1. การใช้งานหลักและเหตุผลในการออกแบบสำหรับการระบุแท่งกลม Hastelloy B-2 (UNS N10665) ในอุปกรณ์แปรรูปทางเคมีคืออะไร
เหล็กเส้นกลม Hastelloy B-2 (UNS N10665) ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้เป็นรูปแบบสต็อกสำหรับการผลิตส่วนประกอบที่ทนทานต่อความเค้นและการกัดกร่อนสูง-โดยมีความเค้นและการกัดกร่อน- ซึ่งคุณสมบัติไอโซโทรปิกและความสมบูรณ์ของโครงสร้างมีความสำคัญอย่างยิ่ง แท่งกลมต่างจากแผ่นหรือท่อตรงที่ให้ความแข็งแรงสม่ำเสมอในทุกทิศทางในแนวรัศมี ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการหมุนหรือชิ้นส่วนที่ได้รับความเค้น การใช้งานหลักคือภายในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดรีดิวซ์ที่รุนแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับกรดไฮโดรคลอริกที่ไม่ออกซิไดซ์ตลอดช่วงความเข้มข้นและอุณหภูมิที่กว้าง
การใช้งานการออกแบบที่สำคัญ ได้แก่ :
ระบบตัวยึด: โบลต์ สตัด น็อต และแท่งเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง-สำหรับการประกอบเครื่องปฏิกรณ์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และระบบท่อที่รองรับ HCl ร้อน สต็อกแท่งได้รับการร้อยเกลียวและผ่านความร้อน-ตามข้อกำหนดทางกลที่แม่นยำ
เพลาและเพลา: สำหรับเครื่องกวน เครื่องผสม และเพลาปั๊ม ซึ่งส่วนประกอบจะต้องทนต่อแรงบิดและการดัดงอในขณะที่จมอยู่ใต้น้ำหรือสัมผัสกับกระแสกระบวนการที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
ขอบวาล์วและก้านวาล์ว: กลึงเข้ากับก้านเกต รองแหนบบอลวาล์ว และส่วนภายในวาล์วอื่นๆ ที่ต้องการความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานการกัดกร่อนพร้อมกัน
ส่วนประกอบที่ผ่านการกลึง: ปลอก บุชชิ่ง ดุม และอุปกรณ์สั่งทำพิเศษที่กลึงหรือบดจากสต็อกแท่งตันเพื่อความน่าเชื่อถือสูงสุดและไม่มีจุดอ่อนในทิศทางที่พบในการประกอบแบบเชื่อม
แอโนดเคมีไฟฟ้า: ในกระบวนการอิเล็กโทรไลต์เฉพาะทาง แท่งกลม B-2 ทำหน้าที่เป็นแอโนดนำไฟฟ้าที่ทนทาน
เหตุผลในการออกแบบในการเลือกเหล็กเส้นกลมเหนือรูปแบบอื่นๆ คือการรับประกันความสมบูรณ์ของหน้าตัด- สำหรับเพลาหรือตัวยึดที่สำคัญ ข้อบกพร่องหรือเส้นทางการกัดกร่อนในท่อเชื่อมอาจเป็นหายนะได้ แท่งกลมตัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งแท่งที่-ผ่านกระบวนการร้อนและผ่านกรรมวิธีทางความร้อน-อย่างเหมาะสม ให้การป้องกันที่เป็นเนื้อเดียวกันต่อสภาพแวดล้อมของกระบวนการ โดยไม่มีตะเข็บภายในหรือความแปรปรวนในโครงสร้างของเกรนที่อาจทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นความล้มเหลว
