1. Које су карактеристике Хастеллои Б плоче и како се производи да испуни строге захтеве опреме за хемијску обраду?
Хастеллои Б плоча (УНС Н10665) је равна-ваљана форма производа од легуре никла-молибдена, која се обично дефинише као дебљина од 3/16" (4,76 мм) и више, са ширинама већим од 10" (250 мм). Служи као основни грађевински блок за производњу опреме за хемијске процесе као што су реактори, посуде под притиском, колоне и резервоари.
Дефинисање карактеристика:
Хемијски састав: Номинално 28% молибден, 65% никл, са балансом гвожђа (2% мак) и елемената у траговима. Висок садржај молибдена пружа изузетну отпорност на редукционе киселине, посебно на хлороводоничну киселину на свим концентрацијама и температурама до кључања.
Микроструктура: Потпуно аустенитна (кубична кристална структура-центрирана на лице), која остаје стабилна од криогених температура до опсега жарења. Ова структура пружа одличну формабилност и жилавост.
Профил отпорности на корозију: За разлику од нерђајућег челика који се ослања на хром за пасивизацију, отпорност Б-2 потиче од његове способности да остане у „смањеном“ стању, одолевајући нападима у неоксидирајућим срединама.
Процес производње:
Хастеллои Б плоча се производи у складу са АСТМ Б333 (Стандардна спецификација за плочу, лим и траку од легуре никла-молибдена).
Топљење и пречишћавање: Легура се топи у електролучној пећи, а затим рафинише у посуди за декарбонизацију аргоном кисеоником (АОД) да би се постигла прецизна хемија и уклониле нечистоће. За критичне примене, може да се подвргне додатном пречишћавању путем електро-претопљења шљаке (ЕСР) или вакуумског електролучног поновног топљења (ВАР) да би се побољшала чистоћа и хомогеност.
Ливење ингота: Истопљени метал се лива у инготе тежине неколико тона.
Постављање плоча и кондиционирање: Ингот се вруће ваља у "плочу" (правоугаони средњи облик). Површина плоче је кондиционирана (брушена) како би се уклонили површински недостаци од ливења.
Вруће ваљање (млин за плоче): плоча се поново загрева и пролази кроз млин за реверзну плочу, где се редукује до коначне дебљине. Овај процес захтева значајну силу због високе чврстоће Б-2 на температури.
Жарење раствором: Након топлог ваљања, плоча се жари у раствору равномерним загревањем до 2050 степени Ф - 2150 степен Ф (1120 степени - 1175 степена), а затим се брзо гаси водом. Ово раствара све преципитиране фазе и успоставља оптималну микроструктуру-отпорну на корозију.
Уклањање каменца и кисељење: Термички{0}}обрађена плоча се пескара абразивним средством да би се уклонио примарни каменац, а затим кисели у киселим купатилима да би се уклонио преостали слој оксида и обновила површина отпорна на корозију-.
Завршна обрада и инспекција: Плоча се изравнава, обрезује до коначних димензија и подвргава се ригорозној инспекцији укључујући ултразвучно испитивање унутрашње чврстоће.
2. Приликом производње посуде хемијског реактора од Хастеллои Б плоче, која разматрања заваривања су најважнија да би се спречио „напад ножем-линијом“ у зони{2}}захваћеној топлотом?
Израда посуда под притиском од Хастеллои Б плоче захтева пажљиву контролу заваривања како би се спречио специфичан облик корозије познат као „напад{0}}линија ножа“ – брза, локализована корозија непосредно уз зрно заваривања.
Металуршки изазов:
Као што је разматрано у претходним контекстима, Хастеллои Б-2 је подложна таложењу интерметалних фаза (фаза – Ни₄Мо или Ни₃Мо) када је изложена температурама у опсегу од 1200 степени Ф до 1600 степени Ф (650 степени до 870 степени). Током вишепролазног заваривања дебеле плоче, зона{8}}захваћена топлотом (ХАЗ) више пута пролази кроз овај критични температурни опсег. Ако је хлађење сувише споро, фазе богате молибденом{10}}таложе се на границама зрна, смањујући им отпорност на корозију. Када су изложене хлороводоничкој киселини, ове осетљиве границе зрна су првенствено нападнуте, стварајући дубоки жлеб дуж ивице завара – отуда „напад ножем“.
Критична разматрања заваривања:
Низак унос топлоте: Користите најмању амперажу и највећу могућу брзину кретања да бисте свели на минимум укупан унос топлоте у плочу. Ово смањује ширину ХАЗ и време проведено у опсегу сензибилизације.
Строга контрола температуре међупролаза: За вишепролазне заваре на дебелој плочи, температура основног метала између пролаза завара мора бити строго контролисана, обично испод 200 степени Ф (93 степена). Ово спречава накупљање топлоте које би омогућило продужено излагање опсегу сензибилизације.
