Q1: Rūpnieciskos lietojumos niķelis 200 un niķelis 201 šķiet gandrīz identiski. Kāda ir vissvarīgākā metalurģijas atšķirība, kas liek inženieriem izvēlēties vienu, nevis otru, jo īpaši augstas temperatūras{4}}vidēs?
A: Lai gan gan Niķelis 200 (UNS N02200), gan Niķelis 201 (UNS N02201) ir komerciāli tīri kalti niķeļa sakausējumi ar izcilu izturību pret koroziju, oglekļa saturs ir noteicošā atšķirība, kas nosaka to pielietojumu, jo īpaši attiecībā uz temperatūru.
Nickel 200 satur oglekļa saturu līdz 0,15%.
Nickel 201 ir "zema-oglekļa" versija ar maksimālo oglekļa saturu 0,02%.
Uz papīra šī atšķirība varētu šķist neliela, taču praksē tā ir kritiska parādības dēļ, kas pazīstama kā grafitizācija.
Paaugstinātā temperatūrā (parasti virs 315 grādiem vai 600 grādiem F) ogleklis, kas atrodas niķelī 200, kļūst nestabils. Laika gaitā tas var izgulsnēties no cietā šķīduma un veidot grafīta plēves pie graudu robežām. Šis process, ko sauc par grafitizāciju, sagrauj materiālu. Sastāvdaļa, kas reiz bija kaļama un spēcīga, var pēkšņi saplaisāt vai sabojāties spriedzes ietekmē, jo trauslais grafīts ir efektīvi "salīmējis" graudu robežas.
Niķelis 201 ar krasi samazinātu oglekļa saturu praktiski novērš grafitizācijas risku. Tāpēc nozares īkšķis ir skaidrs:
Izmantojiet Nickel 200 pielietojumiem, kuru temperatūra ir zemāka par 315 grādiem (piemēram, kodīgiem iztvaicētājiem mērenā temperatūrā, pārtikas apstrādes iekārtās).
Vienmēr norādiet Nickel 201 jebkuram lietojumam, kas saistīts ar ilgstošu temperatūru virs 315 grādiem. Tas padara Ni 201 par standarta izvēli tādiem komponentiem kā ķīmisko reaktoru tvertnes, pārkarsētāja caurules un smidzinātāji augstas-temperatūras kodīgās vidēs.
Turklāt šis zemais oglekļa saturs nodrošina Ni 201 izcilu izturību pret starpgranulu iedarbību (sensibilizāciju) noteiktos metināšanas scenārijos, padarot to par piedodošāku materiālu izgatavošanai.
Q2: Mēs izstrādājam kaustiskās sodas (nātrija hidroksīda) iztvaicētāja sistēmu. Vide ir saistīta ar augstas -koncentrācijas NaOH paaugstinātā temperatūrā. Kāpēc Nickel 201 ir etalonmateriāls šai konkrētajai lietojumprogrammai, un kur tas neizdodas?
A: Niķelis 201 tiek plaši uzskatīts par galveno kaustiskās sodas apstrādes materiālu, jo īpaši pašas kaustiskās sodas ražošanā (hlora -sārmu rūpniecībā). Tās pārākums šajā jomā ir saistīts ar unikālu faktoru kombināciju:
Imunitāte pret kodīgās spriedzes korozijas plaisāšanu (SCC): nerūsējošie tēraudi, īpaši austenīta kategorijas, piemēram, 304 un 316, ir jutīgi pret kodīgu SCC paaugstinātā temperatūrā un koncentrācijā. Niķelis 201, kas ir tīrs niķeļa sakausējums, nesatur dzelzi kā galveno sastāvdaļu, un tā kubiskā struktūra ir -centrēta uz sejas, kas pēc būtības ir izturīga pret šāda veida plaisāšanu.
Aizsargājoša oksīda slāņa veidošanās: niķelis uz tā virsmas veido plānu, izturīgu un aizsargājošu niķeļa oksīda slāni. Kaustiskā vidē šis slānis ir stabils un novērš turpmāku strauju koroziju, kas izraisa ļoti zemu, paredzamu korozijas ātrumu.
