1. Hastelloy X (UNS N06002) ได้รับการระบุไว้สำหรับส่วนประกอบในส่วนที่ร้อนที่สุดของกังหันก๊าซและเตาเผาอุตสาหกรรม คุณสมบัติเฉพาะใดที่รวมกันทำให้เหนือกว่าสเตนเลสสตีลทนความร้อนทั่วไป- (เช่น 310, 330) ในช่วง 1800 องศา F–2200 องศา F (980 องศา –1200 องศา )
Hastelloy X ประสบความสำเร็จในกรณีที่เหล็กกล้าไร้สนิมล้มเหลวเนื่องจากมีความสมดุลที่เหมาะสมในการต้านทานการเกิดออกซิเดชัน ความแข็งแรงของการคืบ และความสามารถในการขึ้นรูปที่อุณหภูมิสุดขั้ว
ความต้านทานต่อออกซิเดชันและคาร์บูไรเซชัน: ด้วยโครเมียมประมาณ 22% ทำให้เกิดสเกล Cr₂O₃ ที่เสถียรและป้องกันได้ การเติมแลนทานัม (La) ช่วยเพิ่มการยึดเกาะของตะกรัน ป้องกันการแตกเป็นเสี่ยงระหว่างการหมุนเวียนด้วยความร้อน ปริมาณนิกเกิลที่สูง (~47%) ให้ความต้านทานที่ดีเยี่ยมต่อบรรยากาศคาร์บูไรซิ่ง ซึ่งเป็นโหมดความล้มเหลวทั่วไปสำหรับเหล็กกล้านิกเกิลระดับล่าง-ในเตาเผา
ความแรงของการคืบและการแตกร้าว: เป็นสารละลายแข็ง-เสริมด้วยโมลิบดีนัมในปริมาณมาก (~9%) โคบอลต์ (~1.5%) และทังสเตน (~0.6%) ในปริมาณเล็กน้อย ให้ความสามารถในการรับน้ำหนัก-ในระยะยาว-เป็นพิเศษที่อุณหภูมิสูง ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่วัดได้จากความเค้น-ความแข็งแรงของการแตกร้าว แกนค้ำที่ทำจากสเตนเลส 310 จะยุบตัวและล้มเหลวอย่างรวดเร็วภายใต้ภาระที่ 2100 องศา F; คันเบ็ด Hastelloy X จะรักษารูปร่างไว้ได้หลายพันชั่วโมง
ความต้านทานความล้าจากความร้อน: คงความเหนียวที่ดีและมีความเหนียวต่อการแตกหักหลังการสัมผัส ทำให้สามารถทนต่อแรงเค้นจากรอบการสตาร์ท-ขึ้น/ปิดซ้ำๆ โดยไม่เกิดการแตกร้าว
ความสามารถในการขึ้นรูป: ต่างจากซูเปอร์อัลลอยที่แข็งตัวด้วยการตกตะกอน- (เช่น 718) ตรงที่สามารถเชื่อมได้ง่ายโดยใช้เทคนิคทั่วไป และไม่จำเป็นต้องมีการบ่มที่ซับซ้อน ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตโครงสร้างขนาดใหญ่และซับซ้อน
โดยพื้นฐานแล้ว สำหรับส่วนประกอบที่อยู่กับที่หรือรับน้ำหนักน้อยในความร้อนสูง สเตนเลสทนความร้อน-ก็อาจเพียงพอแล้ว สำหรับกมีความสำคัญเชิงโครงสร้างส่วนประกอบภายใต้โหลด (ทางกลไกหรือความร้อน) ในสภาพแวดล้อมเดียวกันนั้น Hastelloy X (UNS N06002) ถือเป็นการอัพเกรดที่จำเป็น
2. สำหรับท่อเชื่อมหรือท่อเปลี่ยนผ่านในกังหันก๊าซอุตสาหกรรม ข้อกำหนดของโลหะเติมและ-ความร้อนหลังการเชื่อมที่ถูกต้องสำหรับ UNS N06002 คืออะไร และข้อกำหนดเหล่านี้แตกต่างจากขั้นตอนสำหรับโลหะผสม Haynes 230 ที่คล้ายกันอย่างไร
การเชื่อมถือเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูง- เป้าหมายคือเพื่อให้ตรงกับคุณสมบัติของโลหะฐานในการเชื่อม
