П1: Какав је хемијски састав плоче Хастеллои Б и како се разликује од каснијих легура Б-серије?
A:Хастеллои Б (често се назива оригинална Хастеллои Б или УНС Н10001) је претходник модернијих легура Б-2 и Б-3. Његов номинални хемијски састав је приближно:Никл (биланс, обично већи или једнак 60%), молибден 26,0–30,0%, гвожђе 4,0–6,0%, хром мањи или једнак 1,0%, манган мањи или једнак 1,0%, силицијум мањи или једнак 1,0%, угљеник мањи или једнаки 0,05%и количине ванадијума, кобалта и волфрама у траговима. У поређењу са каснијим легурама Б-серије, најзначајније разлике су:
Већи садржај гвожђа(4–6% у Б наспрам мање од или једнако 2,0% у Б-2 и 1,5–3,0% у Б-3)
Виши угљеник(Мање или једнако 0,05% у Б у односу на Мање или једнако 0,02% у Б-2 и Мање или једнако 0,01% у Б-3)
Виши силицијум(Мање или једнако 1,0% у Б наспрам Мање или једнако 0,10% у Б-2 и Б-3)
Ови виши нивои гвожђа, угљеника и силицијума чине оригинални Хастеллои Бподложнији таложењу интерметалне фазе(Ни₄Мо, Ни₃Мо) чак и од Б-2, и знатно више од Б-3. Поред тога, већи садржај угљеника повећава ризик од таложења карбида на границама зрна, што може довести до интергрануларне корозије у одређеним срединама.
Хастеллои Б је развијен средином 20. века и био је нашироко коришћен за услуге хлороводоничне киселине. Међутим, његова лоша термичка стабилност током заваривања и топлог обликовања довела је до честих кварова услед кртости и пуцања од корозије под напоном. Ова ограничења довела су до развоја Б-2 (нижи угљеник и силицијум) и касније Б-3 (даље оптимизован садржај гвожђа и термичка стабилност). Данас је оригинална Хастеллои Б плочау великој мери застареои замењен је са Б-2 (који се сам по себи замењује са Б-3) за практично све апликације. Међутим, застарела опрема произведена од Хастеллои Б и даље постоји у старијим хемијским постројењима, линијама за кисељење челика и фармацеутским објектима.
П2: У којим старим апликацијама се још увек може сусрести Хастеллои Б плоча и који су ризици даље употребе?
A:Иако се Хастеллои Б плоча више не производи у великим фабрикама (нпр. Хаинес Интернатионал је укинуо оригинални Б у корист Б-2 1980-их, а Б-2 се сада повлачи за Б-3), застарела опрема произведена од оригиналне Б плоче се и даље може наћи у:
Старији резервоари и реактори за складиштење хлороводоничне киселине– Хемијска постројења изграђена пре 1985. често су користила Хастеллои Б за ХЦл сервис. Неки од ових судова остају у функцији, посебно на мање критичним, ниским температурама (<80°C / 175°F), low‑pressure applications.
Резервоари за кисељење у челичанама– Многе линије за кисељење челика инсталиране 1960-1970-их користиле су Хастеллои Б плочу за облоге резервоара, грејне спирале и поклопце. Оне су углавном замењене или поново обложене, али неке оригиналне Б компоненте су можда и даље у употреби.
Фармацеутски реактори– Неки старији шаржни реактори за синтезе засноване на ХЦл произведени су од Хастеллои Б. Они се обично повлаче из употребе због строжијих захтева за квалитет и чистоћу.
Опрема лабораторије за истраживање– Пилот постројења и лабораторијски реактори из средине 20. века могу да садрже компоненте Хастеллои Б.
Ризици наставка употребе старе Хастеллои Б плоче укључују:
Интерметална фаза кртости– Чак и ако је оригинална производња обављена пажљиво, деценије термичког циклуса (нпр. загревање и хлађење шаржних реактора) могу полако исталожити Ни₄Мо и Ни₃Мо фазе, смањујући дуктилност и чинећи плочу подложном кртом лому. Ово је посебно опасно јер се дешава без видљивих знакова упозорења.
Преципитација карбида– Већи садржај угљеника (мањи или једнак 0,05%) може довести до формирања карбида на граници зрна у зонама заварених спојева на које утиче топлота, чак и на умереним температурама (400–600 степени / 750–1110 степени Ф). Ово узрокује интергрануларну корозију у ХЦл сервису.
