Q1: Hver er efnasamsetning Hastelloy B-2 plötunnar og hvað gerir hana einstaka?
A:Hastelloy B-2 er styrkt nikkel-mólýbden málmblöndur í föstu lausn sem er sérstaklega hönnuð fyrir einstaka viðnám gegn saltsýru og öðru mjög afoxandi umhverfi. Nafnefnasamsetning þess er um það bil:Nikkel (jafnvægi, venjulega ≥68%), mólýbden 26,0–30,0%, járn ≤2,0%, króm ≤1,0%, mangan ≤1,0%, kísill ≤0,10%, kolefni ≤0,02%, kóbalt ≤1,0%, og snefilmagn af fosfór og brennisteini (hvert um sig ≤0,025%).
Það sem gerir Hastelloy B-2 einstakt er þaðmjög lágt kolefnis- og sílikoninnihaldásamt skorti á verulegu krómi. Ólíkt C-röð málmblöndur (C-276, C-22) sem innihalda 14–16% króm fyrir mótstöðu gegn oxandi miðlum, hefur B-2 nánast ekkert króm (≤1,0%). Þetta er viljandi: með því að draga verulega úr sýrum eins og saltsýru getur króm í raun dregið úr tæringargetu með því að mynda óstöðugari óvirkar filmur eða með því að stuðla að staðbundinni árás. Hátt mólýbdeninnihald (26–30%) veitir framúrskarandi viðnám gegn gryfju- og sprungutæringu, jafnvel í heitum, óblandaðri HCl lausnum.
Samt sem áður, sama efnafræðin sem gefur B-2 óvenjulega afoxandi sýruþol gerir það líkaóstöðug í málmvinnsluvið ákveðnar aðstæður. B-2 er mjög viðkvæmt fyrir útfellingu millimálmfasa (sérstaklega Ni₄Mo og Ni₃Mo) þegar það verður fyrir hitastigi á bilinu 600–900°C (1110–1650°F). Jafnvel stuttar ferðir inn á þetta svið-eins og við suðu eða heita mótun geta valdið því að þessir brothættir fasar myndast, sem dregur verulega úr sveigjanleika og tæringarþol. Þetta hitauppstreymi er mikilvægasta takmörkun B-2 og leiddi beint til þróunar á varma stöðugri B-3 málmblöndunni. Af þessum sökum, á meðan B-2 plata er enn fáanleg og býður upp á framúrskarandi tæringarárangur í hreinum afoxandi sýrum, krefst hún mun vandlegrar framleiðslu en B-3 og er almennt skipt út fyrir B-3 fyrir ný mikilvæg notkun.
Spurning 2: Í hvaða iðnaðarnotkun er Hastelloy B-2 plata enn notuð í dag?
A:Þótt Hastelloy B-3 sé í auknum mæli skipt út fyrir nýjan búnað, er Hastelloy B-2 platan áfram í notkun og er áfram tilgreind fyrir tiltekin notkunarsvið þar sem þörf er á einstakri afoxandi sýruþol hennar og þar sem hægt er að stjórna framleiðslu vandlega. Helstu umsóknir eru:
Geymslutankar og ílát fyrir saltsýru– B-2 plata er notuð fyrir geymslutanka í andrúmslofti eða lágþrýstingi sem innihalda óblandaða (30–37%) saltsýru við umhverfishita. Blöndunin veitir tæringarhraða undir 0,05 mm/ári í hreinu HCl og býður upp á endingartíma upp á 20+ ár. Hins vegar verður geymirinn að vera hannaður til að forðast oxandi aðskotaefni (td innkomu lofts, járnjónir) sem myndu flýta fyrir tæringu.
Súringartankar í stál- og títanvinnslu– Stálverksmiðjur nota heita saltsýru (80–95°C / 175–205°F, 10–18% HCl) til að fjarlægja kalk úr stálræmu (súrsun). B-2 plata er notuð fyrir tankveggi, hitaspólur og hlífar. Málblönduna þolir bæði sýruna og hitauppstreymi. Margar núverandi súrsunarlínur sem byggðar voru fyrir kynningu á B-3 starfa enn með B-2 íhlutum og varahlutir eru oft gerðir úr B-2 til að passa við núverandi efni.
