Nikel bazlı alaşım tüplerinin seçimi ve uygulaması
Buraya tanıtılan (% 45'ten fazla nikel içeren alaşımlar olarak tanımlanan) ferforje nikel bazlı alaşım tüpleri, kimyasal bitkilerde yaygın olarak kullanılan çeşitli işlenmiş korozyona dayanıklı alaşımları içerir.
Bu alaşımların kimyasal bileşimleri ve UNS numaraları Tablo 1'de listelenmiştir. Okuyucuların rahatlığı için bazı ortak ticari isimler de yanlarında listelenmiştir.
Alaşımların 1 özelliği
Nikel alaşımları paslanmaz çelikten daha pahalıdır. Bununla birlikte, yaşam döngüsü maliyetinden ziyade başlangıç maliyetine dayalı ekonomik karşılaştırmalar yanıltıcı olabilir. Örneğin, Ni-Cr-Mo alaşımının fiyatı, 18CR -8 Ni paslanmaz çelikten yaklaşık 5 kat ve östenitik paslanmaz çelikten 2 katıdır. Bununla birlikte, nikel alaşımlarının üstün korozyon direnci nedeniyle, başlangıç maliyetindeki artış, genişletilmiş ekipman ömrü, azaltılmış bakım maliyetleri ve daha az kesinti süresi ile ortaya çıkan uzun vadeli maliyet tasarrufları ile telafi edilebilir.
Nikel alaşımlarının fiziksel özellikleri 300 serisi östenitik paslanmaz çeliğe çok benzer. Nikel bazlı alaşımların termal genleşme oranı kabaca karbon çeliğine eşittir ve 300 serisi paslanmaz çelikten önemli ölçüde daha düşüktür.
Saf nikel karbon çeliğinden daha yüksek bir termal iletkenliğe sahip olmasına rağmen, çoğu nikel alaşımının, bazı durumlarda östenitik paslanmaz çelikten daha düşük olan termal iletkenliğe önemli ölçüde daha düşük termal iletkenlik vardır.
Saf nikel dışında, kimyasal işleme endüstrisinde kullanılan nikel alaşımları 300 serisi paslanmaz çelikten çok daha güçlüdür. Nikel alaşımları da çok iyi sünekliğe ve tokluğa sahiptir (oda sıcaklığı mekanik özellikleri için Tablo 2'ye bakınız). Kimyasal ekipmanlarda kullanılan çoğu alaşım için izin verilen gerilmeler, ASME kazanının VIII. Bölümünde ve basınçlı damar kodunda verilmiştir.
Nikel alaşımları tamamen östenitik mikro yapılardır. Kimya endüstrisinde kullanılan hemen hemen tüm nikel alaşımları katı çözelti güçlendirilmiştir. Artan güçleri, karbür oluşumu yerine molibden ve tungsten gibi etkili sertleştirme elemanlarının eklenmesinden gelir. Östenitik paslanmaz çelik gibi, katı çözelti nikel alaşımları ısı işlemi ile güçlendirilemez, ancak sadece soğuk çalışma ile güçlendirilebilir.
Bir başka büyük nikel bazlı alaşım sınıfı, yağış sertleşmesi ile güçlendirilebilir, ısıl işlem. Bu alaşımların çoğu, derin petrol ve gaz üretiminde kullanılanlar ve yüksek basınç süreçleri gibi yüksek mukavemetli uygulamalar için uzmanlaşmıştır.
Yağış sertleştirilmiş nikel bazlı alaşımlar, vanalar ve dönen makine parçaları dışında kimyasal ekipmanlarda sınırlı bir uygulamaya sahiptir. Bu alaşım sınıfı, gaz türbinlerinde, yakıcılar ve havacılık uygulamalarında kullanılan ısıya dayanıklı alaşımları içerir.
2 korozyon direnci
Nikel alaşımları, çeşitli asitler, bazlar ve tuzlar tarafından korozyona direnme yeteneklerinde geleneksel paslanmaz çeliklerden ve östenitik demir bazlı alaşımlardan bir adımdır. Nikel alaşımlarının olağanüstü avantajlarından biri, halid iyonları içeren sulu çözeltilerde mükemmel korozyon direncidir. Bu bağlamda, nikel alaşımları, klorür ve florür iyon çözeltileri ile korozyona duyarlı olan östenitik paslanmaz çeliklerden çok daha üstündür.
Nikel alaşımlarının bu mükemmel korozyon direnci davranışı sadece daha düşük metal kaybında değil, aynı zamanda lokal korozyona, özellikle çukur\/çatlak korozyonuna, büyük korozyona ve stres korozyonu çatlamasına karşı daha iyi dirençte kendini gösterir. Düzgün korozyon ile karşılaştırıldığında, bu lokalize korozyon formları, kimya endüstrisindeki korozyon başarısızlığının ana nedenleridir.
Nikel alaşımlarının mükemmel korozyon direnci, kısmen elektromotif kuvvet (EMF) serisindeki daha inert oksidasyon potansiyeli ile gösterildiği gibi, nikelin doğal olarak daha düşük reaktivitesinden kaynaklanmaktadır. Paslanmaz çelik gibi, krom içeren nikel alaşımları pasifleştirme yeteneğine sahiptir (yani, kendiliğinden etkili bir korozyon inhibitörü görevi gören ince, sert bir yüzey oksit oluşturur).
Nikelin demir üzerindeki bir diğer avantajı, nikelin, kırılgan fazlar oluşturmadan büyük oranlarda alaşım elemanlarını barındırabilmesidir. Korozyon direncini iyileştiren alaşım ilaveleri genellikle krom, molibden ve bakırdır. Alaşım elemanlarının rolü aşağıda kısaca açıklanmaktadır.
Nikel alaşımlarının kimyasal bitkilerdeki ortak ortam koşulları altında korozyon direncinin karşılaştırılması Tablo 3'te gösterilmiştir. Bu genel kılavuzlar belirli amaçlar için tasarlanmamıştır ve sadece malzeme seçim süreci için bir başlangıç noktasıdır.
Çoğu nikel alaşımı, manuel ark kaynağı (SMAW), gaz tungsten ark kaynağı (GTAW) ve gaz metal ark kaynağı (GMAW) kullanılarak kaynak yapılır. Nikel alaşım kaynakları çok sünektir ve düşük termal genleşme özellikleri artık gerilmeleri ve bükme deformasyonunu azaltır. Sadece yağış sertleştirme dereceleri, anılandan sonrası ısıl işlem gerektirir.
Nikel alaşımları için kaynak işlemi östenitik paslanmaz çelikler için çok benzer. Bununla birlikte, nikel açısından zengin kaynakların erimiş havuzu daha viskoz olduğundan ve daha zayıf penetrasyona sahip olduğundan, tamamen nüfuzlu bir kaynak elde etmek için eklem şeklini ve kaynak teknolojisini geliştirmek gerekebilir. Nikel alaşımları, kirletici maddelere daha az toleranslıdır, bu da kaynak kırılganlığına neden olabilir.
Yüksek süneklik, düşük termal genleşme oranı ve nikel açısından zengin kaynak malzemelerinin çeşitli metal elemanlarının seyreltme kabiliyeti, onları farklı metallerin kaynağında yaygın olarak kullanır. Bu sadece nikel bazlı alaşımların demir bazlı alaşımlarla kaynağını değil, aynı zamanda paslanmaz çeliğin karbon çelik ve alaşım çelik ile kaynağını da içerir. Benzer şekilde, nikel alaşımları, çatlama riski olmadan karbon çeliğinin yüzeyine kaynaklanabilir.
