1: อะไรคือความแตกต่างพื้นฐานด้านองค์ประกอบและโครงสร้างจุลภาคระหว่าง Nickel 201 และ Nickel 200 ทั่วไป และเหตุใดความแตกต่างนี้จึงมีความสำคัญต่อการให้บริการที่อุณหภูมิสูง-
นิกเกิล 201 และนิกเกิล 200 เป็นเกรดนิกเกิลที่บริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์ (Ni ขั้นต่ำ 99.0%) ความแตกต่างหลักอยู่ที่ปริมาณคาร์บอน ซึ่งเป็นรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ที่มีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อ-ความเสถียรของอุณหภูมิสูง
นิกเกิล 200 (UNS N02200) มีปริมาณคาร์บอนสูงสุด 0.15% แม้ว่าจะสามารถต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิต่ำได้ดีเยี่ยม แต่คาร์บอนนี้จะอยู่ในช่วง 315 องศาถึง 650 องศา (600 องศา F ถึง 1200 องศา F)
นิกเกิล 201 (UNS N02201) เป็นตัวแปรที่มีคาร์บอนต่ำ- โดยมีปริมาณคาร์บอนสูงสุด 0.02%
กลไกวิกฤต: การสร้างกราฟิติเซชั่น
เมื่อนิกเกิล 200 ถูกรักษาไว้ในช่วงอุณหภูมิวิกฤตเป็นเวลานาน (เช่น ในเครื่องระเหยที่มีฤทธิ์กัดกร่อนร้อนหรือส่วนประกอบของเตาเผา) คาร์บอนอิ่มตัวยวดสามารถตกตะกอนออกจากเมทริกซ์นิกเกิลและก่อตัวเป็นอนุภาคกราไฟท์ที่ขอบเขตของเกรน กระบวนการนี้เรียกว่าการทำกราฟิติเซชัน ซึ่งมีผลเสียสองประการ:
การแตกหน่อ: อนุภาคกราไฟท์ทำหน้าที่เป็นช่องว่างและตัวรวมความเครียด ซึ่งช่วยลดความเหนียวและความเหนียวของวัสดุลงอย่างมาก ทำให้มีแนวโน้มที่จะเกิดความล้มเหลวเปราะ
ความไวต่อการกัดกร่อน: ขอบเขตของเกรนที่ทำด้วยกราฟต์กลายเป็นเส้นทางพิเศษสำหรับการโจมตีที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ซึ่งบ่อนทำลายความสมบูรณ์ของวัสดุ
ด้วยการลดปริมาณคาร์บอนลงอย่างมาก นิกเกิล 201 จึงช่วยลดความเสี่ยงของการเกิดกราฟิเซชันได้อย่างแท้จริง ทำให้เป็นตัวเลือกเฉพาะสำหรับการใช้งานใดๆ ที่อุณหภูมิการให้บริการส่วนประกอบเกิน 315 องศา (600 องศา F) ทำให้เป็นวัสดุที่ปลอดภัย อนุรักษ์นิยม และเป็นไปตามรหัส-สำหรับการออกแบบที่มีอุณหภูมิสูง
2: นิกเกิล 201 ถือเป็นวัสดุที่เลือกใช้ในงานอุณหภูมิสูงและการกัดกร่อนเฉพาะเจาะจงใด และคุณสมบัติหลักใดที่สมเหตุสมผลต่อการใช้งาน
การผสมผสานระหว่างความบริสุทธิ์สูง คาร์บอนต่ำ และคุณสมบัติของนิกเกิลโดยธรรมชาติของ Nickel 201 ทำให้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในภาคอุตสาหกรรมที่รุนแรงหลายแห่ง การใช้งานได้รับแรงหนุนจากความต้านทานต่อสารกัดกร่อนจำเพาะและความเสถียรที่อุณหภูมิ
การผลิตและการจัดการโซดาไฟ (NaOH): นี่คือการใช้งานแบบคลาสสิก นิกเกิล 201 เป็นวัสดุชั้นนำสำหรับท่อระเหย หม้อ ท่อ และปั๊มถ่ายโอนที่ต้องจัดการสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น (50-73%) ที่อุณหภูมิมักจะเกิน 400 องศา (750 องศา F) มีความต้านทานการกัดกร่อนเป็นพิเศษ ป้องกันการปนเปื้อนของเหล็กของผลิตภัณฑ์ และรักษาความเหนียวตลอดการใช้งานมานานหลายทศวรรษ การนำความร้อนยังเป็นประโยชน์ในการใช้งานแลกเปลี่ยนความร้อนอีกด้วย
เซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์และระบบแบตเตอรี่ขั้นสูง: ในระบบอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์ (KOH)- เช่น เซลล์เชื้อเพลิงและแบตเตอรี่ที่มีนิกเกิล- นิกเกิล 201 ทำหน้าที่เป็นเพลตไบโพลาร์ที่เสถียร ตัวสะสมกระแสไฟฟ้า และเรือนเซลล์ มีค่าการนำไฟฟ้าสูง ความเข้ากันได้กับอิเล็กโทรไลต์ และความเสถียรของขนาดเป็นกุญแจสำคัญ
การแปรรูปอาหารและยา: สำหรับกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับกรดอินทรีย์ กรดไขมัน หรือเกลือที่มีความบริสุทธิ์สูง-ที่อุณหภูมิสูง นิกเกิล 201 จะถูกใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ คอลัมน์การกลั่น และระบบนำตัวเร่งปฏิกิริยากลับมาใช้ใหม่ ธรรมชาติที่ไม่-มีการปนเปื้อน (ไม่มีการชะล้างองค์ประกอบอัลลอยด์) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์
การผลิตเส้นใยสังเคราะห์ (เรยอน/วิสโคส): กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการแช่เซลลูโลสในโซดาไฟเข้มข้น แล้วบำบัดด้วยอ่างปั่นหมาดที่เป็นกรด อุปกรณ์นิกเกิล 201 จัดการกับสภาพแวดล้อมการปั่นจักรยานที่รุนแรงเหล่านี้ได้อย่างน่าเชื่อถือ
การบินและอวกาศและอิเล็กทรอนิกส์: ความเหนียวจากการแช่แข็งที่ยอดเยี่ยมทำให้เหมาะสำหรับส่วนประกอบในการจัดเก็บและถ่ายโอนด้วยความเย็นจัด คุณสมบัติแม่เหล็กของมันถูกใช้ในทรานสดิวเซอร์และเซ็นเซอร์แบบพิเศษ
คุณสมบัติที่สำคัญในการพิจารณา: ความต้านทานที่เหนือกว่าต่อด่างกัดกร่อน (แม้จะหลอมละลาย) การนำความร้อน/ไฟฟ้าที่ดี ความต้านทานต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียดคลอไรด์ และรักษาความเหนียวตั้งแต่อุณหภูมิเย็นจัดจนถึงอุณหภูมิสูง
3: อะไรคือแนวทางปฏิบัติที่สำคัญสำหรับการเชื่อม การแปรรูป และการบำบัดความร้อนของนิกเกิล 201 เพื่อรักษาความต้านทานการกัดกร่อนและคุณสมบัติทางกล
การสร้างนิกเกิล 201 ให้ประสบความสำเร็จนั้นต้องอาศัยแนวทางปฏิบัติที่ปรับให้เหมาะกับโครงสร้างนิกเกิลบริสุทธิ์และ{1}}ลักษณะการชุบแข็งของงาน การปฏิบัติตามหลักเกณฑ์เหล่านี้ไม่สามารถ-ต่อรองเพื่อความสมบูรณ์ของบริการได้
ความสะอาดเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง: ขั้นตอนการผลิตทั้งหมดต้องเริ่มต้นด้วยความสะอาดไร้ที่ติ จะต้องกำจัดตะกรันออกไซด์ น้ำมัน สี และที่สำคัญที่สุดคือการปนเปื้อนของเหล็กจากเครื่องมือที่ใช้กับเหล็กกล้าคาร์บอน (เครื่องบด ใบมีดตัด ขากรรไกรรอง) อนุภาคเหล็กสามารถกลายเป็นจุดเริ่มต้นของการกัดกร่อนเฉพาะจุดได้ ขอแนะนำอย่างยิ่งให้ใช้เครื่องมือที่มีการทำเครื่องหมายโดยเฉพาะสำหรับนิกเกิล
การแปรรูปด้วยความร้อน (การหลอม): นิกเกิล 201 ทำงาน-แข็งตัวอย่างรวดเร็วระหว่างการขึ้นรูปเย็น การหลอมขั้นกลางและขั้นสุดท้ายจะดำเนินการในช่วง 705 องศา - 925 องศา (1300 องศา F - 1700 องศา F) ตามด้วยการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว (ควรใช้น้ำดับ) เพื่อรักษาโครงสร้างจุลภาคที่อ่อนนุ่ม เหนียว และทนต่อการกัดกร่อน- เพื่อบรรเทาความเครียด โดยทั่วไปการให้ความร้อนถึง 425 องศา - 540 องศา (800 องศา F - 1000 องศา F)
