 plāksnes patiesā aizsardzība ir augšpuses kontrole, kas nodrošina, ka skābes plūsmā nav dzelzs piesārņojuma un skābekļa iekļūšanas.
Monitorings: Iekļaujiet reaktorā korozijas uzraudzības zondes, lai noteiktu pēkšņu korozijas ātruma pieaugumu, kas liecinātu, ka sistēmā ir iekļuvušas oksidējošas vielas.
3. Formēšana un izgatavošana. Kādi ir Hastelloy B-3 plāksnes aukstās formēšanas praktiskie ierobežojumi, un kad ir nepieciešama karstā formēšana, lai novērstu plaisāšanu?
J: Mums ir jāveido 40 mm bieza Hastelloy B-3 plāksne puslodes formā spiediena tvertnei. Mūsu veikals parasti auksti formē nerūsējošo tēraudu. Vai B-3 var veidot aukstā veidā, vai arī tas ir jāveido karstā veidā? Kādi ir riski?
A: 40 mm biezas Hastelloy B-3 plāksnes veidošana puslodē ir smaga formēšanas darbība. Šādā biezumā un ar šo sakausējumu karstā formēšana ir ļoti ieteicama, ja ne obligāta. Aukstās formēšanas mēģinājums var izraisīt tūlītēju plaisāšanu vai aizkavētu atteici.
Darba rūdīšanas izaicinājums:
Hastelloy B-3 ir ļoti augsts darba-cietēšanas ātrums — daudz augstāks nekā austenīta nerūsējošajam tēraudam. Auksti veidojot plāksni, tā ātri kļūst stiprāka, bet arī zaudē elastību. Dziļai vilkšanai, piemēram, puslodes galvai, sastiepumi locītavu rādiusā ir ārkārtīgi lieli.
Limita noteikšana:
Nerūsējošais tērauds: bieži var izturēt 20–25% aukstuma samazināšanu, pirms ir nepieciešama atkausēšana.
Hastelloy B-3: praktiskie aukstās formēšanas ierobežojumi parasti ir 10–15% maksimums. Puslodes galva no plakanas plāksnes lokāli pārsniegs to, īpaši pārejas rādiusā.
Karstās formēšanas parametri:
Ja veidojat karstu formu, precizitāte ir kritiska:
Temperatūras diapazons: Ideāls karstās formēšanas diapazons B-3 ir no 1000 grādiem līdz 1200 grādiem (no 1830 grādiem F līdz 2190 grādiem F).
Bīstamā zona: jāizvairās no trausluma diapazona no 550 grādiem līdz 850 grādiem (1020 grādiem F līdz 1560 grādiem F). Ja plāksne lēnām atdziest šajā diapazonā formēšanas laikā, var rasties sakārtošanās un trausls.
Pēc-formēšanas termiskā apstrāde: pēc karstās formēšanas galva ir atkārtoti-jāatlaidina šķīdumā (uzkarsē virs 1060 grādiem un ātri jādzēš), lai atjaunotu viendabīgu, mīkstu, pret koroziju izturīgu -mikrostruktūru. Formēšanas process, pat ja tas ir karsts, var radīt nevienmērīgas graudu struktūras.
Aukstās formēšanas izņēmums:
Ja jūs veidojat plānu plāksni (<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. Atbilstība ASME kodam: kādas projektētās sprieguma vērtības attiecas uz Hastelloy B-3 plāksni ASME VIII sadaļas 1. nodaļā, un kā metināšana ietekmē pieļaujamo spriegumu?
J: Mēs projektējam spiedtvertni ASME VIII sadaļai, 1. nodaļai, izmantojot Hastelloy B-3 plāksni. Mēs metinām šuves. Kāda ir maksimālā pieļaujamā sprieguma vērtība, ko varam izmantot plāksnei, un vai metinājuma šuves efektivitātes koeficients samazina šo vērtību?
A: Hastelloy B-3 plate ir labi raksturota ASME katlu un spiedtvertņu kodā. Izpratne par mijiedarbību starp parastā metāla spriegumu vērtībām un metināto savienojumu efektivitāti ir ļoti svarīga drošai un ekonomiskai konstrukcijai.
Materiāla specifikācija:
Hastelloy B-3 plāksne parasti tiek ražota pēc ASTM B333 (niķeļa-molibdēna sakausējuma plāksne). Šī specifikācija ir pieņemta ASME II sadaļas A daļā, un pieļaujamie spriegumi ir uzskaitīti ASME II sadaļas D daļā.
Pieļaujamās stresa vērtības:
Pieļaujamais stiepes spriegums B-3 plāksnei istabas temperatūrā parasti ir aptuveni 180–190 MPa (26–27,5 ksi) atkarībā no konkrētā produkta formas un termiskās apstrādes. Šīs vērtības ir iegūtas no stiepes izturības, kas dalīta ar 4, vai tecēšanas robežu, kas dalīta ar 1,5, atkarībā no tā, kura ir mazāka.
Metināšanas šuves efektivitātes koeficients (E):
Šeit projektētājam jābūt uzmanīgam. Pieļaujamais spriegums no II sadaļas D daļas attiecas uzparastais metāls. Ieviešot metināšanas šuvi, šis parastā metāla spriegums ir jāreizina ar savienojuma efektivitātes koeficientu (E) uz UG-27 un UW-12.
1. tips (pilna RT): ja veicat 100% visu A un B kategorijas metināšanas šuvju radiogrāfisko izmeklēšanu, varat izmantot savienojuma efektivitāti E=1.0. Tas nozīmē, ka metinājuma šuve tiek uzskatīta par 100% tikpat izturīgu kā parastais metāls, un biezuma aprēķinā varat izmantot visu pieļaujamo sprieguma vērtību.
