1. Μεταλλουργική σταθερότητα: Τι κάνει τη συρμάτινη ράβδο Hastelloy B-3 ανώτερη από την αρχική Hastelloy B-2 για εφαρμογές συγκόλλησης, ειδικά όσον αφορά την κατακρήμνιση διαμεταλλικών φάσεων;
Ε: Χρησιμοποιούμε μέταλλα πλήρωσης Hastelloy B-2 για χρόνια για τη συγκόλληση εξοπλισμού σέρβις υδροχλωρικού οξέος. Ο προμηθευτής μας συνιστά τώρα το B-3. Ισχυρίζονται ότι είναι πιο «μεταλλουργικά σταθερό». Τι σημαίνει αυτό για τη συρμάτινη ράβδο κατά τη διαδικασία συγκόλλησης και γιατί πρέπει να αλλάξουμε;
Α: Η εξέλιξη από το Hastelloy B-2 στο B-3 αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο στον μεταλλουργικό σχεδιασμό, αντιμετωπίζοντας συγκεκριμένα μια κρίσιμη αδυναμία στο κράμα B-2 κατά τη συγκόλληση και τη θερμική έκθεση.
Το πρόβλημα B-2 (Τάξη και ευθραυστότητα):
Το Hastelloy B-2, αν και εξαιρετικό σε αντοχή στη διάβρωση, υποφέρει από δύο σημαντικά προβλήματα που σχετίζονται με την υψηλή περιεκτικότητά του σε μολυβδαίνιο (περίπου. 28%):
Σύντομη-Ταξινόμηση εύρους: Όταν το B-2 εκτίθεται σε θερμοκρασίες στην περιοχή από 550 μοίρες F έως 850 βαθμούς Φ (290 μοίρες έως 455 μοίρες ) – κάτι που μπορεί εύκολα να συμβεί κατά τη συγκόλληση πολλαπλών διελεύσεων ή την ανακούφιση τάσης – τα άτομα αναδιατάσσονται σε μια διατεταγμένη δομή πλέγματος. Αυτή η «παραγγελία» κάνει το κράμα εξαιρετικά σκληρό και εύθραυστο. Μια συρμάτινη ράβδος ή μια απόθεση συγκόλλησης που αντιμετωπίζει αυτό γίνεται επιρρεπής σε καταστροφικές ρωγμές υπό πίεση.
Κατακρήμνιση καρβιδίου: Το B-2 ήταν επιρρεπές στην κατακρήμνιση καρβιδίων και διαμεταλλικών φάσεων (όπως η φάση Mu) στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα, μειώνοντας περαιτέρω την ολκιμότητα.
Η λύση B-3:
Το Hastelloy B-3 αναδιατυπώθηκε ειδικά (με ελεγχόμενες προσθήκες σιδήρου και χρωμίου και προσαρμογές στην επεξεργασία) για να επιβραδύνει δραστικά την κινητική αυτής της αντίδρασης παραγγελίας. Πρακτικά:
Για τη συρμάτινη ράβδο: Η συρμάτινη ράβδος B-3 παραμένει όλκιμο ακόμα κι αν αντιμετωπίζει θερμικές εκδρομές κατά την αποθήκευση ή την κατασκευή. Αντιστέκεται στην ευθραυστότητα που θα μπορούσε να προκύψει στο Β-2 εάν το σύρμα θερμανόταν κατά λάθος.
Για την κατάθεση συγκόλλησης: Όταν απλώνετε ένα σφαιρίδιο με σύρμα B-3, το μέταλλο συγκόλλησης και η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα-είναι πολύ πιο ανθεκτικά στην παραγγελία. Αυτό σημαίνει ότι το συγκολλημένο εξάρτημα διατηρεί την ολκιμότητα και τη σκληρότητά του χωρίς να απαιτείται ανόπτηση διαλύματος μετά τη συγκόλληση για την αποκατάσταση των ιδιοτήτων.
Το αποτέλεσμα: Η μετάβαση σε σύρμα B-3 παρέχει ένα ευρύτερο παράθυρο επεξεργασίας, μειώνει τον κίνδυνο ρωγμής της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα-και διασφαλίζει την ακεραιότητα της συγκόλλησης σε κατάσταση συγκόλλησης, ιδιαίτερα σε εξοπλισμό που λειτουργεί εντός του κρίσιμου εύρους θερμοκρασίας όπου το B-2 θα μπορούσε να είναι εύθραυστο.
