1. Hver eru einkennandi eiginleikar Hastelloy B plötunnar og hvernig er hún framleidd til að uppfylla strangar kröfur um efnavinnslubúnað?
Hastelloy B plata (UNS N10665) er flatt-valsað vöruform úr nikkel-mólýbdenblendi, venjulega skilgreint sem þykkt 3/16" (4,76 mm) og meiri, með breidd yfir 10" (250 mm). Það þjónar sem grundvallarbyggingarefni til að búa til efnavinnslubúnað eins og kjarnaofna, þrýstihylki, súlur og tanka.
Skilgreina einkenni:
Efnasamsetning: Að nafninu til 28% mólýbden, 65% nikkel, með jafnvægi járn (2% max) og snefilefni. Hátt mólýbdeninnihald veitir einstaka viðnám gegn afoxandi sýrum, sérstaklega saltsýru í öllum styrkjum og hitastigi upp að suðu.
Örbygging: Fullkomlega austenítísk (andlits-miðjuð kúbikísk kristalbygging), sem helst stöðug frá frosthitastigi upp að glæðingarsviðinu. Þessi uppbygging veitir framúrskarandi mótunarhæfni og hörku.
Tæringarþolsprófíl: Ólíkt ryðfríu stáli sem reiða sig á króm til aðgerðarleysis, kemur viðnám B-2 af hæfni þess til að vera í „minnkuðu“ ástandi og standast árás í óoxandi umhverfi.
Framleiðsluferli:
Hastelloy B plata er framleidd í samræmi við ASTM B333 (Standard Specification for Nikkel-Molybdenum Alloy Plate, Sheet and Strip).
Bræðsla og hreinsun: Málblönduna er brætt í ljósbogaofni, síðan hreinsað í Argon Oxygen Decarburization (AOD) íláti til að ná nákvæmri efnafræði og fjarlægja óhreinindi. Fyrir mikilvæg forrit gæti það gengist undir frekari hreinsun í gegnum raf-slagomsmeltingu (ESR) eða Vacuum Arc endurmeltingu (VAR) til að auka hreinleika og einsleitni.
Hleifasteypa: Bráðinn málmur er steyptur í hleifar sem vega nokkur tonn.
Helling og aðlögun: Hleifurinn er heitvalsaður í "hellu" (rétthyrnd milliform). Yfirborð plötunnar er skilyrt (malað) til að fjarlægja alla yfirborðsgalla frá steypu.
Heitvalsing (plötumylla): Hellan er endurhituð og látin fara í gegnum snúningsplötumylla, þar sem hún er dregin niður í endanlega þykkt. Þetta ferli krefst verulegs krafts vegna mikils styrkleika B-2 við hitastig.
Lausnglæðing: Eftir heitvalsingu er platan lausnglæðing með því að hita jafnt upp í 2050 gráður F - 2150 gráður F (1120 gráður - 1175 gráður) og síðan fljótt slökkt með vatni. Þetta leysir upp alla útfellda fasa og kemur á bestu tæringarþolnu- örbyggingunni.
Hreinsun og súrsun: Hita-meðhöndlaða platan er slípiblásin til að fjarlægja frumhúð, síðan súrsuð í sýruböð til að fjarlægja oxíðlagið sem eftir er og endurheimta tæringarþolið- yfirborð.
Frágangur og skoðun: Platan er jöfnuð, klippt að lokastærð og gengst undir stranga skoðun, þar á meðal úthljóðsprófun fyrir innri heilbrigði.
2. Þegar búið er til efnakljúfshylki úr Hastelloy B plötu, hvaða suðusjónarmið eru mikilvæg til að koma í veg fyrir „hníf-línuárás“ á hita-svæðinu?
Að búa til þrýstihylki úr Hastelloy B plötu krefst nákvæmrar suðustýringar til að koma í veg fyrir ákveðna tæringu sem kallast „hnífa-línuárás“ – hröð, staðbundin tæring strax við hlið suðustrengsins.
