อะไรทำให้เหล็กลวด Hastelloy B-3 เหนือกว่า Hastelloy B-2 รุ่นดั้งเดิมสำหรับการใช้งานในการเชื่อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับการตกตะกอนในเฟสระหว่างโลหะ

ถาม: เราใช้โลหะเติม Hastelloy B-2 มาหลายปีในการเชื่อมอุปกรณ์บริการกรดไฮโดรคลอริก ขณะนี้ซัพพลายเออร์ของเรากำลังแนะนำ B-3 พวกเขาอ้างว่ามี "ความเสถียรทางโลหะวิทยา" มากกว่า เหล็กลวดในระหว่างกระบวนการเชื่อมหมายความว่าอย่างไร และเหตุใดเราจึงควรเปลี่ยน?

ตอบ: วิวัฒนาการจาก Hastelloy B-2 มาเป็น B-3 แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าที่สำคัญในการออกแบบด้านโลหะวิทยา โดยเฉพาะอย่างยิ่งการจัดการกับจุดอ่อนที่สำคัญในโลหะผสม B-2 ในระหว่างการเชื่อมและการสัมผัสความร้อน

ปัญหา B-2 (การสั่งซื้อและการแตกตัว):
Hastelloy B-2 แม้จะต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม แต่ก็ประสบปัญหาหลักสองประการที่เกี่ยวข้องกับปริมาณโมลิบดีนัมที่สูง (ประมาณ. 28%):

การจัดลำดับช่วง-สั้น: เมื่อ B-2 สัมผัสกับอุณหภูมิในช่วง 550 องศา F ถึง 850 องศา F (290 องศาถึง 455 องศา ) ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ง่ายระหว่างการเชื่อมแบบหลายรอบหรือการบรรเทาความเครียด อะตอมจะจัดเรียงตัวเองใหม่เป็นโครงสร้างขัดแตะที่ได้รับคำสั่ง "การสั่งซื้อ" นี้ทำให้โลหะผสมมีความแข็งและเปราะมาก เหล็กลวดหรือรอยเชื่อมที่ประสบปัญหานี้จะเสี่ยงต่อการแตกร้าวอย่างรุนแรงภายใต้ความเครียด

การตกตะกอนของคาร์ไบด์: B-2 มีแนวโน้มที่จะเกิดการตกตะกอนของคาร์ไบด์และเฟสระหว่างโลหะ (เช่น เฟส Mu) ในเขตที่ได้รับความร้อน ซึ่งช่วยลดความเหนียวลงอีก

โซลูชัน B-3:
Hastelloy B-3 ได้รับการปรับสูตรใหม่โดยเฉพาะ (โดยควบคุมการเติมเหล็กและโครเมียม และการปรับเปลี่ยนในกระบวนการผลิต) เพื่อชะลอจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาการสั่งซื้อนี้ลงอย่างมาก ในทางปฏิบัติ:

สำหรับเหล็กลวด: เหล็กลวด B-3 ยังคงความเหนียวได้แม้ว่าจะมีการระบายความร้อนระหว่างการจัดเก็บหรือการผลิตก็ตาม ต้านทานการเปราะที่อาจเกิดขึ้นใน B-2 หากลวดได้รับความร้อนโดยไม่ตั้งใจ

สำหรับการฝากรอยเชื่อม: เมื่อคุณวางลูกปัดด้วยลวด B-3 เส้น โลหะเชื่อมและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน-จะทนทานต่อการสั่งซื้อได้ดีกว่ามาก ซึ่งหมายความว่าส่วนประกอบที่เชื่อมยังคงความเหนียวและความเหนียวไว้ได้โดยไม่ต้องใช้สารละลายหลังการเชื่อมเพื่อคืนคุณสมบัติ

ผลลัพธ์: การเปลี่ยนมาใช้เหล็กลวด B- ช่วยให้สามารถดำเนินการได้กว้างขึ้น ลดความเสี่ยง-การแตกร้าวของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน และรับประกันความสมบูรณ์ของรอยเชื่อมในสภาพเหมือนรอยเชื่อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์ที่ทำงานภายในช่วงอุณหภูมิวิกฤติที่ B-2 จะเกิดการเปราะ