2. Υπηρεσία υδροχλωρικού οξέος: Στην υπηρεσία αζεοτροπικού HCl πάνω από το σημείο βρασμού, γιατί η συρμάτινη ράβδος Hastelloy B-3 είναι η προτιμώμενη επιλογή για συγκόλληση και πώς αντιστέκεται στον συγκεκριμένο μηχανισμό διάβρωσης;
Ε: Κατασκευάζουμε έναν αντιδραστήρα για το χειρισμό αζεοτροπικού υδροχλωρικού οξέος (περίπου. 20% HCl) στους 150 βαθμούς . Γνωρίζουμε ότι το Β-3 είναι το βασικό μέταλλο. Αλλά για τη συγκόλληση, μας έχουν προσφερθεί σύρματα πλήρωσης C-276 και B-3. Γιατί πρέπει να επιμείνουμε στη συρμάτινη ράβδο B-3 για αυτό το συγκεκριμένο περιβάλλον;
Α: Στην υπηρεσία αζεοτροπικού HCl σε υψηλές θερμοκρασίες, η επιλογή του μετάλλου πλήρωσης είναι απολύτως κρίσιμη. Η χρήση ενός πληρωτικού C-276 σε βασικό μέταλλο Β-3 θα δημιουργούσε μια ζώνη συγκόλλησης "μεικτού μετάλλου" που θα μπορούσε να αποτύχει γρήγορα. Να γιατί η συρμάτινη ράβδος B-3 είναι αδιαπραγμάτευτη:
Ο Μηχανισμός Διάβρωσης: Αναγωγικό Οξύ έναντι Οξειδωτικού Οξέος
Το Hastelloy B-3 έχει σχεδιαστεί για «μείωση» περιβαλλόντων, όπως το καθαρό υδροχλωρικό οξύ. Η υψηλή περιεκτικότητά του σε μολυβδαίνιο (28-30%) παρέχει εξαιρετική αντοχή στην ομοιόμορφη διάβρωση σε HCl. Έχει σκόπιμα χαμηλό χρώμιο και σίδηρο για να αποτρέψει την ταχεία επίθεση στη μείωση των οξέων.
Το Hastelloy C-276 έχει σχεδιαστεί για «οξειδωτικά» περιβάλλοντα (όπως αυτά που περιέχουν ιόντα σιδήρου ή χαλκού ή χλώριο). Βασίζεται στο χρώμιο (15%) για την προστασία του.
Το σενάριο της αποτυχίας:
Εάν συγκολλήσετε ένα δοχείο B-3 με σύρμα πλήρωσης C-276:
Η ζώνη αραίωσης: Η δεξαμενή συγκόλλησης γίνεται ένα μείγμα από B-3 (χαμηλό Cr, υψηλό Mo) και C-276 (υψηλό Cr, υψηλό Mo). Η προκύπτουσα κατάθεση έχει ενδιάμεση περιεκτικότητα σε χρώμιο.
Το Ηλεκτροχημικό Κύτταρο: Στο καθαρό, ζεστό υδροχλωρικό οξύ (ένα αναγωγικό οξύ), το χρώμιο είναι στην πραγματικότητα επιζήμιο. Το χρώμιο στο τμήμα C{3}}276 της συγκόλλησης διαλύεται γρήγορα. Αυτό δημιουργεί ένα γαλβανικό στοιχείο όπου το βασικό μέταλλο Β-3 χωρίς χρώμιο-είναι καθοδικό και το μέταλλο συγκόλλησης που περιέχει χρώμιο είναι ανοδικό. Η ραφή συγκόλλησης διαλύεται κατά προτίμηση.
Επίθεση με μαχαίρι-Γραμμή: Θα παρατηρούσατε ταχεία, σοβαρή διάβρωση ακριβώς κατά μήκος της ραφής συγκόλλησης, η οποία ενδέχεται να οδηγήσει σε διαρροή εντός εβδομάδων.