Efnaofnhylki fyrir klórað milliefni– Við framleiðslu á vínýlklóríð einliða (VCM), klóruðum leysiefnum og öðrum efnum sem byggjast á klór, er saltsýra aukaafurð eða hvarfefni. B-2 plötukljúfar meðhöndla heitt HCl við hitastig allt að 120°C (250°F) undir þrýstingi. Hins vegar getur hvers kyns uppnám sem kynnir oxandi tegundir (td klórgas, járnklóríð) valdið hraðri árás.
Íhlutir fyrir brennisteinslosun (FGD).– Á afoxunarsvæðum FGD hreinsibúnaðar (þar sem pH er lágt og klóríð eru þétt), hefur B-2 plata verið notuð fyrir fóður, úttaksrásir og slurry lagnir. Hins vegar er C-276 algengara í dag vegna þess að það er meira fyrirgefið við ferli í uppnámi.
Lyfja- og fínefnasmíði– Sum lotuhvörf nota óblandaða saltsýru sem hvata eða hvarfefni. B-2 plötukljúfar og geymsluílát finnast í eldri lyfjaverksmiðjum, þar sem þeir halda áfram að virka áreiðanlega ef ferlið er laust við oxandi óhreinindi.
Mikilvæg athugasemd:Fyrirný verkefni, flestir verkfræðingar tilgreina nú Hastelloy B-3 plötu í stað B-2. B-3 býður í meginatriðum eins tæringarþol við að draga úr sýrum en með miklu betri hitastöðugleika, sem gerir suðu og framleiðslu mun áreiðanlegri. B-2 er fyrst og fremst notað fyrir varahluti í núverandi búnaði eða fyrir notkun þar sem lægri kostnaður (B-2 er örlítið ódýrari en B-3) réttlætir þá viðbótarframleiðslu sem þarf.
Spurning 3: Hver eru mikilvæg suðu- og framleiðsluáskoranir fyrir Hastelloy B-2 plötu?
A:Suða og búa til Hastelloy B-2 plötu er verulega krefjandi en fyrir flestar aðrar nikkel málmblöndur vegna mikillar næmni hennar fyrir millimálmfasa úrkomu. Eftirfarandi áskoranir og kröfur eru mikilvægar:
1. Millimálmsúrkoma (Ni₄Mo, Ni₃Mo):Útsetning fyrir hitastigi á bilinu 600–900°C (1110–1650°F) í jafnvel nokkrar mínútur getur valdið útfellingu á þessum brothættu fasum. Við suðu getur hitaáhrifasvæðið (HAZ) sem liggur að suðunni auðveldlega náð þessum hita. Útfellingin veldur miklu tapi á sveigjanleika (lenging getur lækkað úr 40% í minna en 5%) og getur leitt tilsprungur sem draga úr streituvið kælingu eða stuttu eftir að íhluturinn er tekinn í notkun. Þessi sprunga kemur oft fram í HAZ og er venjulega millikornótt.
2. Kröfur um suðuaðferð:Til að lágmarka þann tíma sem varið er á viðkvæmu hitastigi verða suðumenn að nota:
Lágt hitainntak– venjulega ≤1,0 kJ/mm (≤25 kJ/in) fyrir GTAW (gaswolframbogasuðu) og ≤1,5 kJ/mm (≤38 kJ/in) fyrir GMAW (gasmálmbogasuðu)
Millihitastig stranglega ≤150°C (300°F)– þarf oft þvingaða loftkælingu á milli leiða
Stringer perlur tækni– mjóar perlur sem skarast frekar en breiðar vefnaðarperlur
Engin forhitun– forhitun myndi auka tímann á viðkvæmu sviðinu
Samsvörun áfyllingarmálmur– ERNiMo-7 (AWS A5.14) er staðlað fylliefni fyrir B-2; það hefur svipaða samsetningu og B-2 en með aðeins hærra járni til að hjálpa til við að koma á stöðugleika í suðumálminum
3. Hitameðferð eftir suðu (PWHT):Ólíkt mörgum málmblöndur þar sem PWHT léttir afgangsálagi,Almennt er EKKI mælt með PWHT fyrir B-2nema það sé glæðing í fullri lausn (1060–1100°C / 1940–2010°F) fylgt eftir með hraðri vatnsslökkvun. Staðbundið eða lághita PWHT (td 400–500°C) getur í raun flýtt fyrir stökkun. Fyrir flesta tilbúna B-2 íhluti er suðu notað í soðnu ástandi, en hættan á HAZ sprungum er áfram.
