1. Direncin Kimyası
S: Genellikle Alaşım B-2 olarak bilinen UNS N10665, en agresif kimyasal ortamların bazıları için belirtilmiştir. Bileşimindeki hangi belirli elementler, onu tüm konsantrasyonlarda ve sıcaklıklarda hidroklorik asitin işlenmesinde "kullanılacak" malzeme haline getiriyor?
C: UNS N10665'in hidroklorik asit gibi indirgeyici ortamlardaki olağanüstü performansı, benzersiz kimyasal bileşiminden, özellikle de neredeyse-hiç krom içermemesi ve yüksek molibden içeriğinden kaynaklanmaktadır.
C-276 veya N06022 gibi alaşımlar oksitleyici asitlerde koruma için kroma dayanırken, saf indirgeyici asitlerde krom zararlıdır. N10665'in kimyasal formülü, %26 ila %30 arasında masif molibden içeriğine sahip bir nikel bazı etrafında inşa edilmiştir. Molibden, indirgeyici asitlere direnme konusunda süper kahramandır. İndirgeyici koşullar altında hidroklorik, sülfürik ve fosforik asitlerde tekdüze korozyona karşı olağanüstü direnç sağlar.
Bu neden işe yarıyor?
Hidroklorik asitte (HCl) korozyon direnci, bir krom oksit pasif tabakasının (aslında HCl'de çözünecek olan) oluşturulmasıyla ilgili değildir. Bunun yerine, yüksek molibden içeriği, alaşımın çok düşük korozyon oranına sahip metalik bir durumda kalmasını sağlar. Hidrojen iyonlarının saldırısına karşı dayanıklıdır.
Ayrıca, N10665 çok düşük bir karbon (%0,02 maksimum) ve silikon (%0,10 maksimum) içeriğine sahiptir. Bu kritiktir çünkü önceki alaşımda (B-2'nin öncüsü, Alaşım B), bu elementler kaynak sırasında ısıdan etkilenen bölgede metaller arası fazların çökelmesine yol açarak kırılganlaşmaya neden olabilir. N10665, karbon ve silikonu en aza indirerek kaynak sonrasında bile sünekliğini ve korozyon direncini korur.
Ancak kritik bir uyarı var: N10665, krom içermediğinden oksitleyici ortamlarda düşük performans gösterir. HCl akışında eser miktarda bile oksitleyici maddeler (ferrik veya kuprik iyonlar, oksijen veya nitrik asit gibi) mevcutsa, N10665'in korozyon hızı hızla artabilir. Bu bir uzmandır, genelci değil.
2. Kaynak ve Isıl İşlem Paradoksu
S: İmalatçılar genellikle Alaşım B-2'yi diğer nikel alaşımlarına kıyasla kaynak yapmanın "zor" olduğunu belirtir. Bunun metalürjik nedeni nedir ve ciddi arızaları önlemek için hangi spesifik kaynak protokollerinin takip edilmesi gerekir?
C: UNS N10665'in kaynak yapılmasının zor olduğu yönündeki ünü, ara sıcaklıklara maruz kaldığında intermetalik fazların (özellikle Ni-Mo sıralı fazların (genellikle "beta fazı" olarak anılır)- çökelmesine karşı duyarlılığından kaynaklanmaktadır.
Metalurjik Risk:
N10665 selefinden (Alaşım B) daha iyi olacak şekilde tasarlanmış olsa da, hala metalurjik bir "tehlike bölgesinde" bulunmaktadır. Alaşım, kaynaklama veya uygunsuz gerilim giderme sırasında 1200 derece F ila 1600 derece F (650 derece ila 870 derece) aralığına kadar ısıtılırsa, Ni-Mo intermetaliklerini çökeltebilir. Bu dönüşüm, malzemeyi son derece kırılgan hale getirir ve özellikle bir kaynağın ısıdan- etkilenen bölgesinde (HAZ) stresli korozyon çatlamasına karşı duyarlı hale getirir.
Riski Azaltmaya Yönelik Kaynak Protokolleri:
Düşük Isı Girişi: Yüksek-performanslı paslanmaz çeliklerde olduğu gibi, kaynakçılar da düşük ısı girişi kullanmalı ve düşük bir pasolar arası sıcaklığı (genellikle 200 derece F / 93 derecenin altında) korumalıdır. Stringer boncuk teknikleri zorunludur; geniş, salınan boncuklar yasaktır.
Dolgu Metali Seçimi: Doğru dolgu metali ERNi-Mo-7'dir. Dolgu maddesini baz metal kimyasıyla tam olarak eşleştirmek çok önemlidir.
Temizlik: Malzeme karbon ve kükürt alımına karşı oldukça hassastır. Gres, yağ veya atölye kirinden kaynaklanan herhangi bir kirlenme çatlamaya neden olabilir. Özel paslanmaz çelik aletlerin ve demir-içermeyen taşlama taşlarının kullanılması çok önemlidir.
Kaynak Sonrası-Isıl İşlem Yok (PWHT): Karbon çeliğinden farklı olarak N10665,Aslastandart bir gerilim giderme tavı alın. PWHT için 1200-1600 derece F aralığına maruz kalmak, kaçınmaya çalıştığınız kırılganlık aşamalarını tetikleyecektir. Şiddetli şekillendirme için tavlama gerekiyorsa, bu 1950 derece F'de (1065 derece) yapılmalı ve ardından hızlı söndürme yapılmalıdır.