Augstas -temperatūras saderība: kā minēts iepriekšējā jautājumā, Ni 201 zemais oglekļa saturs nodrošina, ka tas paliek elastīgs un izturīgs pret trauslumu paaugstinātā temperatūrā (bieži vien 150–200 grādi vai augstāka), ko izmanto kodīgai iztvaikošanai, lai palielinātu koncentrāciju.
Kur tas "neizdodas" vai prasa piesardzību?
Ni 201 izturība pret koroziju ir ļoti atkarīga no apkārtējās videstīrskodīgs.
Oksidētāju klātbūtne: ja kodīgā plūsma ir piesārņota ar spēcīgiem oksidētājiem, piemēram, hlorātiem, hipohlorītiem vai smago metālu joniem (piemēram, varu, dzelzi), aizsargājošais oksīda slānis var noārdīties, izraisot paātrinātu un smagu lokālu koroziju.
Politionskābes: lai gan tas nav izplatīts tīrā kodīgā lietošanā, ja tiek ievadīti sēra savienojumi, Ni 201 var ciest.
Aerācija: lai gan parasti ir labi, ļoti gāzēti (piesātināti ar skābekli) kodīgie šķīdumi var palielināt korozijas ātrumu salīdzinājumā ar atgaisotajiem šķīdumiem.
Rezumējot, tīrai vai augstas{0}}tīrības kodīgai videi augstā temperatūrā un koncentrācijā Nickel 201 piedāvā nepārspējamu izturību pret koroziju un mehānisku integritāti.
3. jautājums. Mēs esam niķeļa 201 metināšanas ražotājs. Mēs esam dzirdējuši, ka salīdzinājumā ar nerūsējošo tēraudu tas ir "aizkustinošs". Kādas ir visizplatītākās Ni 201 metināšanas kļūdas, un kādas īpašas procedūras garantē skaņu, korozijizturīgu -metinājumu?
A: Jums ir taisnība; Niķeļa 201 metināšanai nepieciešama cita disciplīna nekā nerūsējošā tērauda metināšanai. Tas ne vienmēr ir grūtāks, taču tas ir mazāk piedodošs pret sliktu praksi. Galvenais mērķis ir saglabāt materiāla tīrību un izturību pret koroziju, izvairoties no piesārņojuma, kas var izraisīt plaisāšanu vai trauslumu.
Šeit ir norādītas visbiežāk sastopamās nepilnības un procedūras, lai garantētu kvalitatīvu metināšanu:
Bieži sastopamās nepilnības:
Porainība: Niķelim ir augsta šķīdība pret gāzēm kausētā stāvoklī, bet, tam sacietējot, šī šķīdība strauji samazinās. Ja ekranējums nav pietiekams, gāzes (īpaši skābeklis, slāpeklis un ūdeņradis) tiek notvertas, veidojot porainību.
Karstā krekinga: niķeļa sakausējumi ir jutīgi pret karsto plaisāšanu (sacietēšanas plaisāšanu), ja tajos ir piemaisījumi, piemēram, sērs, fosfors, svins vai metāli ar zemu -kušanas-punktu.
Lokanības zudums: piesārņojums ar oglekli (piemēram, no taukiem vai eļļām) var izraisīt karbīda nogulsnēšanos siltuma -ietekmētajā zonā, samazinot izturību pret koroziju un elastību.
Galvenās metināšanas procedūras ("Noteikumi"):
Rūpīga tīrīšana (1. noteikums): metinājuma vietai un pildījuma metālam jābūt ķirurģiski tīram. Noņemiet visus taukus, eļļu, krāsu, netīrumus un marķēšanas tinti, izmantojot halogēnu{2} nesaturošu šķīdinātāju (piemēram, acetonu). Oksīda slāņi jānoņem ar mehāniskiem līdzekļiem (nerūsējošā tērauda stiepļu sukuveltīts tikai niķelimvai slīpēšana) tieši pirms metināšanas.
Stingra materiālu nošķiršana: izmantojiet instrumentus (birstes, slīpmašīnas), kas nekad nav izmantoti tēraudam. Dzelzs un tērauda daļiņas var piesārņot niķeļa virsmu un izraisīt korozijas problēmas.
