П1: У индустријским применама, никл 200 и никл 201 изгледају скоро идентично. Која је једина најкритичнија металуршка разлика која приморава инжењере да бирају једно у односу на друго, посебно у окружењима са високим{4}температурама?
О: Док су и никл 200 (УНС Н02200) и никл 201 (УНС Н02201) комерцијално чисте легуре никла са одличном отпорношћу на корозију, садржај угљеника је главна разлика која диктира њихову примену, посебно у погледу температуре.
Никл 200 садржи садржај угљеника до 0,15%.
Никл 201 је верзија са "ниским-угљеником", са максималним садржајем угљеника од 0,02%.
Ова разлика може изгледати незнатна на папиру, али је критична у пракси због феномена познатог као графитизација.
На повишеним температурама (обично изнад 315 степени или 600 степени Ф), угљеник присутан у никлу 200 постаје нестабилан. Временом се може исталожити из чврстог раствора и формирати графитне филмове на границама зрна. Овај процес, који се назива графитизација, кртља материјал. Компонента која је некада била дуктилна и јака може изненада да пукне или поквари под стресом јер су границе зрна ефикасно "залепљене" крхким графитом.
Никл 201, са драстично смањеним садржајем угљеника, практично елиминише ризик од графитизације. Стога је правило индустрије јасно:
Користите Ницкел 200 за апликације испод 315 степени (нпр. каустични испаривачи на умереним температурама, опрема за прераду хране).
Увек наведите никл 201 за било коју примену која укључује дуготрајно излагање температурама изнад 315 степени. Ово чини Ни 201 стандардним избором за компоненте као што су посуде хемијских реактора, цеви за прегрејаче и прскалице у -каустичним срединама са високим температурама.
Штавише, овај низак садржај угљеника даје Ни 201 супериорну отпорност на интергрануларни напад (сензибилизацију) у одређеним сценаријима заваривања, што га чини материјалом који је попустљивији за производњу.
П2: Пројектујемо систем испаривача каустичне соде (натријум хидроксида). Окружење укључује високу-концентрацију НаОХ на повишеним температурама. Зашто је никл 201 референтни материјал за ову специфичну примену, и где не успева?
О: Никл 201 се широко сматра врхунским грађевинским материјалом за руковање каустичном содом, посебно у производњи саме каустичне соде (хлор-алкална индустрија). Његова надмоћ у овој области је последица јединствене комбинације фактора:
Отпорност на пуцање од корозије од каустичног стреса (СЦЦ): Нерђајући челици, посебно аустенитни разреди као што су 304 и 316, подложни су каустичном СЦЦ на повишеним температурама и концентрацијама. Никл 201, будући да је чиста легура никла, не садржи гвожђе као свој примарни састојак и има кубичну структуру{4}}центрисану на лице која је сама по себи отпорна на ову врсту пуцања.
Формирање заштитног оксидног слоја: Никл формира танак, жилав и заштитни слој никл оксида на својој површини. У каустичним срединама, овај слој је стабилан и спречава даљу брзу корозију, што доводи до веома ниских, предвидљивих стопа корозије.
Високо{0}}Компатибилност на високим температурама: Као што је објашњено у претходном питању, низак садржај угљеника Ни 201 обезбеђује да остане дуктилан и отпоран на кртљење на повишеним температурама (често 150-200 степени или више) које се користе у каустичном испаравању ради повећања концентрације.
Где то "не успева" или захтева опрез?
Отпорност Ни 201 на корозију у великој мери зависи од окружењачистакаустичан.
Присуство оксидатора: Ако је каустична струја контаминирана јаким оксидационим агенсима као што су хлорати, хипохлорит или јони тешких метала (нпр. бакар, гвожђе), заштитни оксидни слој се може разбити, што доводи до убрзане и тешке локализоване корозије.
Политионске киселине: Иако нису уобичајене у чистој каустичкој служби, ако се уведу једињења сумпора, Ни 201 може да пати.
Прозрачивање: Иако су генерално добри, раствори за каустику са високим степеном аерације (-засићени кисеоником) могу повећати стопу корозије у поређењу са де-аерираним.
Укратко, за чиста или високе{0}}нагризајуће средине при високим температурама и концентрацијама, никл 201 нуди неупоредиву комбинацију отпорности на корозију и механичког интегритета.