โลหะตัวเติมที่ถูกต้องสำหรับ UNS N06002: ERNiCrMo-2 (AWS A5.14) หรืออิเล็กโทรดแบบแท่งที่เทียบเท่ากับ ENiCrCoMo-1 (AWS A5.11) สารตัวเติมเหล่านี้ตรงกับเคมีของโลหะฐาน รวมถึงปริมาณโคบอลต์ที่สำคัญสำหรับความเสถียรที่อุณหภูมิสูง
หลัง-การอบชุบด้วยความร้อนจากการเชื่อม (PWHT): โดยปกติแล้ว จำเป็นต้องอบอ่อนเพื่อบรรเทาความเครียด
อุณหภูมิ: ขั้นต่ำ 1800 องศา F (980 องศา)
แช่และทำความเย็น: คงไว้ที่อุณหภูมิ จากนั้นจึงปล่อยให้อากาศเย็น
วัตถุประสงค์: บรรเทาความเค้นตกค้างในการเชื่อมที่อาจนำไปสู่การบิดเบี้ยวหรือการกัดกร่อนจากการกัดกร่อนของความเค้นในการทำงาน และทำให้โครงสร้างจุลภาคของการเชื่อมมีความเสถียร
เปรียบเทียบกับ Welding Haynes 230 (UNS N06230):
โลหะตัวเติม: Haynes 230 ต้องใช้ตัวเติมเฉพาะของตัวเอง นั่นคือ ERNiCrMo-10 (ชนิด Waspaloy) หรือ ERNiCrCoMo-1 ซึ่งไม่สามารถใช้แทนตัวเติม Hastelloy X ได้
PWHT: Haynes 230 ต้องการการบรรเทาความเครียดเช่นกัน แต่บ่อยครั้งที่อุณหภูมิสูงกว่าเล็กน้อย (~1950 องศา F / 1,065 องศา ) ขั้นตอนเป็นโลหะผสม-เฉพาะเจาะจงและไม่สามารถใช้แทนกันได้
ประเด็นสำคัญ: ห้ามใช้ฟิลเลอร์ Hastelloy X ในการเชื่อม Haynes 230 หรือในทางกลับกัน โลหะเชื่อมที่ได้จะไม่มีคุณสมบัติอุณหภูมิสูง-ที่ถูกต้องหรือความต้านทานการเกิดออกซิเดชันสำหรับโลหะฐานที่ต้องการ
3. ในการใช้งานการรักษาความร้อนทางอุตสาหกรรม เช่น ท่อหรือฟิกซ์เจอร์ของเตาเผาคาร์บูไรซิ่ง UNS N06002 จะถูกเลือกเหนือ RA 330 หรือ Incoloy 800H ทั่วไปเมื่อใด
การเลือกนี้ขับเคลื่อนโดยการผลักดันขีดจำกัดของอุณหภูมิ บรรยากาศ และภาระ
RA 330 (Fe-35Ni-19Cr): โลหะผสมอเนกประสงค์ที่ดีเยี่ยมและประหยัดได้ถึง ~2000 องศา F (1,095 องศา ) ข้อจำกัดของมันเทียบกับ HX:
สูงต่ำ-ความแรงของอุณหภูมิ: ความแรงของครีปลดลงอย่างรวดเร็วมากกว่า 2000 องศา F
ปริมาณนิกเกิลที่ต่ำกว่า: ไวต่อการเกิดคาร์บูไรเซชันและการโจมตีด้วยออกซิเดชันมากขึ้นในการให้บริการแบบวนรอบที่รุนแรง
Incoloy 800H (Fe-33Ni-21Cr พร้อม C ควบคุม): ออกแบบมาเพื่อความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและต้านทานการเกิดคาร์บูไรเซชัน ข้อจำกัด:
ความต้านทานต่อออกซิเดชัน: ที่ปลายด้านบนของช่วง (2100 องศา F+) สเกลออกไซด์บน 800H อาจมีความเสถียรน้อยกว่าและมีแนวโน้มที่จะแตกเป็นเสี่ยงมากกว่าสเกลที่ปรับปรุงแล้ว La- บน Hastelloy X
เลือก Hastelloy X (UNS N06002) เมื่อ:
อุณหภูมิในการทำงานเกิน 2100 องศา F (1150 องศา) อย่างสม่ำเสมอ
ภาระหรือความเค้นบนส่วนประกอบมีสูง (เช่น ท่อส่งรังสีแนวนอนยาว ตะกร้ารับน้ำหนักมาก)
