1. ถาม: UNS N06002 คืออะไร และความแตกต่างหลักในกลุ่มซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิล-คืออะไร
ตอบ: UNS N06002 ซึ่งเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายในชื่อทางการค้า Hastelloy X เป็นโลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม-เหล็ก- ต่างจากโลหะผสมนิกเกิลอื่นๆ จำนวนมากที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อต้านทานการกัดกร่อนในน้ำเพียงอย่างเดียว UNS N06002 เป็นซูเปอร์อัลลอยด์เสริมความแข็งแกร่ง-สารละลายที่ออกแบบมาเพื่อ-ความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูงและความต้านทานต่อออกซิเดชันเป็นหลัก
ความแตกต่างหลักอยู่ที่เคมีที่มีจุดประสงค์สอง-:
นิกเกิล (ความสมดุล): ให้เมทริกซ์ออสเทนนิติกที่เสถียรและต้านทานต่อการเกิดคาร์บูไรเซชัน
โครเมียม (20.5–23.0%): ให้ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและซัลไฟด์เป็นพิเศษที่อุณหภูมิสูงถึง 1200 องศา (2200 องศา F)
โมลิบดีนัม (8.0–10.0%): ให้สารละลายที่เป็นของแข็ง- ทำให้สารละลายแข็งตัวและทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ลดลงที่อุณหภูมิสูงขึ้น
เหล็ก (17.0–20.0%): สูงกว่าโลหะผสมซีรีส์ C- ส่วนใหญ่ มีส่วนช่วยในเรื่องต้นทุน-ประสิทธิผลและเสถียรภาพทางโลหะวิทยาในขณะที่ยังคงรักษาคุณสมบัติด้านอุณหภูมิสูง-ไว้ได้
โคบอลต์ (0.5–2.5%): มีอยู่ในปริมาณที่ควบคุม; ช่วยเพิ่มความต้านทานการคืบคลาน
ต่างจาก N10276 (C-276) ซึ่งเป็นโลหะผสมการกัดกร่อนที่ใช้ใกล้กับอุณหภูมิแวดล้อม N06002 ยังคงรักษาคุณสมบัติเชิงกลที่เป็นประโยชน์ที่อุณหภูมิเกิน 1,000 องศา โดยทั่วไปไม่ได้ระบุไว้สำหรับบริการกรดไฮโดรคลอริกแบบเปียก แต่เป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับเครื่องสันดาปกังหันแก๊ส ส่วนประกอบเตาอุตสาหกรรม และเครื่องปฏิกรณ์กระบวนการเคมีที่ทำงานด้วยความร้อนสีแดง
2. ถาม: ข้อกำหนดคุณสมบัติเชิงกลที่สำคัญสำหรับเพลต UNS N06002 ตาม ASTM B435 คืออะไร และคุณสมบัติเหล่านี้เปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
ตอบ: ตาม ASTM B435 (ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับนิกเกิล-โครเมียม-โมลิบดีนัม-แผ่นโลหะผสมเหล็ก) ข้อกำหนดคุณสมบัติทางกลของอุณหภูมิห้องสำหรับ UNS N06002 ในสภาวะการอบอ่อนของสารละลายคือ:
| คุณสมบัติ | ความต้องการ |
|---|---|
| ความต้านแรงดึง | ขั้นต่ำ 690 MPa (100 ksi) |
| ความแข็งแรงของผลผลิต (ออฟเซ็ต 0.2%) | ขั้นต่ำ 283 MPa (41 ksi) |
| การยืดตัว (เป็น 2 นิ้ว/50 มม.) | ขั้นต่ำ 30% |
ประสิทธิภาพอุณหภูมิที่สูงขึ้น:
ค่าที่แท้จริงของ N06002 ถูกเปิดเผยที่อุณหภูมิสูง:
ความต้านทานการคืบ: ที่ 815 องศา (1500 องศา F) N06002 มีอายุการแตกของคืบประมาณ 100 ชั่วโมงที่ 69 MPa (10 ksi) ซึ่งเกินกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม 304H และ 310S มาก ทำให้เหมาะสำหรับส่วนประกอบรับน้ำหนัก-ที่อุณหภูมิสูงจัด
ความต้านทานต่อออกซิเดชัน: เนื่องจากมีโครเมียม 22% และการเติมซิลิคอนและแมงกานีสเล็กน้อย N06002 จึงสร้างสเกล Cr₂O₃ ที่เกาะติด-ที่เติบโตช้า สามารถให้บริการอากาศได้อย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิ 1200 องศา โดยมีอัตราการสูญเสียโลหะที่ยอมรับได้
ความคงตัวทางความร้อน: การเปิดรับแสงเป็นเวลานานที่ 540–760 องศาอาจส่งผลให้เกิดการตกตะกอนของคาร์ไบด์และเฟสระหว่างโลหะ (เฟสหลักคือ μ) การตกตะกอนนี้จะเพิ่มความต้านทานแรงดึงแต่ลดความเหนียวและความทนทานต่อแรงกระแทก สำหรับส่วนประกอบที่กำลังหมุนที่สำคัญในกังหันก๊าซ พฤติกรรมการเสื่อมสภาพนี้จะต้องนำมาพิจารณาในการประเมินวงจรชีวิตด้วย
ความล้าจากความร้อน: N06002 มีความต้านทานความล้าจากความร้อนได้ดีเยี่ยม เนื่องจากมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ค่อนข้างต่ำ (เมื่อเทียบกับสเตนเลสออสเทนนิติก) และมีค่าการนำความร้อนสูง
3. ถาม: โลหะวิทยาการเชื่อมของ UNS N06002 แตกต่างจากสเตนเลสออสเทนนิติกมาตรฐานอย่างไร และต้องใช้โลหะเติมชนิดใด
ตอบ: โลหะวิทยาการเชื่อมของ N06002 แตกต่างจากเหล็กกล้าไร้สนิมเนื่องจากมีปริมาณโมลิบดีนัมสูงและมีโครงสร้างการแข็งตัวของออสเทนนิติกอย่างสมบูรณ์
ข้อควรพิจารณาทางโลหะวิทยาที่สำคัญ:
ความต้านทานการแตกร้าวจากความร้อน: ต่างจากสเตนเลสออสเทนนิติกโดยสิ้นเชิง (เช่น 310S) ซึ่งมีความไวต่อการแตกร้าวจากความร้อนสูง N06002 มีความต้านทานที่ดีต่อรอยแยกระดับไมโคร สาเหตุนี้มีสาเหตุมาจากระดับการควบคุมของธาตุรอง (ซิลิคอน แมงกานีส คาร์บอน) และการขาดการแยกโบรอนหรือฟอสฟอรัสอย่างมีนัยสำคัญ
ไม่มีการก่อตัวของเฟอร์ไรต์: ต่างจากสเตนเลส 304/316 ตรงที่ N06002 ไม่มีสารเพิ่มความคงตัวของเฟอร์ไรต์ (ไทเทเนียม ไนโอเบียม) และแข็งตัวเป็นออสเทนไนต์ 100% ผู้ตรวจสอบการเชื่อมไม่สามารถใช้การวัดแม่เหล็กเฟอร์ไรต์เพื่อตรวจสอบคุณภาพการเชื่อมได้
การตกตะกอนของคาร์ไบด์: ในระหว่างการเชื่อม โครเมียม-ริชคาร์ไบด์ (M₂₃C₆) อาจตกตะกอนในโซนที่ได้รับความร้อน-ที่ 650–900 องศา อย่างไรก็ตาม สำหรับบริการที่อุณหภูมิสูง- การตกตะกอนนี้มักจะเป็นประโยชน์ เนื่องจากเป็นการเสริมกำลังขั้นที่สอง สำหรับบริการกัดกร่อนในน้ำ (พบได้น้อยสำหรับโลหะผสมนี้) จำเป็นต้องมีการหลอมสารละลายหลังการเชื่อม
คำแนะนำของฟิลเลอร์โลหะ:
โลหะตัวเติมที่เข้ากันคือ ERNiCrMo-2 (AWS A5.14) สารตัวเติมนี้รักษาสมดุลที่สำคัญของโครเมียม โมลิบดีนัม และเหล็กที่จำเป็นสำหรับความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง
สำหรับรอยเชื่อมที่ไม่เหมือนกัน:
สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม: ยังคงแนะนำให้ใช้ ERNiCrMo-2
สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน: ERNiCr-3 (Inconel 82/182) มักใช้เพื่อรองรับการเจือจาง
ถึง C-276: อาจเลือก ERNiCrMo-4 ได้ แม้ว่า ERNiCrMo-2 จะยอมรับได้ก็ตาม
พารามิเตอร์การเชื่อม:
กระบวนการ: แนะนำให้ใช้ GTAW (TIG) และ GMAW (MIG) SAW สามารถทำได้ แต่ต้องใช้ฟลักซ์สูตรพิเศษ
อินพุตความร้อน: ปานกลาง (1.0–2.5 กิโลจูล/มม.) การป้อนความร้อนสูงเกินไปจะทำให้เกรนหยาบและคาร์ไบด์มากกว่า-การตกตะกอน
อุณหภูมิระหว่างทาง: สูงสุด 100 องศา (212 องศา F) ที่แนะนำเพื่อควบคุมการสัมผัสความร้อน
4. ถาม: ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูง-จำเพาะใดที่แผ่น UNS N06002 ระบุไว้บนเหล็กกล้าไร้สนิม 310S หรือ Inconel 600
ตอบ: UNS N06002 ได้รับการระบุไว้บน 310S (สเตนเลส 25/20) และ Inconel 600 (N06600) ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงร่วมกับการกัดกร่อนของก๊าซที่รุนแรง หรือการโหลดทางความร้อนและทางกลแบบเป็นรอบ
การใช้งานเฉพาะ:
เครื่องสันดาปกังหันก๊าซ: N06002 เป็นวัสดุดั้งเดิมสำหรับห้องเผาไหม้กังหันก๊าซของอากาศยานและอุตสาหกรรม มีประสิทธิภาพเหนือกว่า 310S เนื่องจากความแข็งแกร่งในการคืบคลานที่เหนือกว่าที่ 900 องศา + และความต้านทานต่อความล้าจากความร้อนจากรอบการจุดระเบิดซ้ำๆ Inconel 600 แม้จะแข็งแกร่ง แต่ก็ทนทุกข์ทรมานจากการโจมตีด้วยซัลไฟด์ในสารปนเปื้อนเชื้อเพลิง ปริมาณโครเมียมที่สูงขึ้นของ N06002 ให้ความต้านทานต่อซัลไฟด์ได้ดีขึ้น
การเผาและการโต้กลับของเตาอุตสาหกรรม: ในเตาหลอมแบบสว่างสำหรับแถบสแตนเลส การเผาจะต้องทนทานต่อทั้งบรรยากาศไฮโดรเจนภายในและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ภายนอก. 310การคืบคลานของอุณหภูมิสูงเกินไปที่ 1100 องศา N06002 คงรูปร่างและต้านทานการเกิดคาร์บูไรเซชันจากไฮโดรคาร์บอนที่แตกร้าว
ส่วนประกอบเอทิลีนไพโรไลซิส (แครกเกอร์ไอน้ำ): แม้ว่า Incoloy 800H จะเป็นมาตรฐาน แต่ N06002 จะถูกระบุสำหรับจุดที่มีความร้อนสูงหรือสำหรับแผ่นท่อและสายส่งที่ต้องการความแข็งแรงสูงกว่า 800H ที่ 1,000–1100 องศา
หัวเผากรดไนตริก: ในการผลิตกรดไนตริกผ่านการเผาไหม้แอมโมเนีย ผ้ากอซตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินัม-ได้รับการรองรับบนอานเซรามิก แต่ฝาครอบหัวเผาและทางเข้าหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งมักถูกสร้างขึ้นจาก N06002 ทนทานต่อเปลวไฟออกซิไดซ์ (1000 องศา +) และดับอย่างรวดเร็วถึง 400 องศา โดยไม่แตกร้าวจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน
ส่วนประกอบของเตาเผาขยะ: สำหรับเตาเผาขยะอันตรายที่ต้องจัดการกับไฮโดรคาร์บอนที่มีคลอรีน N06002 มีความต้านทานต่อคลอรีนที่อุณหภูมิสูงและการโจมตีของไฮโดรเจนคลอไรด์-ได้ดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม แม้ว่าอาจเลือกใช้โลหะผสม C-2000 หรือ 59 หากเกิดการควบแน่นของกรดเปียก
5. ถาม: ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับการขึ้นรูปร้อนและการรักษาความร้อนของเพลต UNS N06002 ในระหว่างการผลิตภาชนะหรือส่วนประกอบคืออะไร
ตอบ: UNS N06002 ต้องมีการควบคุมความร้อนที่แม่นยำระหว่างการขึ้นรูปร้อนและการบำบัดความร้อน กรอบเวลากระบวนการแคบกว่าสเตนเลสออสเทนนิติก และต้องปฏิบัติตามขั้นตอนอย่างเคร่งครัด
การขึ้นรูปร้อน:
ช่วงอุณหภูมิ: ช่วงการขึ้นรูปร้อนที่แนะนำคือ 1,040–1230 องศา (1900–2250 องศา F)
หยุดการขึ้นรูปต่ำกว่า 950 องศา : การขึ้นรูปจะต้องหยุดทันทีหากอุณหภูมิของแผ่นลดลงต่ำกว่า 950 องศา (1740 องศา F) การขึ้นรูปที่ต่ำกว่าอุณหภูมินี้ทำให้เกิดการแข็งตัวของงานอย่างรุนแรง และอาจทำให้เกิดการแตกร้าวของขอบได้
การอุ่นซ้ำ: อนุญาตให้อุ่นซ้ำได้หลายครั้ง แต่แต่ละรอบความร้อนจะต้องตามด้วยการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว หากเวลาสะสมในช่วงปริมาณฝน 650–900 องศามากเกินไป
การหลอมสารละลาย:
อุณหภูมิ: 1175 องศา (2150 องศา F) เป็นอุณหภูมิการหลอมสารละลายมาตรฐาน
เวลาแช่: โดยทั่วไป 30 นาทีต่อความหนา 25 มม. โดยขั้นต่ำ 30 นาที
การชุบแข็ง: จำเป็นต้องมีการดับน้ำอย่างรวดเร็ว การระบายความร้อนด้วยอากาศไม่เพียงพอสำหรับเพลตที่มีความหนามากกว่า 3 มม. เนื่องจากการระบายความร้อนช้าๆ ที่ 900–600 องศาจะตกตะกอนคาร์ไบด์ M₂₃C₆ และเฟส μ ส่งผลให้ทั้งความเหนียวของอุณหภูมิห้อง-ลดลงและประสิทธิภาพการคืบของอุณหภูมิสูง-
บรรยากาศ: ควรใช้บรรยากาศแบบรีดิวซ์ (ไฮโดรเจนหรือแอมโมเนียที่แยกตัวออกจากกัน) เพื่อลดการเกิดออกซิเดชัน หากใช้เตาเผาบรรยากาศอากาศ จะเกิดตะกรันหนัก และจำเป็นต้องมีการขจัดตะกรันเชิงกลหรือการดอง
หลัง-การอบชุบด้วยความร้อน:
ต่างจาก C-276 ซึ่งไม่ควรได้รับการบรรเทาความเครียด N06002 อาจต้องมีการอบอ่อนหลัง-การขึ้นรูป หากความเครียดในการขึ้นรูปเกิน 10–15% ขึ้นอยู่กับความรุนแรงของการขึ้นรูปและเงื่อนไขการบริการ สำหรับบริการการคืบที่อุณหภูมิสูง งานเย็นหนักทั้งหมดจะต้องถูกกำจัดออกโดยการหลอมสารละลายทั้งหมดเพื่อคืนโครงสร้างจุลภาคให้มีเสถียรภาพ
การควบคุมความผิดเพี้ยน:
เนื่องจากอุณหภูมิการอบอ่อนของสารละลายที่สูงและการดับน้ำอย่างรวดเร็ว จึงอาจเกิดการบิดเบือนอย่างมีนัยสำคัญได้ แผ่นและส่วนประกอบที่ประดิษฐ์ขึ้นต้องได้รับการสนับสนุนอย่างเพียงพอในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน การราบเรียบเชิงกลหลังการให้ความร้อนเป็นเรื่องปกติ แต่ต้องดำเนินการอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการแนะนำงานเย็นใหม่โดยไม่บรรเทาความเครียดในภายหลัง