Pareiza aizsarggāze: izmantojiet 100% argonu vai argona{1}}hēlija maisījumus. Nodrošiniet atbilstošu gāzes plūsmu un izmantojiet gāzes objektīvu, lai uzlabotu pārklājumu. Sarežģītu ģeometriju vai kritisku lietojumu gadījumā var būt nepieciešami aizmugurējie vairogi, lai aizsargātu dzesēšanas šuvi un karstuma ietekmēto zonu no oksidēšanās.
Pildījuma metāla izvēle: Pareizais pildvielas metāls parasti ir ERNi-1. Šī pildviela ir īpaši izstrādāta niķeļa 200 un 201 metināšanai un satur deoksidētājus (piemēram, titānu un alumīniju), lai cīnītos pret porainību.
Siltuma padeves kontrole: izmantojiet zemu siltuma padevi. Priekšroka tiek dota "stīgu pērlīšu" tehnikai ar minimālu aušanu. Pārmērīgs karstums var izraisīt graudu augšanu, karstu plaisāšanu un plašāku karstuma{2}}ietekmēto zonu. Interpass temperatūrai jābūt salīdzinoši zemai (zem 150 ° F / 65 ° ).
Loka ierosināšana: izmantojiet augstas-frekvences sākumu vai skrāpējumu palaišanas-cilnē. Neizsitiet loku uz pamatmateriāla virsmas, jo tas rada nelielu, piesārņotu vietu, kas var būt plaisu rašanās vieta.
Apstrādājot Ni 201, ievērojot tā prasības-īpaši attiecībā uz tīrību-, izgatavotāji var izgatavot metinātas šuves, kas ir tikpat izturīgas un izturīgas pret koroziju{3}} kā parastais metāls.
4. jautājums. Kurās citās augsto tehnoloģiju vai specializētajās nozarēs Nikel 201 ir neaizstājams, ne tikai ķīmiskā procesa nozari, un kāpēc tā īpašuma profils ir īpaši piemērots šīm nozarēm?
A. Lai gan kodīgo vielu rūpniecība ir tās slavenākais pielietojums, Nickel 201 unikālā īpašību -augsta tīrība, kontrolēta termiskā izplešanās, magnētiskie raksturlielumi un izturība pret koroziju- padara to par kritisku vairākās citās augsto tehnoloģiju{3}}nozarēs.
Elektronika un aviācija:
Pielietojums: komponenti elektroniskajās ierīcēs, piemēram, akumulatoru korpusi kosmosa un satelītu lietojumiem, kā arī raķešu dzinēju un dzinēju daļas.
Kāpēc Ni 201? To var viegli veidot un dziļi-izvilkt sarežģītās formās. Tā kontrolētais termiskās izplešanās koeficients palīdz pārvaldīt termisko spriegumu, kad tas tiek savienots ar citiem materiāliem, piemēram, keramiku vai stiklu elektroniskajos caurumos un hermētiski noslēgtos komponentos. Tā spēja saglabāt elastību kriogēnās temperatūrās ir arī milzīga priekšrocība aviācijas un kosmosa degvielas sistēmām.
Soda{0}}kaļķu stikla ražošana (platīna aizstājējs):
Pielietojums: maisītāji, termopāra aizsargcaurules un izkausētā sodas{0}}kaļķa stikla apstrādes iekārtas.
Kāpēc Ni 201? Izkausēts stikls ir ļoti kodīgs lielākajai daļai metālu. Niķelim 201 ir lieliska izturība pret izkausētu sodas -kaļķu stiklu izraisītu koroziju, galvenokārt tāpēc, ka tas viegli neveido oksīdus, kas varētu piesārņot stiklu (atšķirībā no dzelzs- sakausējumiem, kas var izraisīt krāsas izmaiņas). Tā ir rentabla-platīna alternatīva daudzās ne-kritiskās stikla kontaktu lietojumos.
Sintētisko šķiedru ražošana (spinnerets):
Pielietojums: Spinnerets un ar tiem saistītās iekārtas, ko izmanto sintētisko šķiedru, piemēram, viskozes, ekstrudēšanai.