Γιατί κερδίζει το καλώδιο B-3:
Χρησιμοποιώντας την αντίστοιχη συρμάτινη ράβδο B-3 διασφαλίζει ότι η απόθεση συγκόλλησης έχει την ίδια χαμηλή-χημεία σε χρώμιο και υψηλή περιεκτικότητα σε μολυβδαίνιο με το βασικό μέταλλο. Ολόκληρος ο σύνδεσμος παρουσιάζει ομοιόμορφη επιφάνεια με το οξύ, αντιστέκεται στον ομοιόμορφο μηχανισμό διάβρωσης χωρίς να εισάγει γαλβανική ασυμβατότητα.
3. Ψυχρή κεφαλή και μορφοποίηση: Ποιες είναι οι ειδικές απαιτήσεις για την κατασκευή συρμάτινων ράβδων Hastelloy B-3 που προορίζονται για συνδετήρες ψυχρής κεφαλής (παξιμάδια, μπουλόνια, ροδέλες) σε διαβρωτικά περιβάλλοντα;
Ε: Κατασκευάζουμε συνδετήρες για τη βιομηχανία χημικής επεξεργασίας. Πρέπει να παράγουμε μπουλόνια από Hastelloy B-3 συρμάτινο ράβδο. Ποιες ειδικές μεταλλουργικές συνθήκες και φινιρίσματα επιφάνειας πρέπει να έχει η συρμάτινη ράβδος για να επιβιώσει στην ψυχρή πορεία χωρίς ρωγμές, δεδομένου του πόσο σκληραίνει αυτό το κράμα;
Α: Η παραγωγή συνδετήρων από τη Hastelloy B-3 μέσω ψυχρής κεφαλής είναι δύσκολη λόγω του γρήγορου ρυθμού σκληρύνσεως του κράματος. Η συρμάτινη ράβδος πρέπει να παρέχεται σε πολύ συγκεκριμένη κατάσταση για να επιβιώσει στη διαδικασία.
Ακολουθούν οι κρίσιμες απαιτήσεις για τη συρμάτινη ράβδο ψυχρής κατεύθυνσης:
Η συνθήκη: "Ανατρεπτική ποιότητα" και η λύση που αναπτύχθηκε:
Η συρμάτινη ράβδος πρέπει να παρέχεται στην κατάσταση ανόπτησης με διάλυμα-την πιο μαλακή δυνατή κατάσταση. Αυτό σημαίνει ότι έχει θερμανθεί πάνω από 1060 βαθμούς και έχει σβήσει γρήγορα για να διαλυθούν όλα τα ιζήματα και να επιτευχθεί μια πλήρως ανακρυσταλλωμένη, ισοαξονισμένη δομή κόκκων.
Πρέπει να βαθμολογείται ειδικά ως "ποιότητα ψυχρής κατεύθυνσης", πράγμα που συνεπάγεται αυστηρό έλεγχο της εσωτερικής ευστάθειας (χωρίς υποεπιφανειακά εγκλείσματα ή σωλήνες) που θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως αυξητές του στρες κατά τη διάρκεια της ανατροπής.
Κατάσταση Επιφάνειας: Το "Scalped" ή "Peeled" Finish:
Αυτός είναι ο πιο κρίσιμος παράγοντας. Τυχόν επιφανειακά ελαττώματα στις ραφές της συρμάτινης ράβδου-, στους γύρους, στα σημάδια της μήτρας ή στην απανθράκωση (αν και ο απουδατάνθρακας είναι λιγότερο σημαντικός για τα κράματα νικελίου)-θα ανοίξει σαν φερμουάρ κατά τη διάρκεια της ψυχρής πορείας.
Για τους συνδετήρες, η συρμάτινη ράβδος πρέπει να έχει ξεφλουδισμένη ή γειωμένη επιφάνεια. Αυτή η μηχανική αφαίρεση του εξωτερικού στρώματος εξαλείφει όλες τις επιφανειακές ατέλειες, παρέχοντας μια άψογη επιφάνεια που μπορεί να αντέξει τις τάσεις εφελκυσμού του στεφάνου της κεφαλής.