Прочишћавање позади: Приликом заваривања коренског пролаза, чишћење унутрашњег дела посуде инертним гасом (аргоном) је од суштинског значаја да би се спречила оксидација (шећерење) корена шава, што ствара оксидне инклузије које могу иницирати корозију.
Избор метала за пуњење: Користите додатни метални материјал одговарајућег састава (ЕР Ни-Мо-7) који испуњава спецификације АВС А5.14. Пунило би требало да има мало измењену хемију да би се побољшала дуктилност метала шава.
Термичка обрада након-заваривања (ПВХТ): За максималну отпорност на корозију, цела произведена посуда треба да се жари раствором (2050 степени Ф након чега следи брзо гашење). Међутим, ово је често непрактично за велика пловила. Као алтернативу, неки произвођачи користе термички стабилнији Хастеллои Б-3 разред, који има знатно спорију кинетику падавина и који је попустљивији током заваривања.
Квалификација процедуре заваривања: Пре заваривања у производњи, мора бити квалификована Спецификација поступка заваривања (ВПС). Ово укључује испитивање корозије (АСТМ Г28 метода А) завареног споја како би се доказало да ЗУТ није сензибилизован.
3. Како се механизам корозије Хастеллои Б плоче разликује у „редукционом“ и „оксидационом“ киселом окружењу, и шта се дешава ако се окружење неочекивано промени?
Разумевање механизма корозије Хастеллои Б плоче захтева разликовање између редукционог и оксидационог окружења, пошто се перформансе легуре драматично разликују у свакој од њих.
Смањујуће окружење (снага легуре):
У редукцији киселина попут хлороводоничне киселине (ХЦл) или сумпорне киселине (Х₂СО₄) при ниским концентрацијама/одсуству оксидатора, корозија се одвија механизмом где се јони водоника редукују у гасни водоник, а метал се раствара као јони. Хастеллои Б-2 се овде истиче јер:
Висок садржај молибдена промовише формирање стабилног, заштитног филма од молибденових оксида и соли који је нерастворљив у редукционим киселинама.
Легура остаје у "активном", али полако кородирајућем стању, са стопама корозије често мањим од 0,1 мм/годишње у кључалој ХЦл.
Оксидирајућа средина (рањивост легуре):
Ако околина садржи оксидирајуће врсте (нпр. растворени кисеоник, гвожђе јоне (Фе³⁺), бакрове јоне (Цу²⁺), азотну киселину или хромну киселину), механизам корозије се драматично мења:
Оксидирајући агенси подижу електрохемијски потенцијал животне средине.
Са овим већим потенцијалом, филм богат молибденом{0}}који штити од редукционих киселина више није стабилан.
Међутим, Хастеллои Б-2 садржи недовољно хрома (1% мак) за формирање пасивног филма од хром-оксида који штити нерђајуће челике у оксидационим киселинама.
Резултат: Легура остаје без икаквог заштитног филма и подвргава се брзој, равномерној корозији или јаком питтингу.
Опасност од неочекиваних промена:
Ово ствара критичан оперативни ризик. Размотрите процесну струју чисте хлороводоничне киселине (редукција). Ако количине гвожђа хлорида (ФеЦл₃) у траговима уђу у струју услед корозије опреме од угљеничног челика узводно, околина постаје оксидирајућа. Хастеллои Б-2, који је радио савршено, изненада ће почети да кородира убрзаном брзином. Због тога је контрола хемије процеса апсолутно неопходна када се користи Б-2. То је такође разлог зашто сродна легура Хастеллои Ц-276 (која садржи хром и волфрам) постоји за окружења која могу да круже између редукционих и оксидационих услова.
4. У производњи стубова великог-пречника или посуда од Хастеллои Б плоче, који су практични изазови у постизању захтеваног жарења раствора и гашења водом?
За велику фабриковану опрему као што су колоне за дестилацију или реакторске посуде (потенцијално 20-30 стопа висине и 6-10 стопа у пречнику), жарење и гашење после производње решења представљају значајне логистичке и техничке изазове.
Услов:
Као што је утврђено, жарење раствора на 2050 степени Ф праћено брзим гашењем је једини начин да се гарантује уклањање штетних преципитираних фаза и повратка пуне отпорности на корозију након заваривања.
Практични изазови:
Ограничења величине пећи: Већина пећи за термичку обраду има ограничења величине. Потпуно састављена колона од 40 стопа можда неће стати ни у једну доступну пећ. Ово присиљава произвођаче да размотре алтернативне приступе:
Израда секција: Посуда се производи у деловима који се уклапају у пећ, сваки део је одвојен раствором жарен и каљен, а затим се делови -заварују заједно коришћењем процедуре минималног уноса топлоте (често остављајући коначни ободни шав не-отопљен, али квалификован испитивањем корозије).