---

2. การบริการกรดไฮโดรคลอริก: ในการให้บริการอะซีโอโทรปิก HCl เหนือจุดเดือด เหตุใดเหล็กลวด Hastelloy B-3 จึงเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการเชื่อม และจะต้านทานกลไกการกัดกร่อนเฉพาะได้อย่างไร

ถาม: เรากำลังสร้างเครื่องปฏิกรณ์สำหรับจัดการกรดอะซีโอโทรปิกไฮโดรคลอริก (ประมาณ. 20% HCl) ที่ 150 องศา เรารู้ว่า B-3 เป็นโลหะฐาน แต่สำหรับการเชื่อม เรามีลวดเติมทั้ง C-276 และ B-3 ให้เลือก เหตุใดเราจึงต้องยืนกรานให้ใช้เหล็กลวด B-3 สำหรับสภาพแวดล้อมเฉพาะนี้

ตอบ: ในการให้บริการอะซีโอโทรปิก HCl ที่อุณหภูมิสูง การเลือกใช้โลหะตัวเติมถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง การใช้ฟิลเลอร์ C-276 บนโลหะฐาน B-3 จะสร้างโซนการเชื่อม "โลหะผสม" ที่อาจเสียหายอย่างรวดเร็ว นี่คือสาเหตุที่เหล็กลวด B-3 ไม่สามารถต่อรองได้:

กลไกการกัดกร่อน: การลดกรดเทียบกับกรดออกซิไดซ์

Hastelloy B-3 ได้รับการออกแบบมาเพื่อ "ลด" สภาพแวดล้อม เช่น กรดไฮโดรคลอริกบริสุทธิ์ ปริมาณโมลิบดีนัมที่สูง (28-30%) ให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่สม่ำเสมอใน HCl เป็นพิเศษ โดยจงใจให้มีโครเมียมและเหล็กต่ำเพื่อป้องกันการโจมตีอย่างรวดเร็วในการลดกรด

Hastelloy C-276 ได้รับการออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อม "ออกซิไดซ์" (เช่น ที่มีไอออนเฟอร์ริกหรือคิวปริก หรือคลอรีน) ต้องใช้โครเมียม (15%) ในการปกป้อง

สถานการณ์ความล้มเหลว:
หากคุณเชื่อมภาชนะ B-3 กับลวดเติม C-276:

โซนเจือจาง: สระเชื่อมกลายเป็นส่วนผสมของ B-3 (Cr ต่ำ, Mo สูง) และ C-276 (Cr สูง, Mo สูง) เงินฝากที่เกิดขึ้นมีปริมาณโครเมียมปานกลาง

เซลล์ไฟฟ้าเคมี: ในกรดไฮโดรคลอริกร้อนบริสุทธิ์ (กรดรีดิวซ์) โครเมียมเป็นอันตรายจริงๆ โครเมียมในส่วน C-276 ของรอยเชื่อมจะละลายอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้จะสร้างเซลล์กัลวานิกโดยที่โลหะฐาน B-3 โครเมียม-ที่หมดสิ้นไปนั้นเป็นแคโทด และโลหะเชื่อมที่มีโครเมียมนั้นเป็นขั้วบวก รอยเชื่อมจะละลายได้ดีกว่า

มีด-การโจมตีแนว: คุณจะสังเกตเห็นการกัดกร่อนอย่างรวดเร็วและรุนแรงตลอดแนวตะเข็บเชื่อม ซึ่งอาจนำไปสู่การรั่วไหลภายในไม่กี่สัปดาห์

เหตุใด B-3 Wire จึงชนะ:
การใช้เหล็กลวด B- 3 เส้นที่เข้ากันทำให้มั่นใจได้ว่าคราบเชื่อมจะมีโครเมียมและโมลิบดีนัมสูงต่ำ- เคมีเท่ากับโลหะฐาน ข้อต่อทั้งหมดทำให้กรดมีพื้นผิวที่สม่ำเสมอ ต้านทานกลไกการกัดกร่อนที่สม่ำเสมอโดยไม่เกิดความไม่เข้ากันของกัลวานิก