Málmvinnsluáskorunin:
Eins og rætt hefur verið um í fyrri samhengi er Hastelloy B-2 næm fyrir úrkomu millimálmfasa (fasa – Ni₄Mo eða Ni₃Mo) þegar það verður fyrir hitastigi á bilinu 1200 gráður F til 1600 gráður F (650 gráður til 870 gráður). Við fjölleiðarsuðu á þykkri plötu fer hita-áhrifasvæðið (HAZ) endurtekið í gegnum þetta mikilvæga hitastig. Ef kólnun er of hæg falla mólýbden{10}}ríkir fasar út við kornamörk og rýra tæringarþol þeirra. Þegar þau verða fyrir saltsýru verða þessi næmdu kornamörk helst fyrir árás, sem skapar djúpa gróp meðfram suðubrúninni - þess vegna "hníflínuárás".
Mikilvægar suðusjónarmið:
Lágt hitainntak: Notaðu lægsta straumstyrk og hæsta ferðahraða sem mögulegt er til að lágmarka heildarhitainntak inn í plötuna. Þetta dregur úr breidd HAZ og þann tíma sem varið er á næmingarsviðinu.
Strangt hitastýring milli suðu: Fyrir fjölrásar suðu á þykkri plötu verður hitastig grunnmálms milli suðuganga að vera strangt stjórnað, venjulega undir 200 gráður F (93 gráður). Þetta kemur í veg fyrir hitauppsöfnun sem myndi leyfa langvarandi útsetningu fyrir næmingarsviðinu.
Bakhreinsun: Þegar rótargangurinn er soðinn, er óvirkt gas (argon) hreinsun innan í kerinu nauðsynleg til að koma í veg fyrir oxun (sykurmyndun) á suðurótinni, sem myndar oxíðinnihald sem getur komið af stað tæringu.
Val á fylliefni: Notaðu samsvarandi fylliefnismálm (ER Ni-Mo-7) sem uppfyllir AWS A5.14 forskriftir. Fylliefnið ætti að hafa örlítið breytta efnafræði til að bæta sveigjanleika suðumálms.
Eftir-Weld Heat Treatment (PWHT): Til að fá hámarks tæringarþol, ætti allt tilbúna ílátið að vera lausnarglæðing (2050 gráður F fylgt eftir með hraðri slökkvun). Hins vegar er þetta oft óframkvæmanlegt fyrir stór skip. Sem valkostur nota sumir framleiðendur hitastöðugari Hastelloy B-3 flokkinn, sem hefur verulega hægari úrkomuhreyfileika og er fyrirgefnari við suðu.
Hæfni fyrir suðuaðferð: Fyrir framleiðslusuðu verður suðuaðferðarforskrift (WPS) að vera hæf. Þetta felur í sér tæringarprófun (ASTM G28 aðferð A) á suðu til að sanna að HAZ hafi ekki verið næmt.
3. Hvernig er tæringarbúnaður Hastelloy B plötunnar frábrugðinn í "minnkandi" á móti "oxandi" sýruumhverfi og hvað gerist ef umhverfið breytist óvænt?
Til að skilja tæringarkerfi Hastelloy B plötunnar þarf að greina á milli afoxandi og oxandi umhverfi, þar sem frammistaða málmblöndunnar er mjög mismunandi í hverju.
Minnkandi umhverfið (styrkur málmblöndunnar):
Við að draga úr sýrum eins og saltsýru (HCl) eða brennisteinssýru (H2SO4) í lágum styrk/skorti á oxandi efnum, fer tæring fram með aðferð þar sem vetnisjónir eru minnkaðar í vetnisgas og málmur leysist upp sem jónir. Hastelloy B-2 skarar fram úr hér vegna þess að:
Hátt mólýbdeninnihald stuðlar að myndun stöðugrar, verndarfilmu af mólýbdenoxíðum og söltum sem er óleysanlegt í afoxandi sýrum.
Málblönduna helst í „virku“ en tærandi ástandi, með tæringarhraða oft undir 0,1 mm/ári í sjóðandi HCl.
Oxandi umhverfið (veikleiki málmblöndunnar):
Ef umhverfið inniheldur oxandi tegundir (td uppleyst súrefni, járnjónir (Fe³⁺), kuprijónir (Cu²⁺), saltpéturssýra eða krómsýra), breytist tæringarkerfið verulega:
Oxunarefni hækka rafefnafræðilega möguleika umhverfisins.