ขั้นตอนการเชื่อม:
กระบวนการ: แนะนำให้ใช้การเชื่อมอาร์กทังสเตนแก๊ส (GTAW/TIG) เพื่อการควบคุมที่เหมาะสมที่สุด นอกจากนี้ยังใช้การเชื่อมอาร์กโลหะด้วยแก๊ส (GMAW/MIG) และการเชื่อมอาร์กโลหะแบบชีลด์ (SMAW)
โลหะตัวเติม: ใช้ตัวเติม ERNi-1 (AWS A5.14) ที่ตรงกันสำหรับอิเล็กโทรด GTAW/GMAW หรือ ENi-1 สำหรับ SMAW
การออกแบบข้อต่อ: ใช้การออกแบบร่องเปิด (มุมรวมที่กว้างกว่า ช่องว่างของรากที่ใหญ่กว่า) เมื่อเทียบกับเหล็ก เพื่อชดเชยความหนาแน่นที่สูงขึ้นของนิกเกิลและความลื่นไหลที่ต่ำกว่า ทำให้มั่นใจได้ถึงการหลอมรวมและการเจาะที่เหมาะสม
การควบคุมอินพุตความร้อน: ใช้เทคนิค stringer bead รักษาอินพุตความร้อนต่ำถึงปานกลาง และควบคุมอุณหภูมิอินเตอร์พาสให้ต่ำกว่า 150 องศา (300 องศา F) อย่างเคร่งครัด ความร้อนที่มากเกินไปอาจทำให้เมล็ดข้าวหยาบและเปราะได้
การไล่ล้างกลับ: การเติมก๊าซเฉื่อย (อาร์กอน) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผ่านรูตเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน ("น้ำตาล") ที่ด้านล่างของแนวเชื่อม ซึ่งทำให้เกิดพื้นผิวที่เปราะ{0}}กัดกร่อนได้ง่าย
4: ประสิทธิภาพของนิกเกิล 201 เป็นอย่างไรเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุที่มีโลหะผสมสูง เช่น ฮาสเตลลอยหรือเหล็กกล้าไร้สนิม ในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่เฉพาะเจาะจง
การเลือกใช้วัสดุต้องคำนึงถึงความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและราคาเสมอ นิกเกิล 201 มีคุณสมบัติเป็นเลิศเฉพาะเจาะจงที่มีองค์ประกอบนิกเกิลบริสุทธิ์ แต่ก็ไม่สามารถทดแทนวัสดุที่มีโลหะผสมสูงได้อย่างทั่วถึง
เทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิม (เช่น 304/316): นิกเกิล 201 เหนือกว่าอย่างมากในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่ร้อนและมีความเข้มข้น ซึ่งสเตนเลสจะต้องเผชิญกับการกัดกร่อนอย่างรุนแรงและการแตกร้าวจากการกัดกร่อน ในทางกลับกัน ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดออกซิไดซ์ (เช่น กรดไนตริก กรดซัลฟิวริกมวลเบา) หรือสารละลายคลอไรด์-เข้มข้นที่อุณหภูมิแวดล้อม โดยทั่วไปแล้ว สแตนเลสมาตรฐานจะมีสมรรถนะเหนือกว่านิกเกิล 201 ซึ่งสามารถกัดกร่อนได้ง่ายกว่า ข้อได้เปรียบที่สำคัญของ Nickel 201 เหนือเหล็กกล้าไร้สนิมคือ มีภูมิคุ้มกันอย่างสมบูรณ์-ต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียดที่เกิดจากการกัดกร่อน (Cl-SCC)
เทียบกับโลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม-โมลิบดีนัม "ประเภท Hastelloy-" (เช่น C-276, C-22): โลหะผสมเหล่านี้เป็น "ซูเปอร์อัลลอย" สำหรับสภาพแวดล้อมที่ประกอบด้วยกรด-กรดผสม และเฮไลด์-ที่รุนแรงที่สุด มีความต้านทานที่เหนือกว่ามากต่อการลดกรด (ไฮโดรคลอริก ซัลฟิวริก) และการกัดกร่อนเฉพาะจุด (รูพรุน รอยแยก) ในคลอไรด์ ไม่ควรระบุนิกเกิล 201 สำหรับเงื่อนไขเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม สำหรับการบริการที่รุนแรงและเฉพาะเจาะจงของสารกัดกร่อนเข้มข้นที่ร้อน ประสิทธิภาพของนิกเกิล 201 นั้นยอดเยี่ยมและมักจะคุ้มต้นทุนมากกว่าการใช้ซูเปอร์อัลลอยที่ระบุเกิน