---

3. การขึ้นรูปเย็นและการขึ้นรูป: ข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการผลิตเหล็กลวด Hastelloy B-3 ที่ใช้สำหรับตัวยึดแบบเย็น (น็อต โบลท์ แหวนรอง) ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมีอะไรบ้าง

ถาม: เราผลิตตัวยึดสำหรับอุตสาหกรรมแปรรูปสารเคมี เราจำเป็นต้องผลิตสลักเกลียวจากเหล็กลวด Hastelloy B-3 เหล็กลวดต้องมีสภาพทางโลหะวิทยาและผิวสำเร็จแบบใดเพื่อให้สามารถทนต่อการขึ้นรูปเย็นโดยไม่แตกร้าว เมื่อพิจารณาว่าโลหะผสมนี้แข็งตัวได้แค่ไหน

ตอบ: การผลิตตัวยึดจาก Hastelloy B-3 โดยใช้หัวเย็นถือเป็นเรื่องท้าทาย เนื่องจากโลหะผสมมีอัตราการแข็งตัวที่รวดเร็ว เหล็กลวดจะต้องได้รับการจัดหาในสภาพที่เฉพาะเจาะจงมากเพื่อให้สามารถอยู่รอดได้ในกระบวนการนี้

ข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับเหล็กลวดชนิดหัวเย็นมีดังนี้:

เงื่อนไข: "คุณภาพที่ปั่นป่วน" และวิธีแก้ปัญหาถูกอบอ่อน:

เหล็กลวดต้องได้รับการจัดหาในสภาวะการอบอ่อนของสารละลาย-ในสภาวะที่อ่อนที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งหมายความว่าได้รับความร้อนสูงกว่า 1,060 องศา และดับอย่างรวดเร็วเพื่อละลายตะกอนทั้งหมด และได้โครงสร้างเกรนที่ตกผลึกใหม่อย่างสมบูรณ์และสมดุล

จะต้องได้รับการจัดระดับเป็นพิเศษว่าเป็น "คุณภาพส่วนหัวที่เย็น" ซึ่งหมายถึงการควบคุมเสียงภายในอย่างเข้มงวด (ไม่มีการรวมใต้พื้นผิวหรือท่อ) ที่อาจทำหน้าที่เป็นตัวเพิ่มความเครียดในระหว่างการอารมณ์เสีย

สภาพพื้นผิว: เสร็จสิ้น "ถลกหนัง" หรือ "ปอกเปลือก":

นี่คือปัจจัยที่สำคัญที่สุด ข้อบกพร่องที่พื้นผิวใดๆ บนเหล็กลวด-ตะเข็บ รอบ รอยดาย หรือการแยกคาร์บอนออก (แม้ว่าการแยกคาร์บอนจะเกี่ยวข้องกับโลหะผสมนิกเกิลน้อยกว่าก็ตาม)- จะเปิดออกเหมือนซิปในระหว่างการขึ้นแนวเย็น

สำหรับรัด เหล็กลวดควรมีพื้นผิวลอกหรือกราวด์ การถอดชั้นนอกออกด้วยกลไกนี้ช่วยขจัดความไม่สมบูรณ์ของพื้นผิวทั้งหมด ทำให้ได้พื้นผิวที่สะอาดซึ่งสามารถทนทานต่อแรงดึงของห่วงแรงดึงที่ส่วนหัวได้

การหล่อลื่นและการเคลือบ:

โดยทั่วไปแล้ว เหล็กลวดจะมาพร้อมกับการเคลือบสารหล่อลื่นแบบพิเศษ (มักจะออกซาเลตหรือโพลีเมอร์เฉพาะ) ที่ช่วยดึงลวดผ่านแม่พิมพ์และรองรับโลหะในระหว่างกระบวนการมุ่งหน้าที่มีความเครียดสูง-

การควบคุมขนาดเกรน:

ต้องควบคุมขนาดเกรน (โดยทั่วไปคือ ASTM 5 หรือละเอียดกว่า) โครงสร้างเกรนที่หยาบมากเกินไปอาจทำให้เกิด "เปลือกส้ม" บนหัวโบลต์ หรือแม้แต่การแตกร้าวที่ขอบเกรนภายใต้แรงกดที่ส่วนหัว

โพสต์-ข้อควรพิจารณาในการจัดตั้ง:

แม้ว่าเหล็กลวดที่เตรียมมาอย่างดี กระบวนการมุ่งหน้าแบบเย็นจะทำงาน-ทำให้ส่วนหัวและก้านแข็งขึ้น สำหรับตัวยึดที่ต้องการความเหนียวหรือคุณสมบัติทางกลเฉพาะ อาจต้องใช้น้ำยาหล่อขึ้นรูป-หลังการอบอ่อนของโบลต์ที่เสร็จแล้วเพื่อทำให้อ่อนลงก่อนที่จะทำการร้อยเกลียวหรือการใช้งานขั้นสุดท้าย

---

4. กระบวนการวาดลวด: ปริมาณโมลิบดีนัมที่สูงของ Hastelloy B-3 ส่งผลต่อกระบวนการวาดลวดอย่างไร และเทคนิคพิเศษใดบ้างที่ใช้ในการผลิตเหล็กลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางละเอียด

ถาม: เรากำลังพยายามดึงลวด Hastelloy B-3 ให้มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 มม. เพื่อใช้เป็นลวดหุ้มเทอร์โมคัปเปิล เรายังคงได้รับความแตกหัก เทคนิคการวาดภาพเหล็กกล้าไร้สนิมมาตรฐานของเราไม่ได้ผล อะไรคือเอกลักษณ์ของการวาดโลหะผสมนี้?

ตอบ: การวาด Hastelloy B-3 เป็นเส้นผ่านศูนย์กลางละเอียดเป็นข้อพิสูจน์ถึงความแม่นยำของโลหะวิทยา ปริมาณโมลิบดีนัมในปริมาณสูง (ประมาณ. 28%) ที่ทำให้ B-3 มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม ยังทำให้เกิดฝันร้ายหากไม่ได้รับการจัดการอย่างถูกต้อง คุณมีแนวโน้มที่จะประสบกับการแตกหักของ "เส้นกึ่งกลางแตก" หรือ "ถ้วย-และกรวย" เนื่องจากโลหะผสมมีลักษณะการแข็งตัวอย่างรวดเร็ว

เทคนิคพิเศษที่จำเป็นมีดังนี้:

ความท้าทาย "ความถี่ในการหลอม": งาน B-3 แข็งตัวได้เร็วกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมมาก คุณไม่สามารถม้วนแกนยาวๆ แล้วดึงมันจนครบ 10 ตายในรอบเดียวได้ คุณต้องใช้กระบวนการที่มีขั้นตอนการหลอมสารละลายขั้นกลาง

กระบวนการ:วาดการย่อเล็กน้อย หลอม วาดอีกครั้ง หลอม สำหรับลวดละเอียด คุณอาจผ่านการอบอ่อนประมาณ 5-10 รอบ ลวดจะต้องได้รับการอบอ่อนในบรรยากาศที่มีการป้องกัน (การอบอ่อนแบบสว่าง) เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน เนื่องจากตะกรันออกไซด์จะทำลายแม่พิมพ์ละเอียด

เรขาคณิตของแม่พิมพ์ (ปัจจัย "K"): แม่พิมพ์สเตนเลสมาตรฐานมีมุมลดขนาดเฉพาะ ("มุมแม่พิมพ์") สำหรับโลหะผสมโมลิบดีนัมสูง- เช่น B-3 มุมแม่พิมพ์จะต้องได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม ถ้ามุมสูงชันเกินไป ฟิล์มหล่อลื่นจะพังและลวดเชื่อมเข้ากับแม่พิมพ์ (การครูด) หากพื้นที่ตื้นเกินไป คุณจะได้รับงานซ้ำซ้อนและเกิดความร้อนมากเกินไป มุมแม่พิมพ์ที่เล็กกว่ามักใช้เพื่อกระจายการเสียรูปให้เท่าๆ กันมากขึ้น และลดการระเบิดตรงกลาง