Kāpēc Ni 201? Viskozes procesā viskozes ražošanai tiek izmantotas agresīvas ķīmiskas vielas. Ni 201 nodrošina nepieciešamo izturību pret koroziju. Turklāt tā viendabīgā struktūra un ne-reaktīvā virsma ļauj ražot šķiedras ar nemainīgu diametru un virsmas apdari, kas ir ļoti svarīga tekstilizstrādājumu kvalitātei.
Šajās lietojumprogrammās runa nav tikai par "nerūsēšanu"; runa ir par tīrību (izvairoties no produkta piesārņojuma), veidojamību un paredzamām fizikālajām īpašībām ekstremālos apstākļos.
5. jautājums. Inženieris ir norādījis Nickel 201 daļai, kas darbojas 350 grādu (660 °F). Kādi ir galvenie mehānisko īpašību apsvērumi, kas tiem jāņem vērā to projektēšanā, jo šīs īpašības ievērojami atšķiras no istabas temperatūras?
A: Projektēšana paaugstinātas temperatūras pakalpojumam prasa domāšanas maiņu no apkārtējās temperatūras projektēšanas. 350 grādos niķeļa 201 īpašības ir būtiski mainījušās, un dizains, kura pamatā ir telpas temperatūras dati,{3}}var izraisīt priekšlaicīgu bojājumu.
Šeit ir norādīti kritiskie apsvērumi attiecībā uz detaļu, kas darbojas 350 grādu leņķī:
Samazināta ienesīgums un stiepes izturība: tāpat kā vairums metālu, niķelis 201 zaudē spēku, paaugstinoties temperatūrai. Pieļaujamais projektētais spriegums (spriegums, ko komponents var droši izturēt) ir jāsamazina. Inženierim ir jāsazinās ar ASME katlu un spiedtvertņu kodu (vai attiecīgo vietējo standartu), lai uzzinātu maksimālās pieļaujamās sprieguma vērtības pie 350 grādiem. Šīs vērtības ir ievērojami zemākas nekā istabas temperatūrā.
Šļūde un stresa{0}}pārrāvums: tas, iespējams, ir vissvarīgākais apsvērums. 350 grādos niķelis 201 atrodas temperatūras diapazonā, kurā pastāvīgās slodzes laikā tas var pakļaut šļūdes -laikam-atkarīgu plastisko deformāciju, pat ja spriegums ir zemāks par materiāla tecēšanas robežu.
Inženierim jāņem vērā ne tikai momentānais spriegums, bet arī deformācija, kas uzkrāsies komponenta projektētā kalpošanas laikā. Piemēram, skrūvju savienojums laika gaitā var zaudēt priekšslodzi šļūdes atslābuma dēļ.
Dizainam ir jābūt balstītam uz sprieguma{0}}pārrāvuma datiem, kas norāda sprieguma līmeni, kas izraisīs atteici pēc noteikta stundu skaita šajā temperatūrā (piemēram, 100 000 stundu pārrāvuma izturība).
Termiskā izplešanās: Niķelim 201 ir salīdzinoši augsts termiskās izplešanās koeficients. Sistēmā, kas darbojas 350 grādu leņķī, termiskā izplešanās un saraušanās palaišanas-un izslēgšanas-ciklu laikā var radīt ievērojamu spriegumu. Dizainam ir jāatbilst šai kustībai, izmantojot:
Pareizs cauruļvadu sistēmu izvietojums ar izplešanās cilpām vai silfoniem.
Uzmanīgs atloku savienojumu un aprīkojuma balstu dizains, lai nodrošinātu termisku augšanu, nepārliekot{0}}ierobežojot komponentu.
Oksidācija: lai gan Ni 201 ir laba oksidācijas izturība, 350 grādu temperatūrā gaisā tas lēnām veidos oksīda skalu. Plānām sekcijām vai komponentiem ar stingrām pielaidēm (piemēram, instrumentu daļām) šī lēnā mērogošana var būt jāņem vērā ļoti ilga kalpošanas laikā.
Īsāk sakot, projektēšana ar Ni 201 350 grādu leņķī ir laika{2}}atkarīga dizaina problēma. Lai nodrošinātu ilgstošu un drošu darbību, inženierim ir jāpāriet no vienkāršiem stiprības aprēķiniem uz analīzēm, kas ietver šļūdes ātrumu, sprieguma-pārrāvumu un termisko nogurumu.