2. คุณสมบัติทางกลของเหล็กเส้นกลม 2 เส้น Hastelloy B- แตกต่างกันอย่างไรตามการประมวลผล (เช่น การรีดร้อน-และการรีดเย็น- และการดึงด้วยสารละลายอบอ่อน) และสิ่งนี้ส่งผลต่อการเลือกอย่างไร
สมบัติทางกลของเหล็กเส้นกลม UNS N10665 ขึ้นอยู่กับการประมวลผลทางความร้อนเชิงกลขั้นสุดท้ายเป็นอย่างมาก ซึ่งจะกำหนดความเหมาะสมโดยตรงสำหรับบริการต่างๆ
-รีดร้อนและสารละลาย-อบอ่อน (สภาวะมาตรฐาน): นี่เป็นเงื่อนไขการจ่ายที่พบบ่อยที่สุดสำหรับบริการการกัดกร่อนทั่วไป แท่งร้อน-ทำงานแล้วจึงอบสารละลายที่อุณหภูมิ 1,065-1120 องศา ตามด้วยการดับน้ำอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้ทำให้เกิดโครงสร้างจุลภาคที่อ่อนนุ่มและเหนียวพร้อมคุณสมบัติแรงดึงทั่วไป: ความต้านแรงดึง ~110 ksi (758 MPa), ความต้านแรงดึง ~52 ksi (358 MPa), การยืดตัว ~60% ให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่เหมาะสม และพร้อมสำหรับการผลิต/การเชื่อม มันถูกเลือกสำหรับส่วนประกอบที่ต้องการการตัดเฉือนที่สำคัญหรือการขึ้นรูปเย็นในภายหลัง
เย็น-ดึง/เย็น-ใช้งานได้: แท่งจะถูกดึงผ่านแม่พิมพ์ที่อุณหภูมิห้องหลังจากการหลอมสารละลาย สิ่งนี้จะเพิ่มความแข็งแกร่งและความแข็งอย่างมีนัยสำคัญ (เช่น Yield Strength สูงถึง 150 ksi/1034 MPa) แต่ลดความเหนียวลง การตกแต่งพื้นผิวเหนือกว่า แท่งดึงเย็น-ถูกเลือกสำหรับสต็อกตัวยึดและเพลาที่ต้องการความแข็งแรงเชิงกลที่สูงขึ้นโดยไม่ต้องให้ความร้อนขั้นสุดท้าย อย่างไรก็ตาม นักออกแบบต้องตระหนักว่า-สภาวะการทำงานเย็นมีความเค้นตกค้างสูงกว่า และอาจเสี่ยงต่อการเกิดความเค้นจากการกัดกร่อนแตกร้าวในสภาพแวดล้อมบางอย่างได้ง่ายกว่า หากไม่คลายความเค้น{12}}
อบอ่อนและบ่ม (พบน้อย): เพื่อความแข็งแรงสูงสุด ข้อมูลจำเพาะบางอย่างอาจจำเป็นต้องมีการบำบัดหลังจากการอบอ่อนด้วยสารละลาย สิ่งนี้สามารถตกตะกอนเฟสทุติยภูมิ ซึ่งเพิ่มความแข็งแกร่งได้อย่างมาก แต่ต้องแลกมาด้วยต้นทุนที่รุนแรงต่อความต้านทานการกัดกร่อนและความเหนียว สภาวะนี้ไม่ค่อยได้ถูกนำมาใช้กับบริการที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และใช้กับงานทางกลเฉพาะทางมากกว่า
ผลกระทบจากการคัดเลือก: วิศวกรต้องสร้างสมดุลระหว่างความต้องการด้านความแข็งแกร่งกับความต้องการในการผลิตและประสิทธิภาพการกัดกร่อน
เพลาปั๊มที่มีแรงบิดสูงอาจถูกตัดเฉือนจากแท่งดึงเย็น-เพื่อให้ได้กำลังรับผลผลิตที่สูงกว่า
ชุดสลักเกลียวสำหรับหน้าแปลนแรงดันสูง-จะทำจากเหล็กเส้นรีดเย็น-และเกลียว-