เทียบกับนิกเกิล-โลหะผสมทองแดง (เช่น Monel 400): Monel 400 ให้ความต้านทานต่อกรดไฮโดรฟลูออริก น้ำทะเล และกรดซัลฟิวริกได้ดีกว่าภายใต้สภาวะรีดิวซ์ นิกเกิล 201 มีฤทธิ์กัดกร่อนมากกว่าและ-บรรยากาศออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูง
ตรรกะการเลือก: เลือก Nickel 201 สำหรับสารกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง- การประมวลผลที่มีความบริสุทธิ์สูง - หรือในกรณีที่จำเป็นต้องมีการนำความร้อน/ไฟฟ้า เลือกเหล็กกล้าไร้สนิมสำหรับกรดออกซิไดซ์และ-ต้านทานการกัดกร่อนทั่วไปที่คุ้มค่า เลือกโลหะผสมประเภท Hastelloy- สำหรับกรดผสม การให้บริการกรดไฮโดรคลอริก และสภาพแวดล้อมที่เป็นหลุม/รอยแยกที่รุนแรง
5: อะไรคือมาตรฐานวัสดุ ASTM/ASME ที่สำคัญที่ควบคุมการผลิตและการตรวจสอบนิกเกิล 201 สำหรับใช้ในภาชนะรับความดันและอุปกรณ์ในกระบวนการที่สำคัญ
การใช้งานที่เชื่อถือได้จำเป็นต้องมีความสอดคล้องของวัสดุตามมาตรฐานที่กำหนด นิกเกิล 201 อยู่ภายใต้ชุดมาตรฐาน ASTM (American Society for Testing and Materials) ที่ครอบคลุม ซึ่งมักนำมาใช้โดย ASME (American Society of Mechanical Engineers) สำหรับการสร้างรหัส (คำนำหน้า 'SB')
เกณฑ์ความต้องการทางเคมีและเครื่องกล: ASTM B160 (แท่ง/แท่ง) และ B162 (แผ่น/แผ่น/แถบ) กำหนดขีดจำกัดองค์ประกอบทางเคมีขั้นพื้นฐานและคุณสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิห้องสำหรับนิกเกิล 201
มาตรฐานรูปแบบผลิตภัณฑ์:
แผ่น แผ่น แถบ: ASTM B162 / ASME SB162
ท่อและท่อไร้รอยต่อ: ASTM B161 / ASME SB161 (บริการทั่วไป); ASTM B163 / ASME SB163 (คอนเดนเซอร์/ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน)
ท่อเชื่อม: ASTM B725/B726 / ASME SB725/SB726
การตีขึ้นรูป: ASTM B564 / ASME SB564
ฟิตติ้ง (โรงงาน-สั่งทำพิเศษ): ASTM B366 / ASME SB366
การตรวจสอบและรับรอง: ในการจัดซื้อจัดจ้าง รายงานการทดสอบโรงงาน (MTR) หรือใบรับรองการปฏิบัติตามข้อกำหนดที่ได้รับการรับรองจะต้องจัดทำโดยโรงงาน/ผู้จัดจำหน่าย เอกสารนี้เป็นบันทึกการตรวจสอบย้อนกลับทางกฎหมายที่ตรวจสอบความร้อนของวัสดุว่าตรงตามข้อกำหนดมาตรฐานที่กำหนดในด้านคุณสมบัติทางเคมีและทางกล สำหรับบริการที่สำคัญ อาจระบุการทดสอบเพิ่มเติมตามมาตรฐาน เช่น ASTM G28 (การตรวจจับความไวต่อการโจมตีตามขอบเกรน) หรือ ASTM E1473 (สเปกโตรมิเตอร์การปล่อยแสง) เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของปริมาณคาร์บอนต่ำและความบริสุทธิ์โดยรวม
การระบุมาตรฐาน ASTM/ASME ที่ถูกต้องบนแบบวิศวกรรมและใบสั่งซื้อเป็นขั้นตอนพื้นฐานในการรับรองว่าวัสดุที่จัดหานั้นเหมาะสมกับสภาพการบริการตามตั้งใจซึ่งมักจะรุนแรง
