1: UNS N02200 (นิกเกิล 200) คืออะไร และเหตุใดจึงเป็นวัสดุที่แนะนำสำหรับส่วนประกอบที่สำคัญในไลน์การดองเหล็ก
UNS N02200 หรือที่รู้จักในเชิงพาณิชย์ในชื่อ Nickel 200 เป็นโลหะผสมนิกเกิลดัดบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์ที่มีนิกเกิลขั้นต่ำ 99.0% โดยมีปริมาณคาร์บอนโดยทั่วไปสูงถึง 0.15% ในไลน์การดองเหล็ก จะใช้ไฮโดรคลอริกร้อน (HCl) หรือกรดซัลฟิวริกเพื่อขจัดตะกรันในโรงงานและเหล็กออกไซด์ออกจากคอยล์เหล็ก ส่วนประกอบต่างๆ เช่น แผ่นบุถัง คอยล์ทำความร้อน ชั้นวางรองรับ ตู้ดูดควันกรด และลูกกลิ้งสายพานลำเลียง ต้องเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงอย่างยิ่ง ซึ่งประกอบไปด้วยกรดที่ร้อนและเข้มข้น อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และการหมุนเวียนของความร้อน
นิกเกิล 200 เป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับการใช้งานที่สำคัญเหล่านี้ เนื่องจากมีการผสมผสานคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์:
ความต้านทานการกัดกร่อนที่ไม่มีใครเทียบได้: มีความต้านทานที่โดดเด่นต่อกรดไฮโดรคลอริกที่ความเข้มข้นและอุณหภูมิทุกระดับ และต่อกรดซัลฟิวริกภายใต้สภาวะที่ไม่-ออกซิไดซ์ (ไม่-เติมอากาศ)- ตามสภาพแวดล้อมที่พบในถังดองสมัยใหม่ อัตราการกัดกร่อนของมันคือลำดับความสำคัญต่ำกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมในตัวกลางเหล่านี้
ความแข็งแรงและความเหนียวทางกล: ให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างที่ดีเยี่ยม และสามารถสร้างเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนได้อย่างง่ายดาย เช่น คอยล์ทำความร้อนแบบคดเคี้ยวหรือซับในถังขนาดใหญ่ ขณะเดียวกันก็ต้านทานความเสียหายทางกลจากคอยล์เหล็กหนัก
ความต้านทานต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์ (SCC): ต่างจากเหล็กกล้าไร้สนิมทั่วไป (เช่น 304, 316) ซึ่งมีความไวต่อคลอไรด์สูง-ทำให้เกิด SCC ในสภาพแวดล้อมที่อบอุ่นและเป็นกรดคลอไรด์ โครงสร้างลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลางของผิวหน้าของ Nickel 200- ทำให้แทบจะต้านทานต่อโหมดความล้มเหลวที่เป็นภัยพิบัตินี้ได้
การนำความร้อน: การนำความร้อนที่ดีมีประโยชน์สำหรับไอน้ำหรือคอยล์ทำความร้อนไฟฟ้าที่ใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิของอ่างอาบน้ำ
สำหรับส่วนประกอบที่สัมผัสกับกรดร้อนโดยตรง Nickel 200 มีอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือที่ไม่มีใครเทียบได้ ทำให้มีต้นทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้นโดยการลดเวลาหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนและค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนใหม่
2: ในการออกแบบสายการดอง อะไรคือการใช้งานเฉพาะสำหรับแผ่นนิกเกิล 200 และอะไรที่ทำให้เหนือกว่าทางเลือกอื่นที่หุ้มด้วยยางหรือ-
นิกเกิล 200 ใช้เป็นหลักในรูปแบบแผ่นแข็งสำหรับพื้นที่ที่มีความต้องการมากที่สุด{1}}สึกหรอได้ง่ายในสายการดอง การใช้งานที่สำคัญ ได้แก่ :