П3: Ми смо произвођач који је нови у заваривању никла 201. Чули смо да је „осетљив“ у поређењу са нерђајућим челиком. Које су најчешће замке при заваривању Ни 201 и које специфичне процедуре гарантују чврст,-завар отпоран на корозију?
О: У праву сте; заваривање никла 201 захтева другачију дисциплину од заваривања нерђајућег челика. Није нужно теже, али мање опрашта лоше праксе. Примарни циљ је да се одржи чистоћа материјала и отпорност на корозију, избегавајући контаминацију која може довести до пуцања или кртости.
Ево најчешћих замки и процедура које гарантују квалитетан завар:
Уобичајене замке:
Порозност: Никл има високу растворљивост за гасове у растопљеном стању, али како се учвршћује, ова растворљивост нагло опада. Ако је заштита неадекватна, гасови (посебно кисеоник, азот и водоник) су заробљени, формирајући порозност.
Вруће пуцање: Легуре никла су подложне врућем пуцању (пуцању при очвршћавању) ако су присутне нечистоће као што су сумпор, фосфор, олово или метали ниске{0}}тачке{1}}тачке{1}}.
Губитак дуктилности: Контаминација угљеником (нпр. од масти или уља) може довести до таложења карбида у зони -захваћеној топлотом, смањујући отпорност на корозију и дуктилност.
Основни поступци заваривања („Правила“):
Пажљиво чишћење (Правило број 1): Подручје заваривања и додатни метал морају бити хируршки чисти. Уклоните сву маст, уље, боју, прљавштину и мастило за обележавање помоћу растварача-без халогена (као што је ацетон). Оксидне слојеве треба уклонити механичким путем (жичана четка од нерђајућег челикапосвећен само никлуили брушење) непосредно пре заваривања.
Строга одвајање материјала: Користите алате (четке, брусилице) који никада нису коришћени на челику. Честице гвожђа и челика могу контаминирати површину никла и довести до проблема са корозијом.
Одговарајући заштитни гас: Користите мешавине 100% аргона или аргона{1}}хелијума. Обезбедите адекватан проток гаса и користите гасно сочиво да бисте побољшали покривеност. Пратећи штитници могу бити неопходни за сложене геометрије или критичне примене да би заштитили расхладни завар и зону{4}}захваћену топлотом од оксидације.
Избор метала за пуњење: Тачан додатни метал је типично ЕРНи-1. Ово пунило је посебно дизајнирано за заваривање никла 200 и 201 и садржи деоксидансе (као што су титан и алуминијум) за борбу против порозности.
Контрола уноса топлоте: Користите мали унос топлоте. Пожељна је техника "стрингер беад" са минималним ткањем. Прекомерна топлота може да доведе до раста зрна, врућег пуцања и шире зоне{2}}захваћене топлотом. Интерпасс температуре треба да буду релативно ниске (испод 150 степени Ф / 65 степени).
Покретање лука: Користите -почетак високе фреквенције или почетак гребања на картици за искључивање-. Немојте ударати у лук на површини матичног материјала, јер то ствара малу, контаминирану тачку која може бити место за иницирање пукотина.
Третирајући Ни 201 са поштовањем које захтева-посебно у погледу чистоће-произвођачи могу да произведу шавове који су јаки и отпорни на корозију-као и основни метал.
П4: Осим индустрије хемијских процеса, у којим другим високотехнолошким-индустријама или специјализованим индустријама је никл 201 неопходан и зашто је његов профил имовине јединствен за њих?
О: Док је индустрија каустике њена најпознатија примена, јединствена комбинација својстава-високе чистоће, контролисаног термичког ширења, магнетних карактеристика и отпорности на корозију-Ницкел 201 га чини критичним у неколико других сектора високе технологије-.
Електроника и ваздухопловство:
Примена: Компоненте у електронским уређајима, као што су кућишта батерија за свемирске и сателитске апликације и делови за ракетне моторе и потиснике.