-หัวฉีดหรือท่อร่วมแบบกำหนดเองที่ต้องมีการเชื่อมอย่างกว้างขวางจะต้องมาจากสารละลาย-แท่งอบอ่อนเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวของบริเวณรอยเชื่อม และเพื่อให้มั่นใจว่ามีคุณสมบัติสม่ำเสมอหลัง-การแปรรูป
3. ข้อควรระวังในการเชื่อมและการผลิตที่สำคัญโดยเฉพาะสำหรับการตัดเฉือนและการประกอบส่วนประกอบจากสต็อกเหล็กเส้นกลม Hastelloy B-2 มีอะไรบ้าง
Hastelloy B-2 มีความไวต่ออินพุตความร้อนระหว่างการผลิตอย่างมาก โดยต้องใช้ระเบียบวิธีที่เข้มงวดเพื่อรักษาความต้านทานการกัดกร่อน
ข้อควรระวังในการเชื่อม:
การควบคุมอินพุตความร้อน: ใช้กระบวนการอินพุตความร้อนต่ำ (แนะนำให้ใช้ GTAW/TIG) รักษาอุณหภูมิระหว่างทางให้ต่ำกว่า 125 องศา (257 องศา F) เพื่อป้องกันไม่ให้วัสดุอยู่ในช่วงการแพ้ (550-850 องศา ) ซึ่งเฟสระหว่างโลหะของ Ni-Mo ที่เปราะจะตกตะกอน
โลหะตัวเติม: ใช้ตัวเติมที่มีองค์ประกอบตรงกัน ERNiMo-7 หรือใช้ตัวเติมที่มีนิกเกิล- เช่น ERNi-1 เพื่อเพิ่มความต้านทานการแตกร้าว การครอบคลุมก๊าซป้องกันที่สมบูรณ์แบบ (อาร์กอน) ไม่สามารถต่อรองได้ รวมถึงการล้างกลับบนรูตพาส
หลัง-การบำบัดความร้อนจากการเชื่อม (PWHT): แนะนำให้ใช้การอบอ่อนสารละลายเต็มรูปแบบสำหรับการประกอบที่เชื่อมใดๆ เพื่อละลายตะกอนที่เป็นอันตรายใน-โซนที่ได้รับผลกระทบ (HAZ) ด้วยความร้อน และคืนความต้านทานการกัดกร่อนที่เหมาะสมที่สุด นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับส่วนประกอบที่ทำจากสต็อกแท่ง เนื่องจากมักเผชิญกับการใช้งานที่มีความเครียดสูง-
ข้อควรระวังในการตัดเฉือน (เสริมคำแนะนำก่อนหน้าสำหรับ B-3):
การแข็งตัวของงาน: B-2 การแข็งตัวอย่างรวดเร็ว ใช้การตัดเชิงบวกและหนักด้วยเครื่องมือคาร์ไบด์ที่คม หลีกเลี่ยงการปล่อยให้เครื่องมือ "ถู" หรืออยู่นิ่ง
การควบคุมเศษ: พบกับเศษที่เหนียวและเหนียว ใช้-รูปทรงร่องคายเศษและน้ำหล่อเย็นแรงดันสูง-เพื่อหักและคายเศษ
การบรรเทาความเครียด: สำหรับชิ้นส่วนที่กลึงจากแท่งดึงเย็น-ที่จะเกิดการกัดกร่อน การลดความเครียดด้วยอุณหภูมิต่ำ- (~600 องศา ) หลังการตัดเฉือน แต่ก่อนใช้งานจะเป็นประโยชน์ในการลดความเค้นตกค้างในการตัดเฉือนโดยไม่ทำให้วัสดุไวต่อความรู้สึกมากเกินไป แม้ว่าจะต้องได้รับการประเมินอย่างรอบคอบก็ตาม
การประกอบ: หลีกเลี่ยงการประกบกัลวานิกกับโลหะมีตระกูลมากกว่า (เช่น ไทเทเนียม กราไฟต์) ใช้ปะเก็นและปลอกหุ้มฉนวน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นผิวทั้งหมดสะอาดและปราศจากการปนเปื้อนของเหล็ก (เช่น จากการเจียรด้วยเครื่องมือเหล็กคาร์บอน) ซึ่งอาจเกิดสนิมและสร้างสารออกซิแดนท์ในท้องถิ่นในการให้บริการได้