Смањена отпорност на корозију у поређењу са савременим легурама– Хастеллои Б има нешто нижи молибден (26–30%) и више гвожђа од Б-2/Б-3, што резултира незнатно већим стопама корозије у концентрованој ХЦл, посебно на температурама изнад 80 степени.
Тешкоћа поправке– Заваривање на старијој Б плочи је изузетно изазовно јер је основни метал можда већ крт, а висок садржај угљеника/силицијума чини нове заварене спојеве склоним пуцању. Многи произвођачи одбијају да заваре оригинални Б.
Препорука:За застарелу Хастеллои Б опрему, редовно испитивање без разарања (ултразвучно праћење дебљине, пенетрант боје за заварене спојеве) је од суштинског значаја. Ако се открије значајан губитак на зиду или пуцање, компоненту треба заменити Б-3 плочом, која је потпуно компатибилна у погледу отпорности на корозију и често се може заварити на постојеће Б компоненте уз одговарајуће прелазне процедуре.
П3: Који су критични изазови заваривања и производње специфични за оригиналну Хастеллои Б плочу?
A:Заваривање и израда оригиналне Хастеллои Б плоче је знатно теже него за Б-2, и много теже него за Б-3. Изазови проистичу из високог садржаја угљеника у легури (мање или једнако 0,05%), високог силицијума (мање или једнако 1,0%) и веће количине гвожђа (4–6%), што све подстиче таложење интерметала и карбида. Кључни изазови укључују:
1. Екстремна осетљивост на интерметалне преципитације (Ни₄Мо, Ни₃Мо):Кинетика падавина у оригиналном Б је много бржа него у Б-2. Излагање температурама у опсегу од 600–900 степени (1110–1650 степени Ф) чак 30–60 секунди може изазвати значајно формирање фаза. Приликом заваривања, зона погођена топлотом (ХАЗ) може достићи ове температуре неколико минута, практично гарантујући одређени степен кртости. Настали губитак дуктилности (издужење може пасти са 30% на<2%) leads to пуцање за ослобађање од стресатоком хлађења или убрзо након сервисирања.
2. Преципитација карбида:Већи садржај угљеника изазива формирање карбида богатих хромом или молибденом (М₆Ц, М₂₃Ц₆) на границама зрна када је плоча изложена 400–800 степени (750–1470 степени Ф). Ова сензибилизација доводи до интергрануларне корозије у ХЦл сервису, где границе зрна првенствено кородирају, узрокујући дезинтеграцију плоче дуж ХАЗ завара.
3. Захтеви за процедуру заваривања (изузетно строги):Да би се штета свела на минимум, заваривачи морају поштовати веома строге параметре:
Унос топлоте мањи или једнак 0,8 кЈ/мм (мањи или једнак 20 кЈ/ин)– чак ниже него за Б-2
Температура између пролаза мања или једнака 100 степени (212 степени Ф)– ниже него за Б-2
Само техника стрингер перле– без ткања
Нема претходног загревања– предгревање би продужило време у осетљивом опсегу
Одговарајући метал за пуњење– ЕРНиМо‑1 (АВС А5.14) је стандардно пунило за оригинални Б, али се данас ретко налази. Неки произвођачи користе ЕРНиМо‑7 (пунило Б-2) као замену, али то захтева пажљиву квалификацију.
4. Термичка обрада након заваривања (ПВХТ):Као и код Б-2, ПВХТ јене препоручује сеосим ако је жарење у пуном раствору (1060–1100 степени / 1940–2010 степени Ф) праћено брзим гашењем водом. Међутим, жарење велике произведене посуде у пуном раствору је често непрактично. Због тога се већина заварених плоча Б користи у завареном стању, са високим ризиком од будућег квара.
5. Вруће обликовање:Топло обликовање Б плоче се данас ретко покушава због ризика од интерметалних таложења. Хладно обликовање је пожељно, али ако смањење хладноће прелази 10–15%, потребно је жарење пуним раствором. Многи произвођачи једноставно одбијају да раде са оригиналном Б плочом.
6. Доступност додатног метала:ЕРНиМо‑1 додатни метал више не производе главни добављачи. Замена са Б-2 или Б-3 додатним металом може да произведе прихватљиве заварене спојеве за некритичне примене, али неусклађеност у саставу (различити нивои гвожђа и угљеника) може довести до галванске корозије на интерфејсу завара.