แผ่นซับถัง (แผ่นผนังและพื้น): ใช้เป็นแผ่นบุแข็งหนา (เช่น 6-10 มม.) เชื่อมภายในถังรองรับเหล็กคาร์บอน นี่เป็นสิ่งกีดขวางเสาหินและไม่สามารถซึมผ่านจากกรดได้
แผ่นกันสึกและแผ่นกั้น: ติดตั้งในบริเวณที่มีการเสียดสีสูง เช่น บริเวณที่ขดลวดเหล็กเข้าหรือออกจากอ่าง หรือติดตั้งเป็นแผ่นกั้นเพื่อควบคุมการไหลของกรด
ตู้ดูดควันและท่อ: ไอร้อนที่เป็นกรดเหนือถังมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง แผ่น Solid Nickel 200 ใช้ในการสร้างฝากระโปรงและท่อร่วมไอเสีย
ชั้นวางรองรับและชุดประกอบ "Finger": ใช้เพื่อยึดคอยล์หรือชิ้นส่วนที่จมอยู่ในอ่างกรด
เปรียบเทียบกับทางเลือกอื่น:
วัสดุบุผิวยางหรือโพลีเมอร์: แม้ว่าต้นทุน-จะคุ้มค่า แต่ก็เสี่ยงต่อความเสียหายทางกล (การฉีกขาด การเซาะร่อง) จากการตกสะเก็ดหรือขดลวดที่เสียหาย การซ่อมแซมทำได้ยากและต้องใช้เวลาหยุดทำงานของถังนานขึ้น นอกจากนี้ยังมีข้อจำกัดด้านอุณหภูมิอีกด้วย
การระเบิด-เหล็กหุ้ม (เช่น นิกเกิล/เหล็ก): ทำให้เกิดชั้นนิกเกิลบางๆ ที่เชื่อมติดกับแผ่นรองหลังที่เป็นเหล็กกล้าคาร์บอน แม้ว่าจะมีราคาถูกกว่าแผ่นแข็งสำหรับพื้นที่ขนาดใหญ่ แต่ชั้นหุ้มบาง (โดยทั่วไปคือ 3-5 มม.) สามารถทะลุผ่านการสึกหรอเฉพาะจุดหรือรูที่มีการกัดกร่อน ซึ่งจะทำให้เหล็กที่อยู่ด้านล่างถูกโจมตีอย่างรวดเร็ว เมื่อเกิดความเสียหาย การซ่อมแซมจะมีความซับซ้อน
แผ่นนิกเกิล 200 แข็ง: ให้การป้องกันขั้นสูงสุด เป็นเกราะกั้นที่หนา เป็นเนื้อเดียวกัน และซ่อมแซมได้ ความต้านทานต่อการเสียดสีนั้นเหนือกว่าวัสดุบุผิวและหุ้ม แม้ว่าต้นทุนวัสดุล่วงหน้าจะสูงที่สุด แต่ก็มีอายุการใช้งาน-ที่ปราศจากปัญหามากที่สุดและยาวนานที่สุด โดยมีต้นทุนการบำรุงรักษาตลอดอายุการใช้งานต่ำที่สุดสำหรับ-ปริมาณงานสูงหรือการดองที่สำคัญ การซ่อมแซมรอยเชื่อมสามารถทำได้ในแหล่งกำเนิด ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานได้อย่างไม่มีกำหนด
3: ขั้นตอนการเชื่อมและการผลิตที่สำคัญสำหรับแผ่นดองนิกเกิล 200 เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพในระยะยาว-คืออะไร
การผลิตที่ไม่เหมาะสมเป็นสาเหตุหลักของความล้มเหลวก่อนเวลาอันควรในวัสดุที่ดีเยี่ยม สำหรับเพลต Nickel 200 ต้องปฏิบัติตามระเบียบการที่เข้มงวด:
การเตรียมวัสดุ: การผลิตทั้งหมดต้องทำโดยลอกฟิล์มป้องกันพลาสติกออกจากบริเวณรอยเชื่อม ขอบข้อต่อต้องทำความสะอาดน้ำมัน จาระบี และสิ่งปนเปื้อนโดยใช้ตัวทำละลายสำหรับโลหะผสมนิกเกิลโดยเฉพาะ (ไม่มีน้ำยาทำความสะอาดที่มีคลอรีน)
กระบวนการเชื่อมและโลหะฟิลเลอร์:
กระบวนการ: การเชื่อมอาร์กทังสเตนแก๊ส (GTAW/TIG) เป็นที่ต้องการอย่างมากเนื่องจากมีการควบคุมความร้อนที่ควบคุมได้และแม่นยำ การเชื่อมอาร์กโลหะแบบชีลด์ (SMAW) สามารถใช้กับงานหนักได้
โลหะตัวเติม: ใช้โลหะตัวเติมที่มีเคมีเข้ากัน เช่น ERNi-1 (สำหรับ TIG) หรือ ENi-1 (สำหรับแท่ง) เพื่อให้แน่ใจว่าโลหะเชื่อมมีความต้านทานการกัดกร่อนเทียบเท่ากับแผ่นฐาน