4. มาตรฐานการประกันคุณภาพและการทดสอบใดที่จำเป็นในการจัดหาแท่งกลม Hastelloy B-2 สำหรับภาชนะรับความดัน ASME หรือการใช้งานด้านความปลอดภัยที่สำคัญ
การจัดซื้อบริการที่สำคัญมีมากกว่าใบรับรองวัสดุมาตรฐาน โดยเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบยืนยันตามมาตรฐานฉันทามติที่เข้มงวด และมักมีการทดสอบเพิ่มเติม
มาตรฐานวัสดุที่ใช้บังคับ: แท่งจะต้องเป็นไปตาม ASTM B335 (ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับแท่งโลหะผสมนิกเกิล-โมลิบดีนัม) ใบสั่งซื้อจะต้องระบุเงื่อนไข (เช่น อบอ่อน ดึงเย็น-)
การรับรองสารเคมี: รายงานการทดสอบโรงงาน (MTR) ที่ได้รับการรับรองจะต้องแสดงเคมีที่เป็นไปตามขีดจำกัด UNS N10665 โดยให้ความสนใจเป็นพิเศษกับระดับคาร์บอนต่ำ (<0.01%), iron, and chromium, which are critical for performance in reducing environments.
รายงานการทดสอบทางกล: จำเป็นต้องมีการทดสอบแรงดึงและความแข็งจากปลายแท่งหรือตัวอย่างที่เป็นตัวแทน
ข้อบังคับในการทดสอบการกัดกร่อน: การทดสอบ QA ที่สำคัญที่สุดคือการทดสอบการกัดกร่อนตามขอบเกรนตาม ASTM G28 วิธี A การทดสอบนี้ดำเนินการกับตัวอย่างที่มีความไวแสง เป็นการตรวจสอบขั้นสุดท้ายสำหรับเสถียรภาพทางความร้อนของโลหะผสมและการรักษาความร้อนขั้นสุดท้ายที่ถูกต้อง อัตราการกัดกร่อนที่สูงบ่งชี้ถึงการประมวลผลที่ไม่เหมาะสมและอาจเกิดความล้มเหลวในการบริการ
การทดสอบแบบไม่-แบบทำลายล้าง (NDE): สำหรับการใช้งานที่สำคัญ อาจมีการระบุการทดสอบอัลตราโซนิก (UT) ของแท่งเพื่อตรวจสอบความไม่ต่อเนื่องภายใน การตรวจสอบพื้นผิวผ่านการทดสอบการซึมผ่านของของเหลว (PT) สามารถตรวจจับรอยต่อหรือรอยแตกร้าวได้
การรับรอง ASME: สำหรับส่วนประกอบภาชนะรับความดัน วัสดุจะต้องมาพร้อมกับเอกสารที่ตรงตามข้อกำหนด ASME มาตรา II, ส่วน B SB-335 และประทับตราเกรดวัสดุที่เหมาะสม ซัพพลายเออร์จะต้องเป็นผู้ผลิตวัสดุที่ได้รับการรับรองจาก ASME
ความสามารถในการตรวจสอบย้อนกลับ: จำเป็นต้องมีการตรวจสอบย้อนกลับอย่างสมบูรณ์ตั้งแต่การหลอมเหลวจนถึงผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย แต่ละแท่งควรทำเครื่องหมายด้วยหมายเลขความร้อนและเกรด ซึ่งมีการติดตามตลอดขั้นตอนการประมวลผลทั้งหมด
5. ในการทบทวนการเลือกวัสดุ อะไรคือปัจจัยชี้ขาดในการเลือกแท่งกลม Hastelloy B-2 เหนือโลหะผสมที่มีความเสถียรทางความร้อนมากกว่า เช่น Hastelloy B-3