Við þessa meiri möguleika er mólýbdenríka filman-sem verndar við að draga úr sýrum ekki lengur stöðug.
Hins vegar inniheldur Hastelloy B-2 ófullnægjandi króm (1% max) til að mynda óvirka krómoxíðfilmuna sem verndar ryðfríu stáli í oxandi sýrum.
Niðurstaða: Blöndunin er skilin eftir án nokkurrar hlífðarfilmu og verður fyrir hraðri, jafnri tæringu eða alvarlegri gryfju.
Hættan á óvæntum breytingum:
Þetta skapar mikilvæga rekstraráhættu. Lítum á vinnslustraum af hreinni saltsýru (afoxandi). Ef snefilmagn af járnklóríði (FeCl₃) berst í strauminn vegna andstreymis tæringar á kolefnisstálbúnaði, verður umhverfið oxandi. Hastelloy B-2, sem stóð sig fullkomlega, mun skyndilega byrja að tærast á hraðari hraða. Þetta er ástæðan fyrir því að efnafræðileg stjórn á ferli er algjörlega nauðsynleg þegar B-2 er notað. Það er líka ástæðan fyrir því að tengda málmblönduna Hastelloy C-276 (sem inniheldur króm og wolfram) er til fyrir umhverfi sem getur snúist á milli afoxandi og oxandi aðstæðna.
4. Við framleiðslu á stórum -þvermálssúlum eða kerum úr Hastelloy B plötu, hverjar eru hagnýtu áskoranirnar við að ná fram nauðsynlegri lausnarglæðingu og vatnsslökkvun?
Fyrir stóran smíðaðan búnað eins og eimingarsúlur eða reactor-ílát (hugsanlega 20-30 fet á hæð og 6-10 fet í þvermál), felur í sér veruleg skipulagsleg og tæknileg áskorun eftir framleiðslu á lausnarglæðingu og slökkvun.
Krafan:
Eins og komið hefur verið fram er lausnarglæðing við 2050 gráður F fylgt eftir með hraðri slökkvun eina leiðin til að tryggja að skaðleg útfelld fasa sé fjarlægð og endurheimt fulla tæringarþol eftir suðu.
Hagnýtar áskoranir:
Ofnstærðartakmarkanir: Flestir hitameðferðarofnar hafa stærðartakmarkanir. Fullkomlega samsett 40 feta súla passar kannski ekki inn í neinn tiltækan ofn. Þetta neyðir framleiðendur til að íhuga aðrar aðferðir:
Hlutaframleiðsla: Skipið er framleitt í hlutum sem passa inn í ofninn, hver hluti er lausnarglöddur og slökktur fyrir sig, og síðan eru hlutar -sviðssoðnir saman með því að nota lágmarks hitainntaksaðferð (oft skilur endanlegur ummálssaumur ó-glöddur en hæfur með tæringarprófun).
Staðbundið PWHT: Fyrir stúta og viðhengi má nota staðbundna hitameðhöndlunarbönd, þó það sé minna árangursríkt en fullglæðing.
Slökkvandi röskun: Hröð slökkvun frá 2050 gráðum F í vatnsbað eða úðaslökkvun veldur verulegu hitalosi. Stór, þunn-vegguð æðar eru viðkvæm fyrir:
Bjögun/stríðsmynd: Skipið getur farið-úr-hring eða bogið og krefst dýrrar vélrænnar réttingar.
Afgangsálag: Ójöfn slökkvun getur læst háu afgangsspennu, sem getur stuðlað að sprungum á streitutæringu síðar.
Stuðningur meðan á meðferð stendur: Við 2050 gráður F hefur Hastelloy B mjög lítinn styrk. Skipið verður að vera stutt í ofninum á þann hátt að það komi í veg fyrir að það lækki eða hrynji saman vegna eigin þunga. Þetta krefst sérsniðinna-stuðningshnakka og nákvæmrar hitastýringar.