Практични савети:Ако је потребна поправка или модификација старе Хастеллои Б опреме, пожељнији приступ је даисеците оштећени Б део и заварите уметак плоче Б-3користећи Б-3 додатни метал (ЕРНиМо‑11). Процедура прелазног заваривања треба да буде квалификована, укључујући ригорозно испитивање (АСТМ Г28 интергрануларна корозија, тестови савијања, мапирање тврдоће). У већини случајева, међутим, замена целе компоненте са Б-3 је исплативија од покушаја да се поправи оригинални Б.
П4: Које су карактеристике отпорности на корозију и ограничења Хастеллои Б плоче у поређењу са савременим легурама?
A:Хастеллои Б плоча нуди одличну отпорност на чисту хлороводоничну киселину и друга окружења са јаком редукцијом, али су њене перформансе инфериорне у односу на Б-2 и Б-3 у неколико важних аспеката:
Отпорност на корозију у хлороводоничкој киселини:
| Стање | Хастелој Б | Хастеллои Б-2 | Хастеллои Б-3 |
|---|---|---|---|
| 10% ХЦл, 60 степени (140 степени Ф) | <0.05 mm/year | <0.05 mm/year | <0.05 mm/year |
| 20% ХЦл, кључање (110 степени) | 0,15–0,25 мм/год | 0,10–0,15 мм/год | 0,10–0,15 мм/год |
| 37% ХЦл, 80 степени (175 степени Ф) | 0,30–0,50 мм/год | 0,20–0,30 мм/год | 0,20–0,30 мм/год |
| 10% ХЦл + 200 ппм Фе³⁺, 80 степени | >2,0 мм/годишње (питтинг) | 0,50–1,0 мм/год | 0,50–1,0 мм/год |
Већи садржај гвожђа и угљеника у оригиналном Б благо погоршава његове перформансе, посебно у присуству оксидирајућих нечистоћа (Фе³⁺, Цу²⁺, растворени кисеоник). Б је такође подложнији питтинг у зонама стагнирања или са ниским протоком.
Ограничења (заједничка за све легуре Б-серије):
Напад оксидирајућом киселином– Б плоча јенеприкладан for nitric acid, chromic acid, concentrated sulfuric acid (>90%) или било које окружење које садржи оксидирајуће врсте. Стопе корозије могу да пређу 5 мм годишње.
Интергрануларни напад– Због таложења карбида, Б плоча може да претрпи интергрануларну корозију у зонама заварених спојева под утицајем топлоте, чак и при релативно благој употреби ХЦл. Ово је мањи проблем са Б-2 и Б-3 због нижег садржаја угљеника.
Температурна ограничења– Изнад 150 степени (300 степени Ф) у концентрованој ХЦл, чак и Б плоча кородира неприхватљивом брзином. За више температуре потребан је тантал или цирконијум.
Практичне импликације:За застарелу опрему са плочама Б, корисни преостали век трајања може се проценити на следећи начин:
Мерење стварне дебљине зида (ултразвучно испитивање)
Извлачење купона корозије (ако је могуће) и тестирање у стварном процесном флуиду
Уз претпоставку стопе корозије од 0,2–0,3 мм/годишње за умерену употребу ХЦл
Ако је преостала дебљина зида мања од минимума потребног за задржавање притиска плус додатак за корозију од 3–6 мм, треба планирати замену.
Поређење са савременим легурама:За нову опрему, Б-3 плоча нуди идентичну (или мало бољу) отпорност на корозију у смањењу киселина, много бољу термичку стабилност и лакшу заварљивост. Разлика у трошковима између Б и Б-3 је занемарљива с обзиром на уштеде у производњи. Дакле, оригинални Хастеллои Б јеникада није прецизирано за нове пројекте.
П5: Који стандарди и захтеви за тестирање се примењују на застарелу Хастеллои Б плочу, и како би је требало проценити за континуирану употребу?