Λίπανση και επιστρώσεις:
Η συρμάτινη ράβδος παρέχεται συνήθως με μια εξειδικευμένη επίστρωση φορέα λιπαντικού (συχνά οξαλικό ή εξειδικευμένο πολυμερές) που βοηθά στην έλξη του σύρματος μέσα από τις μήτρες και υποστηρίζει το μέταλλο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας υψηλής- καταπόνησης.
Έλεγχος μεγέθους κόκκων:
Το μέγεθος των κόκκων πρέπει να ελέγχεται (συνήθως ASTM 5 ή λεπτότερο). Μια υπερβολικά χονδροειδής δομή κόκκων μπορεί να οδηγήσει σε αποτέλεσμα "φλοιού πορτοκαλιού" στην κεφαλή του μπουλονιού ή ακόμη και σε ρωγμές στα όρια των κόκκων υπό την πίεση της κεφαλής.
Δημοσίευση-Θεωρήσεις διαμόρφωσης:
Ακόμη και με τέλεια προετοιμασμένη συρμάτινη ράβδο, η διαδικασία κρύου κεφαλής θα λειτουργήσει-σκληρύνοντας την κεφαλή και το στέλεχος. Για συνδετήρες που απαιτούν ολκιμότητα ή ειδικές μηχανικές ιδιότητες, μπορεί να απαιτείται ανόπτηση του τελικού μπουλονιού μετά{2}}διαμόρφωσης για να μαλακώσει πριν από το σπείρωμα ή την τελική χρήση.
4. Διαδικασία σύρματος: Πώς η υψηλή περιεκτικότητα σε μολυβδαίνιο του Hastelloy B-3 επηρεάζει τη διαδικασία τραβήγματος σύρματος και ποιες εξειδικευμένες τεχνικές χρησιμοποιούνται για την παραγωγή συρμάτινου ράβδου λεπτής διαμέτρου;
Ε: Προσπαθούμε να τραβήξουμε το σύρμα Hastelloy B-3 σε διάμετρο 0,5 mm για χρήση ως σύρμα επένδυσης θερμοστοιχείου. Συνεχίζουμε να έχουμε σπασίματα. Οι τυπικές μας τεχνικές σχεδίασης από ανοξείδωτο χάλυβα δεν λειτουργούν. Τι είναι μοναδικό στο σχέδιο αυτού του κράματος;
Α: Η σχεδίαση Hastelloy B-3 σε λεπτές διαμέτρους είναι απόδειξη της μεταλλουργίας ακριβείας. Η υψηλή περιεκτικότητα σε μολυβδαίνιο (περίπου. 28%) που προσδίδει στο B-3 την εξαιρετική του αντοχή στη διάβρωση, το καθιστά επίσης εφιάλτη τη σχεδίαση εάν δεν τον χειριστεί σωστά. Πιθανότατα αντιμετωπίζετε κατάγματα "διάσπασης της κεντρικής γραμμής" ή "κύπελλου-και κώνου" λόγω των χαρακτηριστικών ταχείας σκληρύνσεως του κράματος.
Εδώ είναι οι εξειδικευμένες τεχνικές που απαιτούνται:
Η πρόκληση "Συχνότητα ανόπτησης": B-3 σκληραίνουν πολύ πιο γρήγορα από τον ανοξείδωτο χάλυβα. Δεν μπορείτε απλά να ξετυλίξετε ένα μεγάλο μήκος και να το τραβήξετε μέσα από 10 μήτρες σε ένα μόνο πέρασμα. Πρέπει να χρησιμοποιήσετε μια διαδικασία με ενδιάμεσα βήματα ανόπτησης διαλύματος.
Διαδικασία:Σχεδιάστε μια μικρή μείωση, ανόπτηση, σχεδίαση ξανά, ανόπτηση. Για λεπτό σύρμα, μπορεί να περάσετε από 5-10 κύκλους ανόπτησης. Το σύρμα πρέπει να ανόπτεται σε προστατευτική ατμόσφαιρα (φωτεινή ανόπτηση) για να αποφευχθεί η οξείδωση, καθώς η κλίμακα οξειδίου θα καταστρέψει τις λεπτές μήτρες.