การหล่อลื่นเป็นสิ่งสำคัญ: สารหล่อลื่นที่เป็นน้ำมันมาตรฐาน-อาจพังได้ภายใต้แรงกดดันที่รุนแรงซึ่งเกิดจากการวาด B-3 คุณต้องใช้น้ำมันหล่อลื่นแรงดันสูง (EP) สำหรับงานหนัก-ที่ปราศจากคลอรีน หรือสบู่ดึงแห้งเฉพาะทางที่สร้างสังกะสีสเตียเรตหรือฟิล์มโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ที่ทนทาน

การควบคุมแรงดึง: B-3 มีหน้าต่างที่แคบระหว่างผลผลิตและความต้านทานแรงดึงเมื่อชุบแข็งแล้ว ต้องควบคุมความตึงด้านหลังและความตึงด้านหน้าบนม้านั่งลากอย่างแม่นยำ แรงดึงมากเกินไป ส่งผลให้สายไฟเกิดคอหัก

การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (สำหรับการตรวจจับการขาด): ในการวาดลวดแบบละเอียด เครื่องทดสอบกระแสไหลวนหรือคลื่นเสียงความถี่สูงในแนว- ใช้เพื่อตรวจจับรอบหรือตะเข็บที่น้อยที่สุดทันที โดยหยุดสายก่อนที่จะเกิดการขาดโดยสมบูรณ์

ความสำเร็จในการวาดลวด B-3 ต้องอาศัยความร่วมมือกับโรงสีที่เข้าใจถึงความแตกต่างเหล่านี้ และมีเตาหลอมและวิศวกรรมแม่พิมพ์ที่ได้รับการสอบเทียบโดยเฉพาะสำหรับโลหะผสมนิกเกิล-โมลิบดีนัม

---

5. การดองและการขจัดตะกรัน: หลังจากการหลอมเหล็กลวด Hastelloy B-3 แล้ว เคมีในการดองที่ถูกต้องในการขจัดตะกรันออกไซด์โดยไม่กระทบต่อโลหะฐานหรือทำให้เกิดการโจมตีตามขอบเกรนคืออะไร

ถาม: เราหลอมเหล็กลวด Hastelloy B- 3 เส้นในเตาบรรยากาศอากาศ (เราไม่มีเครื่องอบอ่อนแบบสว่าง) ขนาดมีความเหนียวแน่น กรดไนตริก-ดองกรดไฮโดรฟลูออริกมาตรฐานของเราสำหรับเหล็กสแตนเลสทำงานได้ไม่ดีนัก และเรากังวลเกี่ยวกับการดองมากเกินไป ส่วนผสมกรดที่เหมาะสมสำหรับ B-3 คืออะไร?

ตอบ: คุณได้ระบุปัญหาร้ายแรงแล้ว สเกลออกไซด์บน Hastelloy B-3 มีความแตกต่างทางเคมีจากสเกลสแตนเลส และการใช้ของดองผิดอาจทำให้ทำความสะอาดลวดไม่ได้ หรือที่แย่กว่านั้นคือกัดกร่อนขอบเขตของเกรน ส่งผลให้คุณสมบัติเชิงกลของมันเสียหาย

ธรรมชาติของมาตราส่วน B-3:
เนื่องจาก B-3 เป็นโลหะผสมนิกเกิล-โมลิบดีนัมที่มีโครเมียมต่ำมาก สเกลที่เกิดขึ้นระหว่างการอบอ่อนด้วยอากาศจึงอุดมไปด้วยนิกเกิลออกไซด์และโมลิบดีนัมออกไซด์ ออกไซด์เหล่านี้มีความแข็งแกร่งและทนไฟได้ดีกว่าโครเมียมออกไซด์บนสแตนเลส ส่วนผสมไนตริก-HF มาตรฐานที่ใช้สำหรับสเตนเลสนั้นอ่อนเกินไปที่จะสลายโมลิบดีนัมออกไซด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กระบวนการดองที่แนะนำ:

ขั้นตอนที่ 1: อ่างเกลือออกซิไดซ์ (ปรับอากาศ):

ก่อนที่จะทำการดองด้วยกรด เหล็กลวด B-3 มักจะต้องใช้อ่างเกลือผสม (มักประกอบด้วยโซเดียมไฮไดรด์หรือเกลือออกซิไดซ์) ลวดจะถูกแช่ในเกลือหลอมเหลวที่อุณหภูมิประมาณ 400-500 องศา

วัตถุประสงค์:วิธีนี้จะแปลงนิกเกิล-โมลิบดีนัมออกไซด์ที่ทนไฟทางเคมีให้เป็นออกไซด์ที่ต่ำกว่าซึ่งสามารถละลายได้ในกรดมากกว่า มัน "กำหนดเงื่อนไข" หรือ "ทำลาย" มาตราส่วน

ขั้นตอนที่ 2: กรดดอง:

หลังจากอาบเกลือและดับน้ำแล้ว (ซึ่งกระตุ้นตะกรันด้วยความร้อน) ลวดจะถูกจุ่มลงในส่วนผสมที่เป็นกรดโดยเฉพาะ

สูตร: สารละลายของกรดซัลฟูริก (H2SO4) มักจะมีประสิทธิภาพมากกว่าไนตริก-HF สำหรับ B-3 โดยทั่วไปจะใช้สารละลายกรดซัลฟิวริก 10-20% ที่ให้ความร้อนถึง 60-80 องศา

ทำไมไม่ใช้ไนตริก-HF? กรดไนตริกเป็นกรดออกซิไดซ์ โปรดจำไว้ว่า B-3 ได้รับการออกแบบมาเพื่อลดสภาพแวดล้อม การให้พื้นผิว B-3 เปลือยสัมผัสกับกรดไนตริกออกซิไดซ์อย่างแรงสามารถเริ่มต้นการโจมตีตามขอบเกรนหรือทำให้พื้นผิวแข็งตัวในลักษณะที่เป็นอุปสรรคต่อการทำความสะอาดเพิ่มเติม กรดไฮโดรฟลูออริกโจมตีโมลิบดีนัม แต่หากอัตราส่วนไม่เป็นไปตามนั้น คุณอาจเสี่ยงที่จะกัดขอบเขตของเกรน

สารยับยั้ง:

สารยับยั้งการดองเชิงพาณิชย์มักถูกเติมลงในกรดซัลฟิวริกเพื่อให้แน่ใจว่ามีเพียงตะกรันเท่านั้นที่ถูกโจมตี และโลหะฐานได้รับการปกป้อง

ความเสี่ยงของ "การกัดกรดเกิน-":
หากคุณทิ้ง B-3 ไว้ในผักดองที่เข้มข้นนานเกินไป หรือถ้ากรดร้อนเกินไป คุณจะโจมตีบริเวณที่โมลิบดีนัมหมดสิ้นลงเป็นพิเศษ (อาจเป็นขอบเขตของเมล็ดพืช) สิ่งนี้นำไปสู่พื้นผิวที่หยาบ "คลุมเครือ" และอาจเกิดการแตกร้าวตามขอบเกรนในระหว่างการวาดลวดในภายหลัง

คำแนะนำ:
หากคุณไม่สามารถติดตั้งระบบปรับสภาพอ่างเกลือได้ คุณต้องจัดหาเหล็กลวด B-3 จากโรงงานที่ทำการอบอ่อนด้วยแสง (ในเตาบรรยากาศควบคุมที่มีไฮโดรเจนหรืออาร์กอน) สิ่งนี้จะสร้างพื้นผิวที่สะอาด ปราศจากออกไซด์ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีการดอง ช่วยขจัดความเสี่ยงโดยสิ้นเชิง และรักษาความสมบูรณ์ของพื้นผิวของลวดสำหรับการขึ้นรูปขั้นปลายน้ำ