1. Metalurģiskā stabilitāte: ar ko Hastelloy B-3 stiepļu stieņa ir labāka par oriģinālo Hastelloy B-2 metināšanas vajadzībām, īpaši attiecībā uz starpmetālu fāzes nokrišņiem?
J: Mēs gadiem ilgi esam izmantojuši Hastelloy B-2 pildvielas metālus, lai metinātu sālsskābes servisa iekārtas. Mūsu piegādātājs tagad iesaka B-3. Viņi apgalvo, ka tas ir "metalurģiski stabilāks". Ko tas nozīmē stiepļu stieņam metināšanas procesā, un kāpēc mums vajadzētu pārslēgties?
A: Pāreja no Hastelloy B-2 uz B-3 ir ievērojams progress metalurģiskajā dizainā, īpaši novēršot kritisko B-2 sakausējuma vājumu metināšanas un termiskās iedarbības laikā.
B-2 problēma (sakārtošana un trauslums):
Lai gan Hastelloy B-2 ir izcila izturība pret koroziju, tā cieš no divām galvenajām problēmām, kas saistītas ar tā lielo molibdēna saturu (aptuveni . 28%):
Īsa-diapazona secība: ja B-2 ir pakļauts temperatūrai diapazonā no 550 °F līdz 850 °F (no 290 grādiem līdz 455 °F) — kas var viegli notikt vairākkārtējās metināšanas vai spriedzes samazināšanas laikā, atomi pārkārtojas sakārtotā režģa struktūrā. Šī "pasūtīšana" padara sakausējumu ārkārtīgi cietu un trauslu. Stieples stienis vai metinājuma šuves nogulsnes, kas saskaras ar to, kļūst jutīgas pret katastrofālu plaisāšanu sprieguma apstākļos.
Karbīda nokrišņi: B-2 bija pakļauts karbīdu un starpmetālu fāžu (piemēram, Mu fāzes) nogulsnēšanai karstuma ietekmētajā zonā, vēl vairāk samazinot elastību.
B-3 risinājums:
Hastelloy B-3 tika īpaši pārveidots (ar kontrolētām dzelzs un hroma piedevām un apstrādes korekcijām), lai krasi palēninātu šīs pasūtīšanas reakcijas kinētiku. Praktiskā ziņā:
Stiepļu stienim: B-3 stiepļu stienis paliek elastīgs pat tad, ja uzglabāšanas vai ražošanas laikā tas saskaras ar termiskām svārstībām. Tas ir izturīgs pret trauslumu, kas varētu rasties B-2, ja vads nejauši uzkarsēts.
Metināšanas šuves nogulsnei: noliekot lodītes ar B-3 stiepli, metinātais metāls un karstuma-ietekmētā zona ir daudz izturīgāki pret pasūtīšanu. Tas nozīmē, ka metinātā detaļa saglabā savu elastību un stingrību, neprasot pēcmetināšanas šķīduma atlaidināšanu, lai atjaunotu īpašības.
Rezultāts: pārslēgšanās uz B-3 stiepļu stieni nodrošina plašāku apstrādes logu, samazina karstuma-ietekmētās zonas plaisāšanas risku un nodrošina metinātās šuves integritāti metinātā stāvoklī, jo īpaši iekārtās, kas darbojas kritiskā temperatūras diapazonā, kur B-2 trausls.
2. Sālsskābes serviss: kādēļ Hastelloy B-3 stiepļu stienis ir vēlamā izvēle metināšanai, izmantojot azeotropo HCl, kas pārsniedz viršanas temperatūru, un kā tas iztur īpašo korozijas mehānismu?
J. Mēs izgatavojam reaktoru azeotropās sālsskābes (apmēram . 20% HCl) apstrādei 150 grādu temperatūrā. Mēs zinām, ka B-3 ir parastais metāls. Bet metināšanai mums ir piedāvāti gan C-276, gan B-3 pildvadi. Kāpēc mums ir jāuzstāj uz B-3 stiepļu stieni šai konkrētajai videi?
A: Azeotropā HCl servisā paaugstinātā temperatūrā pildvielas metāla izvēle ir absolūti kritiska. Izmantojot C-276 pildvielu uz parastā metāla B-3, tiktu izveidota "jaukta metāla" metināšanas zona, kas varētu ātri sabojāties. Lūk, kāpēc B-3 stiepļu stienis nav apspriežams:
Korozijas mehānisms: reducējošā skābe salīdzinājumā ar oksidējošo skābi
Hastelloy B-3 ir paredzēts "samazinošai" videi, piemēram, tīrai sālsskābei. Tā augstais molibdēna saturs (28-30%) nodrošina izcilu izturību pret vienmērīgu koroziju HCl. Tajā apzināti ir zems hroma un dzelzs saturs, lai novērstu ātru reducējošu skābju uzbrukumu.
