1. ความก้าวหน้าทางโลหะวิทยาของ Hastelloy B-3 (UNS N10675) ที่เหนือกว่าอัลลอยด์ B-2 รุ่นก่อนๆ คืออะไร และเหตุใดจึงทำให้เหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานแท่งเหล็กหลอม
Hastelloy B-3 แสดงถึงการปรับปรุงเชิงวิวัฒนาการอย่างมีนัยสำคัญเหนือโลหะผสม B-2 (UNS N10665) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ทั้งสองชนิดเป็นโลหะผสมนิกเกิล-โมลิบดีนัมที่ออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดรีดิวซ์อย่างรุนแรง (โดยเฉพาะกรดไฮโดรคลอริก) อย่างไรก็ตาม B-2 มีความไวต่อการตกตะกอนของเฟสระหว่างโลหะในโซนรับผลกระทบความร้อน (HAZ) ในระหว่างการเชื่อมหรือการทำให้เย็นลงช้าๆ ในช่วง 550-850 องศา การตกตะกอนนี้อาจนำไปสู่การสูญเสียความเหนียวอย่างรุนแรงและการกัดกร่อนตามขอบเกรนเฉพาะจุด
Hastelloy B-3 แก้ไขปัญหานี้ด้วยการปรับเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมี ในขณะที่ยังคงปริมาณโมลิบดีนัมไว้สูง (~28.5%) สำหรับความต้านทานการกัดกร่อน B-3 ได้รวมเอาการเติมโครเมียม (~1.5%) และเหล็ก (~1.5%) ที่ควบคุมได้ พร้อมด้วยการควบคุมคาร์บอนและซิลิคอนที่เข้มงวดยิ่งขึ้น เคมีนี้ส่งผลให้:
ความเสถียรทางความร้อนที่ได้รับการปรับปรุงอย่างมาก: B-3 มีความทนทานต่อการก่อตัวของเฟสทุติยภูมิที่เป็นอันตรายได้ดีกว่ามากเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิปานกลาง นี่คือข้อได้เปรียบหลักของมัน
ความเหนียวที่เพิ่มขึ้นหลังการสัมผัสความร้อน: ยังคงความเหนียวแม้หลังจากการเชื่อมหรือเย็นตัวช้า ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงในการแตกร้าวของการผลิต
ความต้านทานการกัดกร่อนที่เปรียบเทียบได้: เข้ากันได้กับ B-2 ในสภาพแวดล้อมที่มีการลดส่วนใหญ่ โดยอาจมีประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในกรดผสมบางชนิด
สำหรับการใช้งานแท่งเหล็กปลอมแปลง ความเสถียรทางความร้อนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง กระบวนการตีขึ้นรูปนั้นเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนโลหะผสมที่อุณหภูมิสูง (มักจะอยู่ที่ 1100-1200 องศา ) จากนั้นจึงดำเนินการด้วยเครื่องจักร อัตราการเย็นตัวที่ตามมา-โดยเฉพาะสำหรับแถบ-ส่วนตัดขวางขนาดใหญ่-อาจช้าพอที่จะทำให้ B-2 เสี่ยงต่อการเกิดอาการแพ้ในแกนกลาง ความต้านทานโดยธรรมชาติของ B-3 ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแท่งเหล็กหลอมจะรักษาโครงสร้างจุลภาคที่ทนทาน เหนียว และทนทานต่อการกัดกร่อน-ที่สม่ำเสมอตลอดหน้าตัดทั้งหมด ตั้งแต่พื้นผิวจนถึงเส้นกึ่งกลาง โดยไม่ต้องใช้สารละลายหลังการหลอมในทุกกรณี ความน่าเชื่อถือนี้ทำให้ B-3 เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับส่วนประกอบปลอมแปลงที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัย
2. โดยทั่วไปแล้วแท่งฟอร์จ Hastelloy B-3 จะระบุไว้ในส่วนประกอบทางอุตสาหกรรมที่สำคัญ และอะไรเป็นแรงผลักดันให้เกิดการเลือกการฟอร์จเหนือรูปแบบอื่นๆ เช่น เหล็กเส้นรีด
แท่งฟอร์จ Hastelloy B- 3 ชิ้นถูกกำหนดไว้สำหรับส่วนประกอบที่มีความสมบูรณ์สูง- โดยที่ความน่าเชื่อถือทางกลภายใต้ความเครียดจากการกัดกร่อนนั้นไม่สามารถต่อรองได้ กระบวนการตีขึ้นรูปจะจัดแนวการไหลของเกรนของโลหะให้สอดคล้องกับรูปร่างของชิ้นส่วน ทำให้เกิดความแข็งแกร่ง ความเหนียวทนทานต่อแรงกระแทก และความต้านทานความล้าที่เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับชิ้นส่วนที่กลึงจากสต็อกแท่งรีด
การใช้งานที่สำคัญ ได้แก่ :
ส่วนประกอบของวาล์ว: ก้าน ประตู เวดจ์ และตัวเรือนปลอมแปลงสำหรับวาล์วควบคุมการบริการขั้นรุนแรง ปลั๊กวาล์ว และเช็ควาล์วในระบบกรด HCl
ชิ้นส่วนปั๊มและคอมเพรสเซอร์: เพลา ใบพัด จานโรเตอร์ และวงแหวนกันสึกในปั๊มที่ถ่ายเทกรดร้อนที่ไม่-ออกซิไดซ์
อุปกรณ์ยึดและสตั๊ด: โบลท์- สตัด และน็อตสำหรับงานหนักสำหรับการเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนในเครื่องปฏิกรณ์ คอลัมน์ และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่จัดการกับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
เครื่องมือสำหรับการแปรรูปทางเคมี: เพลากวน ใบพายผสม และตัวรองรับแบบสไปเดอร์ที่มีทั้งแรงบิดและการกัดกร่อนสูง
อุปกรณ์เชื่อมต่อและหัวฉีดแบบกำหนดเอง: บล็อกท่อร่วมแรงดันสูง-ขนาดใหญ่ การตีขึ้นรูปหัวฉีดสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ และการตีหน้าแปลนแบบกำหนดเอง
ทางเลือกสำหรับการปลอมแปลงขับเคลื่อนโดย:
ความแข็งแกร่งของทิศทาง: รูปแบบการไหลของเกรนที่สร้างขึ้นโดยการตีช่วยให้ทนทานต่อความเค้นหลายทิศทาง-ได้ดีกว่า
ความสมบูรณ์ภายใน: กระบวนการทำงานที่ร้อนช่วยรักษาความพรุนและช่องว่างที่มีอยู่ในแท่งโลหะเดิม ส่งผลให้โครงสร้างภายในเป็นเนื้อเดียวกันและไม่มีข้อบกพร่อง-มากขึ้น
ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจสำหรับรูปทรงที่ซับซ้อน: สำหรับชิ้นส่วนที่ค่อนข้างซับซ้อนแต่ผลิตในปริมาณปานกลาง (เช่น ตัววาล์ว) การตีขึ้นรูปให้ใกล้กับ "รูปร่างใกล้- ตาข่าย" มากขึ้น จะช่วยลดการสูญเสียการตัดเฉือนที่มีราคาแพงของโลหะผสมราคาแพง
คุณสมบัติที่ได้รับการปรับปรุงในส่วนขนาดใหญ่: สำหรับแท่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงกว่าประมาณ 150 มม. (6") โดยทั่วไปแท่งเหล็กหลอมจะแสดงคุณสมบัติด้านความหนาได้ดีกว่า-มากกว่าแท่งเหล็กรีด
3. อธิบายการตีขึ้นรูปที่จำเป็นและการโพสต์-กระบวนการบำบัดด้วยความร้อนสำหรับแท่ง Hastelloy B-3 เพื่อให้มั่นใจในคุณสมบัติที่เหมาะสมที่สุด
การประมวลผลทางกลเชิงความร้อน-อย่างเหมาะสมเป็นกุญแจสำคัญในการปลดล็อกประสิทธิภาพของ B-3 ในแท่งเหล็กหลอม
กระบวนการตีขึ้นรูป:
การทำความร้อนเบื้องต้น{{0}: แท่งโลหะหรือแท่งเหล็ก B-3 ได้รับความร้อนสม่ำเสมอจนถึงช่วงอุณหภูมิการตีขึ้นรูปที่ 1120-1180 องศา (2050-2150 องศา F) การควบคุมอุณหภูมิมีความสำคัญ ความร้อนสูงเกินไปอาจทำให้เมล็ดพืชเจริญเติบโตมากเกินไป ในขณะที่ความร้อนต่ำเกินไปจะเพิ่มความต้านทานการเสียรูปและความเสี่ยงต่อการแตกร้าว
การทำงานที่ร้อน: วัสดุถูกตีขึ้นรูปโดยใช้เครื่องอัดหรือค้อน ปริมาณการลดลง (การลดลงของพื้นที่หน้าตัด-) มีความสำคัญ ซึ่งมักจะเกินอัตราส่วน 3:1 งานทางกลระดับสูงนี้ช่วยขัดเกลาโครงสร้างของเกรน
อุณหภูมิขั้นสุดท้าย: การตีขึ้นรูปควรเสร็จสิ้นที่อุณหภูมิสูงกว่าประมาณ 925 องศา (1,700 องศา F) เพื่อให้แน่ใจว่ามีการตกผลึกใหม่อย่างสมบูรณ์ และหลีกเลี่ยงไม่ให้วัสดุทำงานในช่วงอุณหภูมิที่อาจนำไปสู่การก่อตัวของเฟสที่ไม่พึงประสงค์
หลัง-การอบชุบด้วยความร้อน:
การหลอมสารละลาย: นี่เป็นขั้นตอนบังคับ แท่งเหล็กหลอมถูกทำให้ร้อนอีกครั้งที่ 1,065-1120 องศา (1950-2050 องศา F) สิ่งนี้จะดูดซับโลหะผสมเพื่อละลายตะกอนที่อาจเกิดขึ้นในระหว่างขั้นตอนสุดท้ายของการทำความเย็นหลังการหลอม เวลาที่อุณหภูมิมีความสำคัญและขึ้นอยู่กับหน้าตัดของแท่ง
การชุบแข็งอย่างรวดเร็ว: หลังจากการหลอมสารละลายแล้ว แท่งจะต้องถูกดับอย่างรวดเร็วในน้ำ การทำความเย็นอย่างรวดเร็วนี้จะ "แข็งตัว" โครงสร้างจุลภาคของสารละลาย-เฟสเดียวที่เป็นของแข็ง- โดยคงความต้านทานการกัดกร่อนและความเหนียวไว้สูงสุด
การบรรเทาความเครียด (ไม่บังคับ/มีเงื่อนไข): สำหรับส่วนประกอบที่ต้องผ่านการตัดเฉือนอย่างกว้างขวาง อาจใช้การบรรเทาความเครียดด้วยอุณหภูมิที่ต่ำกว่า- (เช่น ~600 องศา ) เพื่อลดความผิดเพี้ยนให้เหลือน้อยที่สุด อย่างไรก็ตาม จะต้องได้รับการประเมินอย่างรอบคอบเนื่องจากจะวางวัสดุไว้ในเขตอุณหภูมิการตกตะกอน ความเสถียรทางความร้อนของ B-3 ทำให้สิ่งนี้เป็นไปได้มากกว่า B-2
4. ข้อกำหนดในการทดสอบและรับรองวัสดุที่สำคัญสำหรับชุดแท่งเหล็กปลอมแปลง Hastelloy B-3 ที่ออกแบบมาเพื่อการบริการที่สำคัญมีอะไรบ้าง
เมื่อคำนึงถึงความปลอดภัย-ลักษณะการใช้งานที่สำคัญ การรับรองเหล็กฟอร์จ B-3 จึงเข้มงวดและตรวจสอบย้อนกลับได้
การวิเคราะห์ทางเคมี: การวิเคราะห์ทางสเปกโตรกราฟีเต็มรูปแบบที่ยืนยันการปฏิบัติตามข้อกำหนดของ UNS N10675 (ฐาน Ni, Mo ~28.5%, Cr ~1.5%, Fe ~1.5%, C ต่ำ ฯลฯ) โดยดำเนินการกับตัวอย่างจากการหลอมแต่ละครั้ง
การทดสอบทางกล: มีการทดสอบแรงดึง (ความแข็งแรงของผลผลิต ความต้านทานแรงดึงสูงสุด การยืดตัว) และการทดสอบความแข็ง (โดยทั่วไปคือ Brinell หรือ Rockwell B) สำหรับแท่งเหล็กขนาดใหญ่ การทดสอบเหล่านี้จะดำเนินการกับคูปองตัวแทนที่นำมาจากแท่งเหล็กปลอมแปลงจริง (มักจะมาจาก "ตัวดึงทดสอบ" ที่ขยายออกหรือส่วนท้าย) ไม่ใช่เพียงจากการหลอมละลายเท่านั้น
การทดสอบการกัดกร่อน: การทดสอบการประกันคุณภาพที่สำคัญที่สุดคือการทดสอบการกัดกร่อนตามขอบเกรน ตัวอย่างจะถูกทำให้ไว (ให้ความร้อนเพื่อทำให้เกิดการตกตะกอน) จากนั้นนำไปผ่านการทดสอบที่รุนแรง เช่น ASTM G28 วิธี A (ต้มกรดซัลฟิวริก 50% ด้วยเฟอร์ริกซัลเฟต) วัดอัตราการกัดกร่อน อัตราที่ต่ำช่วยยืนยันเสถียรภาพทางความร้อนและโครงสร้างจุลภาคที่เหมาะสมของโลหะผสม