4. Heitt mótun:Ef B-2 plötu verður að vera heitt mótuð (td skálar hausar, valsaðir hólkar), verður að stjórna mótunarhitanum vandlega. Platan ætti að hita hratt upp í 1060–1200°C (1940–2190°F), mynda hana og síðan slökkva strax í vatni. Öll hæg kólnun á bilinu 600–900°C mun valda stökki. Köldu myndun er æskileg, en ef kuldaminnkun fer yfir 15–20% þarf að glæða fulla lausn á eftir.
5. Yfirborðsmengun:Eins og á við um allar málmblöndur úr B-röðinni er B-2 viðkvæmt fyrir járnmengun. Járnagnir úr kolefnisstálverkfærum, vinnuflötum eða jafnvel malarryki geta valdið galvanískri tæringu í HCl þjónustu. Öll verkfæri sem snerta B-2 plötu ættu að vera úr ryðfríu stáli eða karbíði. Eftir framleiðslu verður að sýra plötuna (salppétur-flúrsýrublanda) til að fjarlægja innbyggð járn og yfirborðsoxíð.
6. Skoðun:Eftir suðu skal skoða HAZ með tilliti til sprungna með vökvapenetrant prófun (PT). Hörkuprófun á HAZ (ætti að vera ≤100 HRB) getur gefið til kynna hvort stökkvandi fasar hafi myndast-harðari gildi benda til úrkomu. Mælt er með málmfræðilegri athugun á sýnishornssuðumiða fyrir mikilvæga notkun.
Vegna þessara áskorana neita margir framleiðendur að vinna með B-2 plötu og kjósa B-3 sem er miklu meira fyrirgefandi. Fyrir öll ný verkefni er eindregið ráðlagt að velja B-3 fram yfir B-2 nema það sé sérstök ástæða (td að passa við núverandi búnað eða mjög þröngan ferliglugga þar sem B-2 hefur sannað afrekaskrá) til að nota B-2.
Q4: Hverjar eru takmarkanir og bilunarhamir Hastelloy B-2 plötu í notkun?
A:Þrátt fyrir frábæra frammistöðu í hreinum afoxandi sýrum, hefur Hastelloy B-2 plötu nokkrar marktækar takmarkanir sem geta leitt til ótímabæra bilunar ef ekki er rétt brugðist við:
1. Oxandi sýruárás (hröð almenn tæring)– B-2 eralgjörlega óviðeigandifyrir oxandi umhverfi. Ef vinnslustraumurinn inniheldur jafnvel lítið magn (milljónahluta) af oxandi tegundum-eins og saltpéturssýru, krómsýru, járnjónum (Fe³⁺), kúpríjónum (Cu²⁺), uppleystu súrefni eða klór- getur óvirka kvikmynd málmblöndunnar orðið óstöðug vegna tæringarhraða og<0.05 mm/year to >5 mm á ári. Þetta er algengasta orsök ótímabæra bilunar í B-2 búnaði. Til dæmis getur B-2 plötureactor sem meðhöndlar saltsýru sem mengast óvart með litlu magni af saltpéturssýru frá uppstreymisferli bilað innan vikna.
2. Millimálmfasabrot (Ni₄Mo, Ni₃Mo)– Eins og fjallað var um í 3. ársfjórðungi veldur útsetning fyrir 600–900°C (1110–1650°F) við framleiðslu eða þjónustu útfellingu á þessum brothættu fasum. Tapið á sveigjanleika sem af þessu leiðir gerir plötuna viðkvæma fyrirbrothætt brotundir togálagi (td vegna þrýstings, hitauppstreymis eða vélræns álags). Sprungur hefjast venjulega við suðu HAZs og breiðast út milli kornanna. Þessi bilunarhamur er oft seinkaður-íhluturinn gæti staðist fyrstu þrýstingsprófun en sprungið í fyrstu hitalotu eða eftir nokkra mánuði í notkun.
3. Vetnisbrot– Við afoxun sýrur myndast vetnisatóm sem aukaafurð tæringar (jafnvel lítill tæringarhraði B-2 framleiðir vetni). Við togálag getur vetni dreifst inn í nikkelgrindar og valdið stökkleika. Þetta er alvarlegra við hitastig undir 80°C (175°F) og í nærveru brennisteinsvetnis (H₂S). B-2 er almennt ekki mælt með fyrir súr (H₂S) þjónustu nema ströngum hörkueftirliti (≤100 HRB) og álagsmörkum (≤80% af ávöxtun) sé viðhaldið. NACE MR0175 hefur sérstakar takmarkanir fyrir B-2.