Hastelloy C-276 ir paredzēts "oksidējošām" vidēm (piemēram, tādām, kas satur dzelzs vai vara jonus vai hloru). Tās aizsardzībai ir izmantots hroms (15%).
Neveiksmes scenārijs:
Ja metināt B-3 trauku ar C-276 uzpildes stiepli:
Atšķaidīšanas zona: metināšanas baseins kļūst par B-3 (zems Cr, augsts Mo) un C-276 (augsts Cr, augsts Mo) maisījumu. Iegūtajās nogulsnēs ir starpposma hroma saturs.
Elektroķīmiskā šūna: tīrā, karstā sālsskābē (reducējošā skābē) hroms faktiski ir kaitīgs. Hroms metinātās šuves C-276 daļā ātri izšķīst. Tādējādi tiek izveidots galvaniskais elements, kurā parastais metāls ar hromu-noplicināto B-3 ir katodisks, bet hromu saturošais metinātais metāls ir anodisks. Metināšanas šuve labāk izšķīst.
Nazis{0}}Uzbrukums līnijai: Jūs novērojat ātru, smagu koroziju tieši gar metināšanas šuvi, kas, iespējams, var izraisīt noplūdi dažu nedēļu laikā.
Kāpēc uzvar B-3 vads:
Izmantojot atbilstošu B-3 stiepļu stieni, tiek nodrošināts, ka metinātajai šuvei ir tāda pati ķīmija ar zemu-hromu un augstu molibdēna saturu kā parastajam metālam. Visam savienojumam ir vienāda virsma skābei, izturot vienotu korozijas mehānismu, neradot galvanisku nesaderību.
3. Aukstā pozīcija un formējamība: kādas ir īpašās prasības Hastelloy B-3 stiepļu stieņa ražošanai, kas paredzēts aukstiem stiprinājumiem (uzgriežņiem, skrūvēm, paplāksnēm) korozīvā vidē?
J: Mēs ražojam stiprinājumus ķīmiskās apstrādes rūpniecībai. Mums ir jāizgatavo bultskrūves no Hastelloy B-3 stiepļu stieņa. Kādiem īpašiem metalurģijas apstākļiem un virsmas apdarei ir jābūt stieples stieņam, lai tas izturētu aukstu virzienu bez plaisāšanas, ņemot vērā šī sakausējuma rūdīšanu?
A: Hastelloy B-3 savienotājelementu ražošana, izmantojot auksto galvojumu, ir sarežģīta sakausējuma ātrā sacietēšanas ātruma dēļ. Lai izturētu procesu, stieples stienis ir jāpiegādā ļoti īpašā stāvoklī.
Šeit ir norādītas kritiskās prasības aukstā virziena stiepļu stieņiem:
Nosacījums: "Sagraujoša kvalitāte" un šķīdums:
Stieples stienis ir jāpiegādā šķīduma atkvēlinātā stāvoklī-vismīkstākajā iespējamā stāvoklī. Tas nozīmē, ka tas ir uzkarsēts virs 1060 grādiem un ātri dzēsts, lai izšķīdinātu visas nogulsnes un iegūtu pilnībā pārkristalizētu, līdzvērtīgu graudu struktūru.
Tam ir jābūt īpaši klasificētam kā "aukstā virziena kvalitāte", kas nozīmē stingru iekšējās necaurlaidības kontroli (bez zemūdens ieslēgumiem vai caurulēm), kas var darboties kā stresa izraisītājs sajukuma laikā.
Virsmas stāvoklis: "Noskalota" vai "lobīta" apdare:
Tas ir vissvarīgākais faktors. Jebkuri virsmas defekti uz stieples stieņa -šuvēm, apļiem, štancēšanas pēdām vai atkarbēšanai (lai gan niķeļa sakausējumiem dekarbēšana ir mazāk svarīga){2}}atvērsies kā rāvējslēdzējs aukstā virzienā.
Stiprinājumiem stiepļu stieņa virsmai jābūt nolobītai vai noslīpētai. Šī ārējā slāņa mehāniskā noņemšana novērš visas virsmas nepilnības, nodrošinot neskartu virsmu, kas var izturēt virziena stiepes stīpas spriegumus.
Eļļošana un pārklājumi:
Stieplis parasti tiek piegādāts ar specializētu smērvielas nesējpārklājumu (bieži vien oksalātu vai specializētu polimēru), kas palīdz izvilkt stiepli cauri presformām un atbalsta metālu lielas-sprieguma virziena procesa laikā.