บรรยากาศมีการออกซิไดซ์หรือเป็นวงจรสูง โดยที่ตะกรันแตกเป็นเสี่ยงเป็นกลไกความล้มเหลวหลัก
อายุการใช้งานสูงสุดของฟิกซ์เจอร์และเวลาหยุดทำงานขั้นต่ำจะถูกจัดลำดับความสำคัญเหนือต้นทุนวัสดุเริ่มแรก
4. กลไกการย่อยสลายในระยะยาวที่โดดเด่น-สำหรับส่วนประกอบ UNS N06002 ในการให้บริการที่อุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง-คืออะไร และ-เทคนิคการตรวจสอบการบริการใดบ้างที่ใช้สำหรับการประเมินชีวิตที่เหลืออยู่
แม้แต่ Hastelloy X ก็มีชีวิตที่อุณหภูมิจำกัด การย่อยสลายขึ้นอยู่กับเวลา- และอุณหภูมิ-
กลไกการย่อยสลายเบื้องต้น:
การคืบคลานและความเครียด: ปัจจัยจำกัดชีวิตที่สำคัญ- ภายใต้ภาระคงที่ที่อุณหภูมิสูง วัสดุจะค่อยๆ เปลี่ยนรูปจนแตกออก มีอาการค่อยๆ ยืดออก คอโปน หรือการบิดเบี้ยว
ความล้าจากความร้อน: การแตกร้าวจากรอบความร้อนซ้ำๆ โดยเริ่มต้นที่ตัวรวมความเครียด (รู รอยเชื่อม มุมแหลมคม)
ออกซิเดชันและสะเก็ดแตกเป็นเสี่ยง: สูญเสียชั้นออกไซด์ที่ป้องกัน การแตกเป็นเสี่ยงซ้ำๆ จะใช้โครเมียมจากพื้นผิวโลหะผสม ในที่สุดก็นำไปสู่การออกซิเดชันแบบ "แตกหัก" และทำให้ผนังบางลงอย่างรวดเร็ว
ความไม่เสถียรของโครงสร้างระดับจุลภาค: หลังจากการเปิดรับแสงเป็นเวลานานมาก เฟสทุติยภูมิที่เป็นอันตราย (เฟสซิกมา, เฟส μ-, คาร์ไบด์) อาจก่อตัวขึ้น ทำให้เกิดการเปราะ
ใน-การตรวจสอบบริการและการประเมินชีวิต:
การสำรวจมิติ: การสแกนด้วยเลเซอร์หรือการวัดที่แม่นยำเพื่อระบุปริมาณการยืดตัวของคืบ การลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง หรือการโค้งงอ
การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (UT): เพื่อวัดความหนาของผนังที่เหลืออยู่ และตรวจจับช่องว่างหรือรอยแตกของการคืบภายใน
การทำสำเนาโลหะวิทยา: มาตรฐานทองคำสำหรับการประเมินชีวิตที่เหลืออยู่ มีการสลักจุดขัดเงาบนส่วนประกอบ และนำแบบจำลองพลาสติกมาใช้ การวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการภายใต้กล้องจุลทรรศน์เผยให้เห็น:
โพรงอากาศของเกรน (ความเสียหายจากการคืบระยะที่ 1)
Microcracking (คืบระยะ 2/3)
การย่อยสลายโครงสร้างจุลภาคใต้ผิวดิน
การทดสอบความแข็ง: การลดลงอย่างมีนัยสำคัญของความแข็งสามารถบ่งชี้ว่า-เกิดการแก่หรือเกิดการเปราะ
5. เมื่อจัดหาเพลตหรือแท่ง UNS N06002 สำหรับส่วนประกอบการบินและอวกาศที่สำคัญ- การทดสอบเสริมและข้อกำหนดระบบคุณภาพที่จำเป็นนอกเหนือจากมาตรฐาน ASTM B435/572 เชิงพาณิชย์มีอะไรบ้าง
การจัดซื้อด้านการบินและอวกาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนสำคัญในเที่ยวบิน- ดำเนินการภายใต้กระบวนทัศน์ของการตรวจสอบที่เข้มงวด