ตัวเลือกระหว่าง B-2 และ B-3 สำหรับการใช้งานเหล็กเส้นกลมขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์ต้นทุนเทียบกับประสิทธิภาพที่เน้นไปที่ความซับซ้อนในการผลิตและความสามารถในการคาดการณ์สภาพแวดล้อมการบริการ
เลือก Hastelloy B-2 (UNS N10665) เมื่อ:
ต้นทุนเป็นตัวขับเคลื่อนที่สำคัญ: โดยทั่วไปแล้วโลหะผสม B-2 จะมีราคาถูกกว่า B-3 ในราคาพื้นฐาน
การผลิตทำได้ง่ายหรือมีการควบคุมสูง: หากต้องใช้ส่วนประกอบในสถานะ-กลึงจากแท่งอบอ่อนโดยไม่ต้องเชื่อม จุดอ่อนของการแพ้ของ B-2 นั้นไม่เกี่ยวข้อง ประสิทธิภาพการกัดกร่อนในสถานะอบอ่อนอย่างเหมาะสมนั้นดีเยี่ยม
สภาพแวดล้อมการบริการสามารถคาดเดาได้และไม่เป็น-การออกซิไดซ์: เป็นที่เข้าใจกันดีว่า-การลดกระแสกรดอย่างต่อเนื่องโดยไม่มีความเสี่ยงของการซึมผ่านของสารออกซิแดนท์ B-2 เป็นตัวเลือกที่ได้รับการพิสูจน์แล้วและเชื่อถือได้
สำหรับตัวยึดมาตรฐาน: ตัวยึดมาตรฐานที่ทนต่อการกัดกร่อน-จำนวนมากมีอยู่ใน B-2 ทำให้เป็นตัวเลือกเริ่มต้นที่ใช้งานได้จริง
เลือก Hastelloy B-3 (UNS N10675) เมื่อ:
ส่วนประกอบต้องมีการเชื่อมหรือจะต้องสัมผัสกับอุณหภูมิระดับกลาง: นี่คือไดรเวอร์หลัก สำหรับส่วนประกอบเพลาที่เชื่อมหรือชิ้นส่วนที่กลึง-และ-ที่ซับซ้อนนั้น ความเสถียรทางความร้อนของ B-3 ให้ความปลอดภัยที่มากกว่ามาก ลดความจำเป็นโดยสิ้นเชิงของการบำบัดความร้อนหลังการเชื่อม และลดความเสี่ยงของการแตกร้าวจากการแปรรูป
สำหรับแท่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่-: โดยที่อัตราการเย็นลงหลังจากเหตุการณ์ความร้อนใดๆ จะช้าลง ส่งผลให้มีความเสี่ยงที่จะเกิดอาการแพ้เพิ่มขึ้น
ในกระบวนการที่คาดเดาได้น้อยหรือ "สกปรก": ในกรณีที่การสัมผัสสารออกซิแดนท์โดยไม่ได้ตั้งใจ (เช่น จากการทำความสะอาด สิ่งเจือปนในวัตถุดิบตั้งต้น เช่น เฟอร์ริกไอออน) เป็นความเสี่ยงที่เป็นไปได้ แต่ธรรมชาติของการให้อภัยที่มากกว่าเล็กน้อยของ B-3 ก็เป็นสิ่งที่สมเหตุสมผลได้
เมื่อต้นทุนตลอดอายุการใช้งานมาแทนที่ต้นทุนแรก: สำหรับส่วนประกอบที่สำคัญ{0}}ถึง-ในการเปลี่ยนในบริการที่อาจทำให้เกิดการปิดเครื่องเป็นเวลานานและมีราคาแพงหากล้มเหลว ค่าพรีเมียมสำหรับความน่าเชื่อถือของ B-3 นั้นสมเหตุสมผลอย่างง่ายดาย
โดยพื้นฐานแล้ว แท่งกลม B- ยังคงเป็นอุปกรณ์มาตรฐานสำหรับการบริการกรดที่ไม่-ออกซิไดซ์ที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว ซึ่งการผลิตไม่ซับซ้อน B-3 เป็นการอัปเกรดระดับพรีเมียม "เป็นมิตรกับการผลิต" ซึ่งเลือกไว้สำหรับส่วนประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้นหรือในกรณีที่มีความเสี่ยงในการปฏิบัติงานสูงกว่า