2. veids (Spot RT): ja veicat tikai punktveida rentgenogrāfiju, efektivitāte samazinās līdz E=0.85.
3. tips (bez RT): ja neveicat radiogrāfiju, A kategorijas metinājuma šuvēm (garenvirziena šuves apvalkos) efektivitāte parasti ir E=0.70.
Praktiskā nozīme:
Kritiskajam reaktoram jūs gandrīz noteikti norādīsiet 100% rentgenogrāfiju (E=1.0), lai maksimāli palielinātu pieļaujamo spriegumu un samazinātu sieniņu biezumu. Tomēr metināšanas procedūrai un metinātājiem jābūt kvalificētiem atbilstoši ASME IX sadaļai, un pildvielas metālam (parasti ERNiMo-7 vai ERNiMo-10) jābūt saderīgam.
Temperatūras samazināšana:
Atcerieties, ka pieļaujamās sprieguma vērtības samazinās, palielinoties projektētajai temperatūrai. Lai uzzinātu jūsu lietojuma īpašo temperatūru (piemēram, 150 grādi, 200 grādi utt.), skatiet ASME II sadaļas D daļas tabulas.
5. Remonta metināšana: ja Hastelloy B-3 plāksnē izgatavošanas laikā tiek konstatēts defekts, kāda ir pareizā procedūra remontmetināšanai, neapdraudot izturību pret koroziju?
J. Mūsu izgatavotā B-3 trauka NDT laikā mēs atklājām seklu virsmas defektu (apmetumu vai iekļaušanu) pamatplāksnē. Mums tas ir jāizslīpē un jāsametina remonts. Kāda ir īpašā procedūra, lai nodrošinātu, ka remonta zonai ir tāda pati izturība pret koroziju kā oriģinālajai plāksnei?
A: Hastelloy B-3 plāksnes remontmetināšana ir pieļaujama, taču tai nepieciešama rūpīga uzmanība detaļām. Slikti veikts remonts var radīt "cietu vietu" vai ķīmiski atdalītu zonu, kas galvenokārt korodē ekspluatācijas laikā. Šeit ir detalizēts metalurģiski droša remonta protokols-.
1. darbība: defektu noņemšana un pārbaude:
Slīpēšana: izmantojiet alumīnija oksīda vai silīcija karbīda riteņusparedzēts tikai niķeļa sakausējumiem. Nekad neizmantojiet riteņus, kas ir izmantoti dzelzs vai tērauda apstrādei, jo iegultās dzelzs daļiņas izraisīs rūsu un bedrīšu veidošanos.
NDT pārbaude: pēc slīpēšanas veiciet krāsas caurlaides (PT) pārbaudi, lai pārliecinātos, ka defekts ir pilnībā noņemts. Dobumam jābūt gludam{1}}kontūram bez asiem stūriem (rādiuss ir būtisks, lai novērstu stresa koncentrēšanos).
2. darbība: pildvielas metāla izvēle:
Izmantojiet pareizo pildvielu: ERNiMo{5}}7 (B-2) vai ERNiMo-10 (bieži ieteicams B-3, lai atbilstu stabilizētajai ķīmijai). Izmantojot vispārējas nozīmes niķeļa pildvielu, tiks izveidota atšķaidīšanas zona ar dažādām korozijas īpašībām.
3. darbība: metināšanas parametri (siltuma ievades kontrole):
Zema siltuma padeve: izmantojiet GTAW (TIG) procesu ar zemu strāvas stiprumu. Mērķis ir nogulsnēt pildvielu, neizkausējot pārmērīgu parasto metālu. Liela parastā metāla atšķaidīšana metināšanas vannā var radīt molibdēna -noplicinātas zonas, kas ir jutīgas pret uzbrukumiem.
Interpass Temperatūra: stingri kontrolējiet starppārejas temperatūru. Turiet to zemāk par 100 grādiem (212 grādiem F). Pārmērīga siltuma uzkrāšanās var veicināt pasūtīšanu vai karbīda nokrišņu veidošanos remonta karstuma{4}}skartajā zonā.
Stringer krelles: izmantojiet mazas, stīgas krelles, nevis platas aušanas piespēles. Aušana palielina siltuma padevi un siltuma -ietekmētās zonas platumu.
4. darbība: pēc-metināšanas (kritiskā darbība):
Remontam uz biezas plāksnes metināšanas siltums rada nelielu HAZ. Kamēr B-3 ir izturīgs pret pasūtīšanu, remonta zonai būs atlikušais spriegums un nedaudz atšķirīga mikrostruktūra.
Ja pilna tvertne jau ir atkvēlināta ar šķīdumu: remonta zonas vietēja pēc{0}}metināšanas termiskā apstrāde (PWHT) ir riskanta. B-3 nav nepieciešama stresa mazināšana, un vietējās apkures mēģinājums var radīt termisko gradientu un nevēlamus atlikušos spriegumus.
Labākā prakse: ideāls scenārijs ir visu remontdarbu pabeigšanapirms tamtrauka galīgā šķīduma atkvēlināšana. Ja tvertne ir pārāk liela, lai atkārtoti-atkvēlotu, remonts jāveic ar tik zemu siltuma padevi, lai HAZ būtu minimāls, un laukums tiek pieņemts -metinātā stāvoklī-, ja pildvielas metāls atbilst korozijas izturībai.
5. darbība: galīgā pārbaude:
Pēc metināšanas sasmalciniet remontdarbu līdzenu un gludu.
Veiciet jaunu PT pārbaudi, lai pārliecinātos, ka remonts ir nevainojams.
Ja iespējams, veiciet Feritscope testu (lai gan B-3 jābūt nemagnētiskam; jebkura magnētiskā reakcija norāda uz piesārņojumu vai nepareizu mikrostruktūru).