ข้อกำหนดเฉพาะด้านการบินและอวกาศที่ใช้บังคับ: AMS 5754 เป็นข้อกำหนดควบคุมสำหรับผลิตภัณฑ์รีดแท่ง Hastelloy X, การตีขึ้นรูป และวงแหวน- มันเรียกใช้การควบคุมที่จำเป็นทั้งหมด
ข้อกำหนดเพิ่มเติมบังคับ:
การฝึกหลอมละลาย: จำเป็นต้องมีการหลอมเหลวแบบสุญญากาศคู่ (VIM + VAR) ช่วยให้มั่นใจได้ถึงปริมาณก๊าซที่ต่ำเป็นพิเศษ-และความสม่ำเสมอของสารเคมีในระดับสูงสุด
การตรวจสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง 100% (UT): ตาม AMS 2631, คลาส AA หรือคลาส 1 นี่เป็นการตรวจสอบที่มีความละเอียดอ่อนอย่างยิ่งสำหรับความไม่ต่อเนื่องภายใน วัสดุจะต้องไม่มีตำหนิเป็นหลัก
การประเมินความสะอาดในระดับจุลภาค: ตามมาตรฐาน ASTM E45 หรือ AMS 2301 วัสดุนี้ได้รับการจัดอันดับสำหรับปริมาณการรวมซัลไฟด์และออกไซด์ (เช่น "AMS 2301 เกรด B")
การควบคุมขนาดเกรน: ต้องเป็นไปตามช่วงขนาดเกรน ASTM ที่ระบุ (เช่น 5-8) เพื่อคุณสมบัติที่เหมาะสมที่สุด
การรับรองการบำบัดความร้อน: แผนภูมิเตาเผาที่พิสูจน์ว่าการหลอมสารละลายดำเนินการภายในช่วงที่ระบุ (โดยทั่วไปคือ 2150 องศา F / 1175 องศานาที)
การทดสอบอุณหภูมิสูง: การทดสอบความเค้น-การแตกร้าวของตัวอย่างล็อตที่อุณหภูมิและความเครียดที่ระบุ (เช่น 30 ksi ที่ 1500 องศา F) มักจะต้องทำเพื่อยืนยันความสามารถในอุณหภูมิสูง-ของความร้อน
ระบบคุณภาพและเอกสารประกอบ:
โรงงานจะต้องอยู่ในรายชื่อซัพพลายเออร์ที่ได้รับอนุมัติจาก OEM (เช่น GE, Pratt & Whitney)
การผลิตต้องอยู่ภายใต้ AS9100 หรือระบบการจัดการคุณภาพการบินและอวกาศที่เทียบเท่า
จำเป็นต้องมีใบรับรองความสอดคล้องพร้อมการตรวจสอบย้อนกลับถึงการหลอมเหลว รวมถึงการประมวลผลขั้นกลางและผลการทดสอบทั้งหมด
ข้อกำหนดการจัดซื้อจัดจ้างสำหรับการบินและอวกาศ:
*"แท่ง Hastelloy X (UNS N06002) เป็น AMS 5754 หลอมเหลวด้วยสุญญากาศสองเท่า (VIM+VAR) โซลูชันที่ผ่านการอบอ่อนแล้ว. 100% การตรวจสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงตาม AMS 2631 คลาส 1 ความสะอาดระดับไมโครตามมาตรฐาน AMS 2301 ให้การรับรองสายเลือดเต็มรูปแบบ รวมถึง-ข้อมูลการแตกร้าวของความเครียด วัสดุสำหรับการบิน-การใช้งานที่สำคัญ"*
โดยสรุป UNS N06002 (Hastelloy X) เป็นโลหะผสมที่มีโครงสร้างอุณหภูมิสูง-สูง-สำหรับการใช้งานที่ต้องการความต้านทานต่อออกซิเดชันขั้นสุดยอด ความแข็งแรงของการคืบ และความสามารถในการขึ้นรูป การใช้งานให้ประสบความสำเร็จต้องอาศัยการปฏิบัติตามขั้นตอนการเชื่อมที่เฉพาะเจาะจง ความเข้าใจเกี่ยวกับรูปแบบการย่อยสลายในระยะยาว- และสำหรับการใช้งานที่สำคัญ ต้องมีการจัดซื้อตามมาตรฐานสายเลือดที่เข้มงวดของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการผลิตไฟฟ้า