การควบคุมอินพุตความร้อน: โลหะผสมนิกเกิลมีค่าการนำความร้อนต่ำ ซึ่งหมายความว่าความร้อนจะกระจุกตัวอยู่ในบริเวณรอยเชื่อม ใช้ความร้อนต่ำถึงปานกลาง สตริงเกอร์บีด และการควบคุมอุณหภูมิระหว่างทางอย่างเหมาะสม (โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 150 องศา / 300 องศา F) เพื่อป้องกันการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชมากเกินไป และการสูญเสียความเหนียวและความต้านทานการกัดกร่อนในภายหลังในความร้อน-โซนที่ได้รับผลกระทบ (HAZ)
การออกแบบข้อต่อและพอดี-ด้านบน: ใช้ร่องกว้าง (เช่น ร่อง V- หรือ U- เพื่อให้แน่ใจว่าเจาะได้เต็มที่ รักษาให้แน่นพอดี-เพื่อลดปริมาตรของโลหะเติมที่ต้องใช้
การไล่ล้างกลับ: สำหรับรอยเชื่อมใดๆ ที่รากจะต้องสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (เช่น ตะเข็บซับในถัง) การไล่ล้างกลับด้วยอาร์กอนถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง ซึ่งจะป้องกันการเกิดออกซิเดชัน (น้ำตาล) ที่ด้านราก ซึ่งทำให้เกิดข้อบกพร่องที่ไวต่อการกัดกร่อนอย่างรวดเร็ว
หลัง-ทำความสะอาดรอยเชื่อม-: การเปลี่ยนสีของรอยเชื่อม (สีความร้อน) และตะกรันทั้งหมดจะต้องถูกขจัดออกโดยการเจียรหรือแปรงลวด (ด้วยแปรงสแตนเลสที่ใช้กับนิกเกิลเท่านั้น) การเชื่อมขั้นสุดท้ายและ HAZ ควรเรียบและราบเรียบเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของรอยแยก และเพื่ออำนวยความสะดวกในการ-สร้างฟิล์มทู่หลังการแปรรูป
4: โหมดความล้มเหลวทั่วไปของ Nickel 200 ในบริการดองมีอะไรบ้าง และจะป้องกันได้อย่างไร
แม้ว่าจะใช้วัสดุที่ทนทาน เช่น นิกเกิล 200 ความล้มเหลวก็สามารถเกิดขึ้นได้หากเกินขอบเขตการปฏิบัติงานหรือการบำรุงรักษา
การทำกราไฟต์ (ระยะยาว-ระยะยาว สูง-อุณหภูมิ): นี่คือโหมดความล้มเหลวทางโลหะวิทยาหลักสำหรับนิกเกิล 200 (เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอน) เมื่อใช้ที่อุณหภูมิสูงกว่าประมาณ 315 องศา (600 องศา F) เป็นระยะเวลานาน คาร์บอนตกตะกอนเป็นกราไฟท์เปราะที่ขอบเกรน ทำให้เกิดการเปราะอย่างรุนแรง การป้องกัน: สำหรับส่วนประกอบที่ทำงานอย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิสูงกว่า 315 องศา เช่น องค์ประกอบความร้อนหรือชิ้นส่วนเตาหลอม ให้ระบุนิกเกิล 201 (UNS N02201) ซึ่งเป็นตัวแปรคาร์บอนต่ำ- (C น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.02%) ซึ่งสามารถต้านทานปรากฏการณ์นี้ได้
การกัดกร่อนแบบกัลวานิก: หากนิกเกิล 200 สัมผัสทางไฟฟ้าโดยตรงกับโลหะมีตระกูลมากกว่า (เช่น องค์ประกอบความร้อนกราไฟต์หรือไทเทเนียม) ในอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นกรดนำไฟฟ้า นิกเกิลสามารถกัดกร่อนได้เป็นพิเศษ การป้องกัน: แยกโลหะที่แตกต่างกันด้วยไฟฟ้าโดยใช้ปะเก็น ปลอก หรือสารเคลือบที่ไม่นำไฟฟ้า-