การทดสอบแบบไม่-แบบทำลาย (NDT): แท่งเหล็กปลอมแปลงได้รับการทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (UT) เป็นประจำเพื่อตรวจจับความไม่ต่อเนื่องภายใน เช่น ช่องว่าง การรวมตัว หรือรอยแตก การตรวจสอบพื้นผิวผ่านการทดสอบการแทรกซึมของของเหลว (PT) หรือการทดสอบอนุภาคแม่เหล็ก (MT) อาจระบุไว้ด้วย
เอกสารประกอบการรับรอง: วัสดุนี้มาพร้อมกับรายงานการทดสอบโรงงาน (MTR) / ใบรับรองความสอดคล้องที่ครอบคลุม ซึ่งรวมถึงตัวเลขความร้อน/การหลอมละลาย พารามิเตอร์การตีขึ้นรูป บันทึกการรักษาความร้อน และผลการทดสอบ สำหรับการใช้งานภาชนะรับความดันนิวเคลียร์หรือ ASME จำเป็นต้องมีรายงานการทดสอบวัสดุ (ASME ส่วนที่ II ส่วน B) พร้อมใบรับรองเพิ่มเติม
5. ข้อควรพิจารณาในการตัดเฉือนเบื้องต้นสำหรับผู้ผลิตที่ทำงานกับผลิตภัณฑ์แท่งฟอร์จ Hastelloy B-3 คืออะไร
แม้ว่า B-3 จะมีความเหนียวได้ดีกว่า B-2 แต่ก็มีลักษณะเหมือนตระกูลโลหะผสมนิกเกิลที่มีลักษณะเหนียวและแข็งตัวเร็ว สิ่งนี้ต้องการแนวทางปฏิบัติในการตัดเฉือนเฉพาะ:
เครื่องมือ: ใช้เฉพาะเครื่องมือคราดคาร์ไบด์มุมบวก-หรือ-โคบอลต์ HSS เกรดพรีเมียม ต้องเปลี่ยนเครื่องมือก่อนที่จะทื่อเพื่อหลีกเลี่ยงการแข็งตัวของพื้นผิวชิ้นงานมากเกินไป
พารามิเตอร์การตัด: ใช้ความเร็วพื้นผิวต่ำ-ถึง-ปานกลาง อัตราป้อนสูง และการตัดลึก เป้าหมายคือทำให้เครื่องมือตัดอยู่ใต้งาน-ชั้นแข็งที่สร้างขึ้นจากการผ่านครั้งก่อน การตัดแบบสกิมเบาจะเคลือบและทำให้พื้นผิวแข็งขึ้น ส่งผลให้การกลึงครั้งต่อๆ ไปทำได้ยากและสร้างความเสียหายให้กับเครื่องมือ
สารหล่อเย็นและการหล่อลื่น: สารหล่อเย็นคุณภาพสูง-ในปริมาณมากเป็นสิ่งจำเป็นในการกระจายความร้อน ป้องกันการทำงานแข็งตัว และปรับปรุงการแตกหักของเศษ สารหล่อเย็นควรมีการหล่อลื่นที่ดีและปราศจากซัลเฟอร์หรือคลอรีนหากชิ้นส่วนต้องใช้งานที่อุณหภูมิสูง- เพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น
ความแข็งแกร่ง: เครื่องมือกล ชิ้นงาน และฟิกซ์เจอร์ต้องมีความแข็งอย่างยิ่งในการดูดซับแรงตัดและลดการสะท้าน ซึ่งอาจส่งผลให้ผิวสำเร็จไม่ดีและสึกหรอของเครื่องมือเร็วขึ้น
การควบคุมเศษ: โลหะผสมมีแนวโน้มที่จะเกิดเศษที่ยาวและเป็นเส้น ใช้ร่องคายเศษกับเครื่องมือและให้แน่ใจว่าระบบกำจัดเศษของเครื่องจักรมีประสิทธิภาพในการป้องกันเศษไม่ให้รบกวนการตัดหรือก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัย
โดยสรุป แท่งฟอร์จ Hastelloy B-3 เป็นตัวแทนของรูปแบบผลิตภัณฑ์ระดับพรีเมียมและความน่าเชื่อถือสูง-สำหรับส่วนประกอบรับน้ำหนักที่เป็นหัวใจของการลดกระบวนการทางเคมีที่เป็นกรด การเลือกของพวกเขาได้รับการพิสูจน์ด้วยการผสมผสานระหว่างความเสถียรทางโลหะวิทยาที่เหนือกว่าของ B-3 และคุณสมบัติทางกลที่ได้รับการปรับปรุงโดยกระบวนการตีขึ้นรูปที่มีการควบคุม