Γεωμετρία μήτρας (ο παράγοντας "K"): Οι τυπικές μήτρες από ανοξείδωτο χάλυβα έχουν μια συγκεκριμένη γωνία μείωσης (η "γωνία μήτρας"). Για κράματα με υψηλό-μολυβδαίνιο όπως το B-3, η γωνία μήτρας πρέπει να βελτιστοποιηθεί. Εάν η γωνία είναι πολύ απότομη, η μεμβράνη λίπανσης σπάει και το σύρμα συγκολλάται στη μήτρα. Εάν είναι πολύ ρηχό, έχετε περιττή εργασία και υπερβολική παραγωγή θερμότητας. Μια μικρότερη γωνία μήτρας χρησιμοποιείται συχνά για να κατανεμηθεί η παραμόρφωση πιο ομοιόμορφα και να μειωθεί η κεντρική έκρηξη.
Η λίπανση είναι κρίσιμη: Τα λιπαντικά με βάση το τυπικό λάδι-μπορεί να διασπαστούν υπό την ακραία πίεση που δημιουργείται από το σχέδιο B-3. Χρειάζεστε λιπαντικά βαρέως-χωρίς χλώριο ακραίας πίεσης (EP) ή εξειδικευμένα ξηρά σαπούνια που δημιουργούν ένα στιβαρό φιλμ στεατικού ψευδαργύρου ή δισουλφιδίου του μολυβδαινίου.
Έλεγχος τάσης: Το B-3 έχει ένα στενό παράθυρο μεταξύ διαρροής και αντοχής σε εφελκυσμό αφού σκληρυνθεί. Η πίσω τάση και η μπροστινή τάση στον πάγκο έλξης πρέπει να ελέγχονται με ακρίβεια. Υπερβολική ένταση, και λύνετε το σύρμα, προκαλώντας λαιμό και σπάσιμο.
Δοκιμή υπερήχων (για ανίχνευση σπασίματος): Σε σχεδίαση λεπτού σύρματος,-οι δοκιμές δινορευμάτων ή υπερήχων χρησιμοποιούνται για να ανιχνεύσουν αμέσως τους παραμικρούς γύρους ή ραφές, σταματώντας τη γραμμή πριν συμβεί ένα πλήρες σπάσιμο.
Η επιτυχία στο τράβηγμα του σύρματος B-3 απαιτεί μια συνεργασία με ένα μύλο που κατανοεί αυτές τις αποχρώσεις και διαθέτει τους κλιβάνους ανόπτησης και τη μηχανική μήτρας ειδικά βαθμονομημένες για κράματα νικελίου-μολυβδαινίου.
5. Αποστράγγιση και αφαίρεση αλάτων: Μετά την ανόπτηση της συρμάτινης ράβδου Hastelloy B-3, ποια είναι η σωστή χημεία τουρσί για να αφαιρέσετε την κλίμακα του οξειδίου χωρίς να προσβάλετε το βασικό μέταλλο ή να προκαλέσετε ενδοκοκκώδη προσβολή;
Ε: Ανοπτάμε το Hastelloy B-3 συρμάτινο ράβδο σε φούρνο με ατμόσφαιρα αέρα (δεν έχουμε φωτεινό ανόπτη). Η ζυγαριά είναι ανθεκτική. Το τυπικό τουρσί νιτρικού-υδροφθορικού οξέος για ανοξείδωτο χάλυβα δεν λειτουργεί καλά και ανησυχούμε για το υπερβολικό τουρσί. Ποιο είναι το κατάλληλο μείγμα οξέος για το Β-3;
Α: Έχετε εντοπίσει ένα κρίσιμο πρόβλημα. Η κλίμακα οξειδίου στο Hastelloy B-3 είναι χημικά διαφορετική από την κλίμακα από ανοξείδωτο χάλυβα και η χρήση λάθος τουρσί μπορεί είτε να μην καθαρίσει το σύρμα είτε, χειρότερα, να διαβρώσει τα όρια των κόκκων, καταστρέφοντας τις μηχανικές του ιδιότητες.
Η φύση της κλίμακας B-3:
Επειδή το B-3 είναι ένα κράμα νικελίου-μολυβδαινίου με πολύ χαμηλό χρώμιο, η κλίμακα που σχηματίζεται κατά την ανόπτηση με αέρα είναι πλούσια σε οξείδια νικελίου και οξείδια μολυβδαινίου. Αυτά τα οξείδια είναι πιο σκληρά και πιο πυρίμαχα από τα οξείδια του χρωμίου στον ανοξείδωτο χάλυβα. Το τυπικό μείγμα νιτρικού-HF που χρησιμοποιείται για ανοξείδωτο είναι πολύ ήπιο για να διασπάσει αποτελεσματικά τα οξείδια του μολυβδαινίου.