การกัดเซาะ-การกัดกร่อน: การรวมกันของ-สารละลายกรดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่มีความเร็วสูง (ที่มีตะกรันของเหล็กออกไซด์) สามารถทำให้ชั้นพาสซีฟที่ป้องกันสึกกร่อนโดยกลไก ซึ่งจะเร่งการสูญเสียโลหะ โดยเฉพาะที่ข้อศอกของท่อ ใบพัดของปั๊ม หรือใต้กระแสน้ำเข้าของถัง การป้องกัน: การออกแบบสำหรับการไหลแบบราบเรียบหากเป็นไปได้ ใช้ความหนาของแผ่นเพลทที่เพิ่มขึ้นในพื้นที่ที่มีการสึกหรอสูง- สำหรับกรณีที่รุนแรง ให้พิจารณาโลหะผสมนิกเกิลที่แข็งกว่า เช่น ประเภท Ni-Cr-Mo (เช่น Hastelloy C-276) สำหรับส่วนประกอบเฉพาะ
การสร้างทู่ที่ไม่เหมาะสม: หลังจากการผลิต พื้นผิว Nickel 200 ทั้งหมด รวมถึงรอยเชื่อม จะต้องผ่านการดองโดยการดองในสารละลายกรดไนตริกร้อน (เช่น 20-50% HNO3 ที่ 50-60 องศา ) วิธีนี้จะละลายการปนเปื้อนของเหล็กที่ฝังอยู่ และสร้างชั้นออกไซด์ที่ปราศจากโครเมียมที่เสถียรและป้องกันได้ การข้ามขั้นตอนนี้จะทำให้พื้นผิวเสี่ยงต่อการโจมตีแบบเร่ง
5: ข้อกำหนดและการควบคุมคุณภาพใดบ้างที่จำเป็นในการจัดหาแผ่นนิกเกิล 200 สำหรับอุปกรณ์ดอง
เพื่อให้มั่นใจในประสิทธิภาพ การจัดซื้อจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนด-
ข้อกำหนดวัสดุหลัก: แผ่นต้องเป็นไปตาม ASTM B162,ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับแผ่นนิกเกิล แผ่น และแถบ. ใบสั่งซื้อต้องระบุ UNS N02200 อย่างชัดเจน
การรับรองภาคบังคับ: ซัพพลายเออร์จะต้องจัดทำรายงานการทดสอบวัสดุ (MTR) ที่สามารถติดตามความร้อนหลอมเหลวได้ MTR จะต้องตรวจสอบ:
องค์ประกอบทางเคมี: การยืนยัน Ni มากกว่าหรือเท่ากับ 99.0% และคาร์บอน เหล็ก ทองแดง แมงกานีส และซัลเฟอร์ ภายในขีดจำกัดที่กำหนด
คุณสมบัติทางกล: ความต้านทานแรงดึง ความแข็งแรงของผลผลิต และการยืดตัวเป็นไปตามข้อกำหนด ASTM B162 สำหรับอุณหภูมิที่กำหนด (โดยทั่วไปจะอบอ่อน)
การตรวจสอบมิติและพื้นผิว:
ความทนทานต่อความหนา: ตรวจสอบตามมาตรฐาน ASTM B162 ความสม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญสำหรับวัสดุบุผิวถัง
สภาพพื้นผิว: สำหรับแผ่นดอง โดยทั่วไปแล้วการเคลือบแบบมาตรฐาน 2B หรือแบบอบอ่อนและดองแบบรีดร้อน-ก็เพียงพอแล้ว พื้นผิวต้องปราศจากรอยขีดข่วนลึก หลุม หรือการเคลือบที่อาจทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นการกัดกร่อน
การทดสอบเพิ่มเติม (สำหรับการใช้งานที่สำคัญ): สำหรับส่วนประกอบขนาดใหญ่ที่มีความเครียดสูง อาจระบุการทดสอบเพิ่มเติมได้:
การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (UT): เพื่อตรวจจับการเคลือบหรือการเจือปนภายในตามมาตรฐาน ASTM A578
การทดสอบการกัดกร่อนตามขอบเกรน: เช่น ASTM G28 Method A แม้ว่านิกเกิล 200 จะพบได้น้อยกว่าโครเมียม-โลหะผสมแบริ่ง เพื่อให้มั่นใจว่าได้รับการบำบัดความร้อนอย่างเหมาะสม
โดยสรุป แผ่นนิกเกิล 200 เป็นโซลูชันวัสดุระดับพรีเมียมสำหรับบริเวณที่ยากที่สุดของสายการดองเหล็ก การใช้งานที่ประสบความสำเร็จนั้นขึ้นอยู่กับเสาหลักสามประการ ได้แก่ การจัดหาวัสดุที่ผ่านการรับรองตามมาตรฐาน ASTM การใช้ขั้นตอนการผลิตและการเชื่อมที่มีคุณสมบัติเหมาะสม และการทำความเข้าใจขีดจำกัดในการปฏิบัติงานเพื่อป้องกันโหมดความล้มเหลวเฉพาะ เช่น การสร้างกราฟ การลงทุนนี้ช่วยป้องกันต้นทุนการหยุดทำงานของการผลิตและเหตุการณ์ด้านสิ่งแวดล้อมที่สูงขึ้นมาก