4. Hola- og sprungutæring í óhreinum sýrum– Þó að B-2 standist hreint HCl, getur tilvist oxandi málmjóna (Fe³⁺, Cu²⁺) valdið gryfju, sérstaklega á kyrrstæðum svæðum (td undir þéttingum, við stuðningspúða eða í suðuundirskurði). Þegar hola byrjar getur hún breiðst út hratt vegna þess að mikið mólýbdeninnihald sem veitir holaþol í hreinu HCl verður óvirkt í nærveru oxandi tegunda.
5. Hitaþreyta– B-2 hefur hitastækkunarstuðul svipað austenítískt ryðfríu stáli (~13,5 μm/m·K). Í búnaði sem verður fyrir tíðum hitauppstreymi (td lotukjarna sem eru hituð og kæld daglega) getur munurinn á þenslu á milli íhluta (td slöngur og slöngur) valdið sprungum á hitaþreytu. Lítil sveigjanleiki B-2 - sérstaklega ef einhver millimálmfasar hafa myndast - gerir það næmari fyrir þessum bilunarham en B-3.
6. Kostnaður og framboð– B-2 plata er dýrari en ryðfríu stáli (venjulega 6–10 sinnum kostnaður við 316L) og verður minna fáanlegur eftir því sem myllur færa framleiðslu yfir í B-3. Leiðslutími fyrir B-2 plötu getur verið langur (12–20 vikur) og gæti þurft lágmarkspöntunarmagn.
Mótvægisaðferðir:
Stýrðu ferlinu stranglega til að útiloka oxandi tegundir (notaðu niturteppi á geymslugeyma, fylgstu með Fe³⁺/Cu²⁺, forðastu að komast inn loft).
Fylgdu ströngum suðuaðferðum (lágt hitainntak, lágt millihitastig, engin PWHT nema glæðing í fullri lausn).
Framkvæma reglulega þykktarvöktun (úthljóðprófun) til að greina almenna tæringu eða gryfjutæringu.
Íhugaðu að skipta út B-2 íhlutum fyrir B-3 í áætlaðri viðhaldsleysi, þar sem B-3 býður upp á eins tæringarþol og mun betri hitastöðugleika.
Q5: Hvaða staðlar og prófunarkröfur gilda um Hastelloy B-2 plötu?
A:Hastelloy B-2 platan er framleidd og prófuð í samræmi við nokkra iðnaðarstaðla, þó það sé mikilvægt að hafa í huga að B-2 er í áföngum hætt í þágu B-3 í mörgum forskriftum. Aðalstaðlar eru:
Efnisstaðlar:
ASTM B333– Staðlað forskrift fyrir nikkel-mólýbden álplötu, lak og ræmur (þetta er aðalstaðallinn fyrir B-2 plötu; hann nær yfir samsetningu, vélræna eiginleika og víddarvikmörk)
ASME SB-333– ASME þrýstihylkiskóðaútgáfan af ASTM B333 (til notkunar í ASME kafla VIII, 1. deild)
ASTM B575– Staðlað forskrift fyrir lágkolefnis nikkel-mólýbden-króm álplötu (þessi staðall fjallaði upphaflega um B-2 en hefur verið endurskoðaður; B-2 gæti verið innifalinn í ákveðnum flokkum)
NACE MR0175 / ISO 15156– Fyrir súrgasþjónustu (umhverfi sem inniheldur H₂S); B-2 hefur sérstakar kröfur um hörku og hitameðferð samkvæmt þessum staðli
Málstaðlar:
ASTM B333inniheldur þykktarvik (td ±0,25 mm fyrir 5–10 mm plötu), flatneskju (td ≤3 mm á metra) og brúnaskilyrði.
Plötustærðir eru venjulega pantaðar sem mælikvarðar (td 1500 × 6000 mm) eða keisaralega (td 48 × 120 tommur).
Skyldupróf fyrir B-2 plötu:
Efnagreining (samkvæmt ASTM E1473)– Staðfestir Ni ≥68%, Mo 26–30%, Fe ≤2,0%, Cr ≤1,0%, C ≤0,02%, Si ≤0,10%, Mn ≤1,0%. Lítið kolefni og sílikon eru mikilvæg fyrir hitastöðugleika.