Oxun og flögnun: Há-hitameðferð framleiðir þungan oxíðhögg. Eftir að slökkt hefur verið, verður allt ílátið að vera súrsað (sýruhreinsað) eða slípiblásið til að fjarlægja þennan kalk og endurheimta tæringarþolið- yfirborð. Fyrir stór skip krefst þetta gríðarmikil sýruböð eða víðtæka handhreinsun, sem er tímafrekt-og hefur í för með sér umhverfis- og öryggisáskoranir.
Kostnaður: Sambland af sérhæfðri áætlun um ofna, sérsniðna uppsetningu, slökkviaðstöðu og hreinsun eftir-meðhöndlun gerir fulla keraglæðingu mjög dýra, oft eykur 30-50% við framleiðslukostnaðinn.
5. Hvaða sérstakar ó-eyðandi prófunaraðferðir (NDE) eru notaðar á Hastelloy B plötu við innkaup og framleiðslu og hvaða galla eru þær hannaðar til að greina?
Í ljósi mikilvægs eðlis búnaðar sem framleiddur er úr Hastelloy B plötu, er ströngu ó-eyðandi prófun (NDE) beitt bæði á verksmiðjunni (plötuframleiðsla) og framleiðslustigi (skipasmíði). Kröfurnar eru venjulega skilgreindar af ASTM A435/A577 fyrir plötu og ASME ketilskóða og þrýstihylki, kafla V og VIII fyrir tilbúinn búnað.
Mill-Level Inspection (Skv. ASTM B333):
Ultrasonic Testing (UT) samkvæmt ASTM A578:
Tilgangur: Aðalaðferðin til að kanna innra traustleika plötunnar.
Gallar greindir: Innri lagskiptingar, pípur (rýrnunarhol við storknun), ó-málmlausar innfellingar og sprungur. Platan er skönnuð í ristmynstri og allar vísbendingar sem fara yfir viðmiðunarstig (td flatt -botna gat) leiðir til höfnunar eða viðgerðar.
Kröfustig: Fyrir mikilvæga þjónustu er "Stig B" í ASTM A578 (ströngustu flokki) oft tilgreint, sem krefst 100% skönnunar án þess að einn galli fari yfir tiltekna stærð.
Vökvapenetrant prófun (PT) samkvæmt ASTM E165:
Tilgangur: Skoðar plötubrúnir og aðgengileg yfirborð með tilliti til-brotsgalla á yfirborði.
Gallar greindir: Hringir, saumar, sprungur eða rifur sem myndast við veltingu.
Málskoðun:
Þykkt, flatleiki (kamber) og ferningur eru athugaðar með ASTM B333 vikmörkum.
Framleiðslu-Stigsskoðun (samkvæmt ASME kóða):
Sjónræn skoðun (VT): 100% af öllum suðuundirbúningi og fullunnum suðu eru skoðuð með tilliti til ófullkomleika á yfirborði.
Röntgenpróf (RT) samkvæmt ASME kafla V, 2. grein:
Tilgangur: Að kanna innri gæði framleiðslusuða.
Gallar greindir: Skortur á samruna, skortur á ígengni, grop, gjallinnihald (ef fyllingarmálmur var notaður) og sprungur innan suðumálms og aðliggjandi HAZ. Oft er þörf á fullri röntgenmyndatöku fyrir liðum í flokki A og B í þrýstihylkjum.
Vökvapenetrant prófun (PT) á suðu:
Tilgangur: Að greina yfirborðssprungur eða grop í suðuhettunni og, þar sem það er aðgengilegt, suðurótinni.
Hvers vegna PT yfir MT: Þar sem Hastelloy B er ekki-segulmagnaðir, er ekki hægt að nota segulkornaprófun (MT). PT er staðlað yfirborðsskoðunaraðferð.
Vatnsstöðuprófun:
Eftir framleiðslu er fullbúið ílát fyllt með vatni og sett í 1,3-faldan hönnunarþrýsting (eða samkvæmt kóðakröfum) til að sannreyna heildarheilleika og leka-þéttleika.
Jákvæð efnisgreining (PMI):
Áður en platan er sleppt til framleiðslu og eftir suðu er PMI sem notar röntgenflúrljómun (XRF) oft framkvæmt til að sannreyna að grunnplatan og suðufyllimálmur passi við tilgreinda einkunn, sem kemur í veg fyrir kostnaðarsama blöndun-.