Graudu izmēra kontrole:
Graudu izmērs ir jākontrolē (parasti ASTM 5 vai smalkāks). Pārmērīgi rupja graudu struktūra var izraisīt "apelsīna mizas" efektu uz skrūves galvu vai pat plaisāšanu graudu robežās zem virziena spiediena.
Publicējiet-veidošanas apsvērumus:
Pat ar perfekti sagatavotu stiepļu stieni, aukstā virziena process palīdzēs{0}}sacietēt galvu un kāju. Stiprinājumiem, kuriem nepieciešama elastība vai īpašas mehāniskās īpašības, var būt nepieciešama gatavās skrūves atlaidināšana pēc formēšanas, lai to mīkstinātu pirms vītņošanas vai galīgās lietošanas.
4. Stiepļu vilkšanas process. Kā lielais molibdēna saturs Hastelloy B-3 ietekmē stiepļu vilkšanas procesu un kādas specializētas metodes tiek izmantotas smalka diametra stiepļu stieņu ražošanai?
J: Mēs cenšamies novilkt Hastelloy B-3 stiepli līdz 0,5 mm diametram, lai to izmantotu kā termopāra apvalka stiepli. Mēs pastāvīgi saņemam bojājumus. Mūsu standarta nerūsējošā tērauda zīmēšanas metodes nedarbojas. Kas ir unikāls šī sakausējuma zīmēšanā?
A: Hastelloy B-3 zīmēšana līdz smalkiem diametriem ir precīzas metalurģijas apliecinājums. Augstais molibdēna saturs (aptuveni . 28%), kas nodrošina B-3 izcilo izturību pret koroziju, arī padara to par murgu, ko zīmēt, ja ar to netiek pareizi rīkoties. Iespējams, ka sakausējuma ātrās cietināšanas īpašību dēļ jums ir "centrālās līnijas plīsums" vai "kausa{7}}un konusa lūzumi".
Šeit ir nepieciešamās specializētās tehnikas:
Izaicinājums "Atlaidināšanas biežums": B-3 sacietē daudz ātrāk nekā nerūsējošais tērauds. Jūs nevarat vienkārši iztīt garu garumu un vienā piegājienā izvilkt to cauri 10 kauliņiem. Jums ir jāizmanto process ar šķīduma atkausēšanas starpposmiem.
Process:Uzzīmējiet nelielu samazinājumu, atlaidiniet, zīmējiet vēlreiz, atlaidiniet. Smalkai stieplei varat veikt 5–10 atkausēšanas ciklus. Stieples atlaidināšanai jābūt aizsargatmosfērā (spilgtā atkvēlināšana), lai novērstu oksidēšanos, jo oksīda nogulsnes iznīcinātu smalkās presformas.
Die ģeometrija ("K" koeficients): Standarta nerūsējošā tērauda presformām ir noteikts samazināšanas leņķis ("matricas leņķis"). Augsta-molibdēna sakausējumiem, piemēram, B-3, veidnes leņķis ir jāoptimizē. Ja leņķis ir pārāk stāvs, eļļošanas plēve saplīst un stieple piemetina pie matricas (galling). Ja tas ir pārāk sekls, jūs saņemat lieku darbu un pārmērīgu siltuma veidošanos. Mazāku presēšanas leņķi bieži izmanto, lai vienmērīgāk sadalītu deformāciju un samazinātu centrālo pārraušanu.
Eļļošana ir kritiska: standarta eļļas{0}}smērvielas var sabojāties zem liela spiediena, ko rada zīmējums B-3. Jums ir nepieciešamas spēcīgas -hloru nesaturošas ekstrēma spiediena (EP) smērvielas vai specializētas sausās vilkšanas ziepes, kas veido izturīgu cinka stearāta vai molibdēna disulfīda plēvi.
Spriegojuma kontrole: B-3 ir šaurs logs starp tecēšanu un stiepes izturību pēc sacietēšanas. Precīzi jākontrolē aizmugures un priekšpuses spriegojums uz vilkšanas stenda. Pārāk liels sasprindzinājums, un jūs atlaidīsiet vadu, izraisot izgriezumu un lūzumu.
Ultraskaņas testēšana (pārrāvuma noteikšanai): smalkas stieples vilkšanā tiek izmantoti iekšā-virpuļstrāvas vai ultraskaņas testeri, lai nekavējoties noteiktu mazākos apļus vai šuves, apturot līniju pirms pilnīgas pārrāvuma.
Lai gūtu panākumus stieples B-3 zīmēšanā, ir nepieciešama partnerība ar dzirnavām, kas izprot šīs nianses un kuras rūdīšanas krāsnis un presformu inženierija ir īpaši kalibrētas niķeļa-molibdēna sakausējumiem.