A:Пошто се оригинална Хастеллои Б плоча више не производи, не постоје активни АСТМ стандарди за нову производњу. Међутим, застарели материјал се и даље може проценити и поново квалификовати за континуирану употребу користећи историјске стандарде и савремене методе тестирања:
Историјски стандарди (за референцу):
АСТМ Б333 (пре ревизија из 1985.)– Оригинална спецификација за плочу од легуре никла-молибдена (укључена Хастеллои Б као разред Н10001)
АСМЕ СБ‑333 (претходне ревизије)– Верзија АСМЕ кода
АМС 5549– Спецификација материјала за ваздухопловство за Хастеллои Б лим и плочу (застарело)
Тестирање за континуирану процену услуге застареле Б плоче:
Позитивна идентификација материјала (ПМИ)– Тестирање КСРФ пиштоља да би се потврдило да је легура заиста Хастеллои Б (Ни већи или једнак 60%, Мо 26–30%, Фе 4–6%, Цр мањи или једнак 1%). Ово га разликује од Б-2 (Фе мање од или једнако 2%) и Б-3 (Фе 1,5–3%).
Хемијска анализа (према АСТМ Е1473)– Потпуна лабораторијска анализа за одређивање тачног састава, посебно садржаја угљеника, силицијума и гвожђа. Ово помаже у предвиђању осетљивости на интерметалне и карбидне преципитације.
Испитивање затезања (према АСТМ Е8/Е8М)– Уклоните репрезентативни узорак (ако је могуће) да бисте измерили границу течења, затезну чврстоћу и издужење. Издужење испод 20% (у поређењу са 30% за нови Б) указује на крхкост.
Испитивање тврдоће – Rockwell B or Vickers hardness across the plate thickness. Values >100 HRB (>220 ХВ) сугеришу интерметалне падавине. За застарелу Б плочу, тврдоћа често значајно варира од површине до средњег зида због старења.
Испитивање интергрануларне корозије (АСТМ Г28 метода А) – The most important test for legacy B plate. A sample is exposed to ferric sulfate‑sulfuric acid for 120 hours. Corrosion rate >12 мм/годишње или видљив интергрануларни напад указује на сензибилизацију (карбиди или интерметалне фазе). Ако узорак не успе, плоча није погодна за континуирану употребу ХЦл.
Металографско испитивање– При увећању од 500–1000× испитајте да ли има:
Интерметалне фазе (Ни₄Мо, Ни₃Мо) – појављују се као блокови преципитати на границама зрна
Карбиди (М₆Ц, М₂₃Ц₆) – финији преципитати на границама зрна
Величина зрна (АСТМ 3–5 је типичан за оригинал Б)
Ултразвучно испитивање дебљине (УТ)– Мапирајте целу површину плоче да бисте измерили преосталу дебљину зида и открили унутрашње шупљине, слојеве или сегрегације.
Испитивање пенетрантима течности (ПТ)– Прегледајте све заварене спојеве и подручја високог напрезања на пукотине.
Критеријуми прихватања за наставак службе:
| Параметар | Прихватљиво | Опрез (монитор) | Одбиј (замени) |
|---|---|---|---|
| Издужење | Веће или једнако 25% | 15–25% | <15% |
| Тврдоћа (ХРБ) | Мање или једнако 95 | 95–100 | >100 |
| Г28 стопа корозије | Мање или једнако 10 мм/годишње | 10–15 мм/год | >15 мм/год |
| Интергрануларни напад | Ниједан | Благо (плитко) | Дубоко или континуирано |
| Преостала дебљина зида | Веће или једнако мин. потребно + 3 мм | Веће или једнако мин. потребно |
Препоруке за застарелу опрему Б плоча:
Ако сви тестови прођу (прихватљиво)– Наставити сервис са годишњим поновним прегледом (УТ, ПТ заварених спојева). Пратити процес за оксидацију загађивача.
Ако је било који параметар у опсегу опреза– Смањите радну температуру/притисак, повећајте учесталост прегледа на кварталне и планирајте замену у року од 2–3 године.
Ако је било који параметар у опсегу одбијања– Одмах уклоните из употребе или изолујте. Замена плочом Б-3 је једина сигурна опција.
Важна напомена:Ниједан реномирани произвођач неће извршити веће поправке или модификације на застарели Хастеллои Б плочи због високог ризика од пуцања. Ако опрема захтева значајну поправку, замена је једини разуман начин. За нове пројекте,Хастеллои Б-3 плоча(по АСТМ Б333) треба навести – нуди супериорну термичку стабилност, бољу заварљивост и идентичну отпорност на корозију у редукцији киселина, уз упоредиву цену материјала.