Зашто Ни 201? Може се лако формирати и дубоко-уцртати у сложене облике. Његов контролисани коефицијент термичког ширења помаже у управљању термичким напрезањима када се споји са другим материјалима као што су керамика или стакло у електронским пропусним каналима и херметички затвореним компонентама. Његова способност да одржи дуктилност на криогеним температурама је такође огромна предност за системе горива у ваздухопловству.
Производња соде{0}}кречног стакла (замена за платину):
Примена: Мешалице, заштитне цеви за термопарове и опрема за руковање растопљеним сода{0}}кречним стаклом.
Зашто Ни 201? Истопљено стакло је веома корозивно за већину метала. Никл 201 показује одличну отпорност на корозију истопљеног сода-кречног стакла, првенствено зато што не ствара лако оксиде који би контаминирали стакло (за разлику од легура на бази гвожђа{4}} које могу да изазову промену боје). То је-исплатива алтернатива платини у многим не-некритичним апликацијама за контакт са стаклом.
Производња синтетичких влакана (преде):
Примена: Спиннеретс и пратећа опрема која се користи за екструдирање синтетичких влакана као што је рајон.
Зашто Ни 201? Вискозни процес за прављење рајона укључује агресивне хемикалије. Ни 201 нуди неопходну отпорност на корозију. Штавише, његова униформна структура и не-нереактивна површина омогућавају производњу влакана са доследним пречником и завршном обрадом површине, што је критично за квалитет текстила.
У овим апликацијама не ради се само о томе да „не рђају“; ради се о чистоћи (избегавање контаминације производа), могућности обликовања и предвидљивим физичким својствима у екстремним условима.
П5: Инжењер је одредио никл 201 за део који ради на 350 степени (660 степени Ф). Која су кључна разматрања механичких својстава која морају узети у обзир у свом дизајну, пошто се та својства значајно разликују од собне температуре?
О: Дизајнирање за услуге на повишеној температури захтева помак у размишљању од дизајна температуре околине. На 350 степени, својства никла 201 су се значајно променила, а дизајн заснован на подацима о собној{3}}температури могао би да доведе до прераног квара.
Ево критичних разматрања за део који ради на 350 степени:
Смањена попустљивост и затезна чврстоћа: Као и већина метала, никл 201 губи снагу како температура расте. Дозвољено пројектовано напрезање (напрезање које компонента може безбедно да поднесе) мора бити смањено. Инжењер мора консултовати АСМЕ кодекс котла и посуде под притиском (или релевантног локалног стандарда) за максимално дозвољене вредности напрезања на 350 степени. Ове вредности су знатно ниже него на собној температури.
Пузање и стрес-Руптура: Ово је можда најважније разматрање. На 350 степени, никл 201 је у температурном опсегу где може да претрпи пузање{4}}временски-зависну пластичну деформацију под сталним оптерећењем, чак и ако је напон испод границе течења материјала.
Инжењер мора узети у обзир не само тренутни напон већ и напрезање које ће се акумулирати током пројектног века компоненте. На пример, вијчани спој може временом изгубити предоптерећење због опуштања пузања.
Дизајн мора да се заснива на подацима о напрезању{0}}о кидању, који вам говоре о нивоу напрезања који ће изазвати квар након одређеног броја сати на тој температури (нпр. 100.000-часовна чврстоћа кидања).
Топлотна експанзија: Никл 201 има релативно висок коефицијент топлотног ширења. У систему који ради на 350 степени, термичко ширење и контракција током циклуса-укључивања и искључивања-могу да генеришу значајна напрезања. Дизајн мора да прихвати овај покрет кроз:
Правилан распоред система цевовода са експанзионим петљама или меховима.
Пажљив дизајн прирубничких спојева и носача опреме како би се омогућио термички раст без претераног-ограничавања компоненте.
Оксидација: Док Ни 201 има добру отпорност на оксидацију, на 350 степени у ваздуху, он ће полако формирати оксидну скалу. За танке делове или компоненте са уским толеранцијама (попут делова инструмента), ово споро скалирање ће можда морати да се размотри током веома дугог века трајања.
Укратко, пројектовање са Ни 201 на 350 степени је временски{2}}проблем пројектовања. Инжењер мора да пређе са једноставних прорачуна чврстоће на анализе које укључују брзину пузања, век трајања напона{4}}окидања и топлотни замор да би обезбедио дугорочан-безбедан рад.