Локални ПВХТ: За млазнице и прикључке могу се користити локалне траке за термичку обраду, иако је то мање ефикасно од потпуног жарења.
Дисторзија гашења: Брзо гашење са 2050 степени Ф у водено купатило или гашење спрејом изазива значајан термички шок. Велики судови-танких зидова су склони:
Изобличење/искривљење: Пловило може да изађе-из-округа или прамца, што захтева скупо механичко исправљање.
Преостала напрезања: Неравномерно гашење може блокирати висока заостала напрезања, што може допринети каснијем пуцању корозије под напоном.
Подршка током третмана: На 2050 степени Ф, Хастеллои Б има веома ниску чврстоћу. Посуда мора бити ослоњена у пећи на начин да се спречи да се прогиба или сруши под сопственом тежином. Ово захтева прилагођена-дизајнирана потпорна седла и пажљиву контролу уједначености температуре.
Оксидација и стварање каменца: Третман на високој{0}}температури ствара тешки оксидни каменац. Након гашења, цела посуда мора бити кисела (очишћена киселином) или пескарена абразивним средством да би се уклонио овај каменац и повратила површина-отпорна на корозију. За велика пловила, ово захтева велике киселе купке или опсежно ручно чишћење, што одузима време-и представља изазове за животну средину и безбедност.
Цена: Комбинација специјализованог распореда пећи, прилагођеног причвршћивања, постројења за гашење и чишћења после{0}}третмана чини жарење пуне посуде изузетно скупим, често додајући 30-50% на цену производње.
5. Које специфичне методе не-деструктивног испитивања (НДЕ) се примењују на Хастеллои Б плочу током набавке и производње, и које дефекте су дизајниране да открију?
С обзиром на критичну природу опреме произведене од Хастеллои Б плоче, ригорозно испитивање без{0}}разарања (НДЕ) се примењује и у фази млина (производња плоча) и у фази произвођача (конструкција посуде). Захтеви су типично дефинисани АСТМ А435/А577 за плочу и АСМЕ кодекс котла и посуда под притиском, одељак В и ВИИИ за фабриковану опрему.
Инспекција{0}}нивоа мљевења (према АСТМ Б333):
Ултразвучно тестирање (УТ) према АСТМ А578:
Сврха: Примарна метода за испитивање унутрашње чврстоће плоче.
Откривени дефекти: Унутрашњи слојеви, цеви (празнине које се скупљају услед очвршћавања ингота), не-неметалне инклузије и пукотине. Плоча се скенира у облику мреже, а свака индикација која прелази референтни ниво (нпр. рупа са равним-доном) резултира одбацивањем или поправком.
Ниво захтева: За критичну услугу, често се наводи „Ниво Б“ АСТМ А578 (најстрожа класа), који захтева 100% скенирање без да ниједан дефект не прелази одређену величину.
Испитивање течног пенетранта (ПТ) према АСТМ Е165:
Сврха: Проверава ивице плоче и приступачне површине да ли постоје површински{0}}дефекти који се ломе.
Откривени дефекти: Преклопи, шавови, пукотине или кидања унесени током ваљања.
Инспекција димензија:
Дебљина, равност (нагиб) и правоугаоност се проверавају према АСТМ Б333 толеранцијама.
Инспекција{0}}нивоа производње (према АСМЕ коду):
Визуелни преглед (ВТ): 100% свих припрема заваривања и готових заварених спојева се визуелно прегледају на површинске несавршености.
Радиографско испитивање (РТ) према АСМЕ Одељак В, члан 2:
Сврха: Испитивање унутрашњег квалитета производних завара.
Откривени дефекти: Недостатак фузије, недостатак продирања, порозност, инклузије шљаке (ако је коришћен додатни метал) и пукотине унутар метала шава и суседне ХАЗ. Пуна радиографија је често потребна за зглобове категорије А и Б у посудама под притиском.
Испитивање течног пенетранта (ПТ) заварених спојева:
Сврха: Откривање површинских пукотина или порозности у поклопцу завара и, где је доступно, корену завара.
Зашто ПТ преко МТ: Пошто Хастеллои Б није-магнетна, испитивање магнетним честицама (МТ) се не може користити. ПТ је стандардна метода површинске инспекције.
Хидростатичко испитивање:
Након производње, завршена посуда се напуни водом и под притиском је 1,3 пута већи од пројектованог притиска (или према захтевима кода) да би се проверио укупни интегритет и{1}}непропусност.
Позитивна идентификација материјала (ПМИ):
Пре него што се плоча пусти у производњу и после заваривања, ПМИ помоћу анализатора Кс-флуоресценције КСРФ (КСРФ) се често изводи како би се проверило да ли основна плоча и метал за пуњење одговарају наведеном степену, спречавајући скупо мешање-.