Η συνιστώμενη διαδικασία τουρσί:
Βήμα 1: Το λουτρό οξειδωτικού αλατιού (Κλιματισμός):
Πριν από την όξινη αποξήρανση, η συρμάτινη ράβδος Β-3 τυπικά απαιτεί ένα λουτρό τηγμένου αλατιού (που συχνά περιέχει υδρίδιο του νατρίου ή οξειδωτικά άλατα). Το σύρμα βυθίζεται σε λιωμένο αλάτι στους 400-500 βαθμούς περίπου.
Σκοπός:Αυτό μετατρέπει χημικά τα πυρίμαχα οξείδια του νικελίου-μολυβδαινίου σε κατώτερα οξείδια που είναι πιο διαλυτά στο οξύ. «Προϋποθέτει» ή «σπάει» τη ζυγαριά.
Βήμα 2: Το οξύ τουρσί:
Μετά από το λουτρό αλατιού και το σβήσιμο του νερού (που πλήττει θερμικά την κλίμακα), το σύρμα βυθίζεται σε ένα συγκεκριμένο μείγμα οξέος.
Ο τύπος: Ένα διάλυμα θειικού οξέος (H2SO4) είναι συχνά πιο αποτελεσματικό από το νιτρικό-HF για το Β-3. Τυπικά, χρησιμοποιείται ένα διάλυμα θειικού οξέος 10-20% που θερμαίνεται στους 60-80 βαθμούς.
Γιατί όχι Nitric-HF; Το νιτρικό οξύ είναι ένα οξειδωτικό οξύ. Θυμηθείτε, το B-3 έχει σχεδιαστεί γιααναγωγικόςπεριβάλλοντα. Η έκθεση της γυμνής επιφάνειας B-3 σε ισχυρό οξειδωτικό νιτρικό οξύ μπορεί στην πραγματικότητα να προκαλέσει ενδοκοκκώδη επίθεση ή να παθητοποιήσει την επιφάνεια με τρόπο που εμποδίζει τον περαιτέρω καθαρισμό. Το υδροφθορικό οξύ επιτίθεται στο μολυβδαίνιο, αλλά εάν η αναλογία είναι μειωμένη, κινδυνεύετε να χαράξετε τα όρια των κόκκων.
Αναστολείς:
Στο θειικό οξύ προστίθενται συχνά εμπορικοί αναστολείς αποξίδωσης για να διασφαλιστεί ότι μόνο η ζυγαριά προσβάλλεται και το βασικό μέταλλο προστατεύεται.
Ο κίνδυνος "υπερβολικού-τουρσίματος":
Εάν αφήσετε το B-3 σε ένα επιθετικό τουρσί για πολύ καιρό ή εάν το οξύ είναι πολύ ζεστό, θα επιτεθείτε κατά προτίμηση στις περιοχές που έχουν εξαντληθεί το μολυβδαίνιο (πιθανότατα τα όρια των κόκκων). Αυτό οδηγεί σε μια τραχιά, «ασαφή» επιφάνεια και πιθανή διακοκκώδη ρωγμή κατά τη διάρκεια της επακόλουθης έλξης του σύρματος.
Σύσταση:
Εάν δεν μπορείτε να εγκαταστήσετε μια γραμμή κλιματισμού λουτρού αλατιού, πρέπει να προμηθευτείτε τη συρμάτινη ράβδο B-3 από ένα μύλο που εκτελεί φωτεινή ανόπτηση (σε κλίβανο ελεγχόμενης ατμόσφαιρας με υδρογόνο ή αργό). Αυτό παράγει μια καθαρή, χωρίς οξείδια επιφάνεια που δεν απαιτεί τουρσί, εξαλείφοντας πλήρως τον κίνδυνο και διατηρώντας την ακεραιότητα της επιφάνειας του σύρματος για την κατάντη διαμόρφωση.