Togeiginleikar (samkvæmt ASTM E8/E8M) – At room temperature: yield strength (0.2% offset) ≥350 MPa (50 ksi), ultimate tensile strength ≥750 MPa (109 ksi), elongation ≥40% in 50 mm (2 in). For plate thickness >50 mm (2 tommur), lenging ≥35% gæti verið ásættanleg.
hörku– Rockwell B ≤100 (eða ≤220 HV) til að staðfesta rétta lausnarglæðingu og fjarveru millimálmfasa. Harðara efni gefur til kynna úrkomu eða of mikla kuldavinnu.
Tæringarprófun á milli korna (samkvæmt ASTM G28 aðferð A)– Járnsúlfat-brennisteinssýruprófun í 120 klst. Tæringarhraði verður að vera ≤12 mm/ár (0,5 ipy) og málmrannsókn má ekki sýna neinar vísbendingar um millikornaárás. Þetta próf erómissandifyrir B-2 vegna þess að millimálmfasar myndu valda hraðri árás meðfram kornamörkum. Sumar forskriftir krefjast einnig aðferð B (saltpéturssýra) fyrir tiltekið umhverfi.
Málmfræðiskoðun– Við 200–500× stækkun til að athuga með útfellingu, innfellingu og kornbyggingu. Örbyggingin verður að vera fullkomlega austenítísk, jafnásin, með kornastærð venjulega ASTM 5 eða fínni (meðalþvermál 45–64 míkron). Engin samfelld kornamörk karbíð eða millimálmfasar (Ni₄Mo, Ni₃Mo) eru leyfðir.
Ómskoðun (UT) samkvæmt ASTM A435 eða A578 – For plate thickness >6 mm (0,25 tommur), UT þarf til að greina innri tóm, aðskilnað eða lagskiptingu frá upprunalegu hleifnum.
Yfirborðsskoðun– Sjónræn og fljótandi penetrant (PT) samkvæmt ASTM E165 til að greina hringi, sauma, sprungur eða kvarða. Brúnir plötunnar eru oft skoðaðar með segulkorna- eða hringstraumsprófun.
Valfrjáls en mælt með prófum fyrir mikilvæg forrit:
Hermt eftir suðu hitameðferð (SPWHT) prófun– Sýnishorn af plötunni er sett í hitalotu sem líkir eftir suðu (td 700°C í 1 klukkustund, síðan loftkælt) og síðan prófað samkvæmt ASTM G28 aðferð A. Þetta sannreynir að platan heldur tæringarþoli sínu eftir framleiðslu. Margir notendur þurfa nú þetta próf fyrir B-2 vegna hitanæmis þess.
Ferroxýl próf– Greinir yfirborðsjárnmengun (blá litur gefur til kynna laust járn). Sérhvert járn sem greinist þarf súrsun eða höfnun.
Höggprófun við lágan hita (samkvæmt ASTM E23)– Fyrir B-2 plötu sem notuð er í köldu loftslagi eða við frystingu (þó B-2 sé sjaldan notað undir -50°C).
Skoðun þriðja aðila– Fyrir mikilvægar umsóknir (td þrýstihylki fyrir HCl þjónustu) sér óháð stofnun (td TÜV, DNV, Bureau Veritas) allar prófanir og fer yfir MTR.
Skjöl:Framleiðandinn verður að leggja fram vottaða efnisprófunarskýrslu (MTR) þar á meðal hitanúmer, lotunúmer, allar prófunarniðurstöður og yfirlýsingu um samræmi við ASTM B333 (eða annan tilgreindan staðal). MTR verður einnig að innihalda hitastig lausnarinnar (venjulega 1060–1100°C) og slökkviaðferðina (vatnsslökkva er krafist fyrir B-2 til að ná nauðsynlegum kælihraða).
Mikilvæg athugasemd um uppfærslur á forskriftum:Margir iðnaðarstaðlar hafa verið endurskoðaðir til að taka B-3 fram yfir B-2. Til dæmis, ASTM B333 skráir enn B-2 sem leyfilega einkunn, en margir notendur hafa fjarlægt B-2 af samþykktum efnislistum sínum. Áður en B-2 plötu er tilgreind ættu verkfræðingar að sannreyna að fyrirhugaður staðall inniheldur enn B-2 og að framleiðandinn hafi reynslu af einstökum kröfum B-2. Í flestum tilfellum er uppfærsla í B-3 plötu (sem uppfyllir sama ASTM B333 staðal en með annarri einkunn) ráðlögð nálgun fyrir ný verkefni.