5. Kodināšana un atkaļķošana: pēc Hastelloy B-3 stiepļu stieņa atkausēšanas, kāda ir pareizā kodināšanas ķīmija, lai noņemtu oksīda nogulsnes, nesabojājot parasto metālu vai neizraisot starpgranulu uzbrukumu?
J: Mēs atlaidinām Hastelloy B-3 stiepļu stieni gaisa atmosfēras krāsnī (mums nav spilgta rūdītāja). Mērogs ir sīksts. Mūsu standarta slāpekļa-fluorūdeņražskābes sālījumi nerūsējošajam tēraudam nedarbojas labi, un mēs esam noraizējušies par pārmērīgu kodināšanu. Kāds ir pareizais skābes maisījums B-3?
A: Jūs esat identificējis kritisku problēmu. Hastelloy B-3 oksīda skala ķīmiski atšķiras no nerūsējošā tērauda skalas, un, izmantojot nepareizu sālījumu, var neizdoties notīrīt vadu vai, vēl ļaunāk, graudaugu robežas, sabojājot tā mehāniskās īpašības.
B-3 mēroga raksturs:
Tā kā B-3 ir niķeļa-molibdēna sakausējums ar ļoti zemu hroma saturu, gaisa atkausēšanas laikā radušās skalas ir bagātas ar niķeļa oksīdiem un molibdēna oksīdiem. Šie oksīdi ir izturīgāki un ugunsizturīgāki nekā hroma oksīdi uz nerūsējošā tērauda. Standarta slāpekļa-HF maisījums, ko izmanto nerūsējošajam tēraudam, ir pārāk maigs, lai efektīvi sadalītu molibdēna oksīdus.
Ieteicamais kodināšanas process:
1. darbība: oksidējošā sāls vanna (kondicionēšana):
Pirms kodināšanas ar skābi B-3 stiepļu stienim parasti ir nepieciešama kausēta sāls vanna (bieži satur nātrija hidrīdu vai oksidējošus sāļus). Stiepli iegremdē izkausētā sālī aptuveni 400-500 grādu temperatūrā.
Mērķis:Tas ķīmiski pārvērš ugunsizturīgos niķeļa{0}}molibdēna oksīdus zemākos oksīdos, kas labāk šķīst skābē. Tas "nosacījumus" vai "salauž" skalu.
2. darbība: skābais sālījums:
Pēc sāls vannas un ūdens dzēšanas (kas termiski šokē katlakmens) stiepli iegremdē noteiktā skābes maisījumā.
Formula: sērskābes (H2SO4) šķīdums B-3 gadījumā bieži ir efektīvāks par slāpekļa-HF. Parasti izmanto 10-20% sērskābes šķīdumu, kas uzkarsēts līdz 60-80 grādiem.
Kāpēc ne Nitric{0}}HF? Slāpekļskābe ir oksidējoša skābe. Atcerieties, ka B-3 ir paredzētssamazinotvides. Kailās B-3 virsmas pakļaušana spēcīgai oksidējošai slāpekļskābei faktiski var izraisīt starpgranulu uzbrukumu vai pasīvāt virsmu tādā veidā, kas kavē turpmāku tīrīšanu. Fluorūdeņražskābe uzbrūk molibdēnam, bet, ja attiecība ir izslēgta, jūs riskējat iegravēt graudu robežas.
Inhibitori:
Sērskābei bieži pievieno komerciālus kodināšanas inhibitorus, lai nodrošinātu, ka tiek uzbrukts tikai katlakmens un parastais metāls.
Pārmērīgas{0}}marinēšanas risks:
Ja atstājat B-3 agresīvā sālījumā pārāk ilgi vai ja skābe ir pārāk karsta, jūs vislabāk uzbruksit apgabaliem, kuros ir noplicināts molibdēns (iespējams, graudu robežām). Tas noved pie raupjas, "izplūdušas" virsmas un iespējamas starpgranulu plaisāšanas turpmākās stieples vilkšanas laikā.
Ieteikums:
Ja nevarat uzstādīt sāls vannas kondicionēšanas līniju, jums ir jāiegādājas B-3 stiepļu stienis no dzirnavām, kas veic spožu atkvēlināšanu (kontrolētas atmosfēras krāsnī ar ūdeņradi vai argonu). Tādējādi tiek iegūta tīra, oksīdu nesaturoša virsma, kurai nav nepieciešama kodināšana, pilnībā novēršot risku un saglabājot stieples virsmas integritāti pakārtotai formēšanai.