3. Hizmetteki Sınırlamalar: Oksitleyici İyon Tuzağı
S: Bir kimya tesisi mühendisi, hidroklorik asit kullanan yeni bir reaktör için UNS N10665'i düşünüyor. Bu malzemeyi imzalamadan önce asit akışında "kirleticilerin" varlığına ilişkin hangi gizli tehlikeleri değerlendirmeleri gerekir?
C: Bu, bir mühendisin Alaşım B-2'yi belirlerken sorabileceği en kritik sorudur. UNS N10665, saf hidroklorik asit direncinde neredeyse rakipsiz olmasına rağmen, oksitleyici türlerin varlığına karşı da oldukça hassastır.
İşlem akışı az miktarda bile içeriyorsa:
Ferrik İyonlar (Fe³⁺): Asit, yukarı akıştaki karbon çeliği tanklarda depolanıyorsa veya borulardaki pastan demir alıyorsa yaygındır.
Bakır İyonları (Cu²⁺): Yukarı yöndeki pirinç veya bakır bileşenler paslanıyorsa mümkündür.
Çözünmüş Oksijen: Sistemin havası-doğru şekilde alınmazsa veya pompa contalarından hava girişi meydana gelirse.
Oksitleyici Asitler: Nitrik veya kromik asit gibi.
...korozyon mekanizması tamamen değişiyor.
Saf bir indirgeyici asitte korozyon hızı düşük ve tekdüzedir. Bununla birlikte, oksitleyici iyonların varlığında katodik reaksiyon, hidrojenin indirgenmesinden oksitleyici iyonun indirgenmesine doğru kayar. Bu, alaşımın elektrokimyasal potansiyelini, koruyucu olmayan, zayıf yapışkanlı bir oksit filmi oluşturacağı bir aralığa kaydırır. Alaşım, tekdüze korozyon yerine, bazen yılda 5 mm'yi aşan oranlarda hızlı, hızlandırılmış saldırıya maruz kalabilir.
Mühendisin Kontrol Listesi:
N10665'i seçmeden önce mühendisin şunları yapması gerekir:
Asit Saflığını Analiz Edin: Reaktif kalitesinde mi, yoksa bilinmeyen kirletici maddelere sahip geri dönüştürülmüş bir endüstriyel asit mi?
Oksijen Seviyelerini İzleyin: Sistem inert gaz battaniyesi altında mı yalıtılmış yoksa atmosfere açık mı?
Kapatma Durumlarını Göz önünde bulundurun: Ekipman boşaltılıp havaya açık mı bırakılacak? Artık asit filmleri buharlaşabilir, konsantre olabilir ve kurudukça oksitleyici hale gelerek çukurlaşmaya neden olabilir.
Oksitleyici kirletici maddeler kaçınılmazsa, daha yüksek krom içeriğine sahip N06022 (Alaşım 22) gibi bir alaşım, daha pahalı olmasına rağmen daha güvenli bir seçim olabilir.
4. Ağır Hizmete İlişkin Tedarik Şartnameleri
S: Yüksek-basınçlı hidrojen reaktörü veya kritik asit damıtma kolonu için UNS N10665 plaka sipariş ederken, malzemenin uygunluğunu sağlamak amacıyla satın alma siparişinde hangi belirli ASTM standartları ve test protokolleri listelenmelidir?
C: Kritik servis için N10665'in tedarik edilmesi, standart bir frezeleme işleminden daha fazlasını gerektirir. Üretim alanına gelen malzemenin amaçlanan ciddi hizmete uygun olmasını sağlamak için satın alma siparişi kesin olmalıdır.
1. Geçerli Standart:
Temel spesifikasyon ASTM B333'tür (Nikel-Molibden Alaşımlı Plaka, Levha ve Şerit için Standart Spesifikasyon). Bu, kabul edilebilir kimya aralıklarını ve mekanik özellikleri belirler.
2. Kimya Doğrulaması:
Değirmen Testi Sertifikası (MTC), özellikle Karbon (%0,02) ve Silikon (%0,10) için maksimum değerler olmak üzere kimya sınırlarına sıkı sıkıya bağlı kalındığını göstermelidir. Kritik uygulamalar için alıcılar fabrikadan daha da sıkı iç kontroller talep edebilir.
3. Mekanik Testler:
Gerilme Testleri: ASTM B333'e göre standart akma ve çekme doğrulaması.
Sertlik Testi: Genellikle plakanın çözeltiyle tavlanmış durumda olduğundan emin olmak için gereklidir.
Bükme Testleri: Özellikle soğuk-şekillendirilecek plakaların sünekliğini doğrulamak için.
4.-Tahribatsız Muayene (NDE):
Basınç-içeren uygulamalar için (ASME Bölüm VIII, Div. 1), malzeme kodu (SB-333) genellikle plakanın zararlı laminasyonlardan arınmış olmasını gerektirir. Alıcının, iç sağlamlığı garanti etmek için ASTM A578 Seviye B'ye uygun Ultrasonik Testi belirtmesi gerekir.
5. Korozyon Testi:
Bu, en önemli "değer-katma" testidir. Alıcı, kaynar hidroklorik asitte bir Korozyon Oranı Testi belirtmelidir. Yaygın bir test, ASTM G28 Yöntem C (özellikle Ni-Mo alaşımları için tasarlanmıştır) veya belirli bir kaynar HCl konsantrasyonunda kullanıcı- tanımlı bir testtir. Kabul kriteri, amaçlanan hizmetin ciddiyetine bağlı olarak genellikle yılda 20 veya 50 mils'den (mpy) daha düşük bir korozyon hızıdır. Bu, malzemenin uygun şekilde çözeltiyle tavlandığını ve doğru mikro yapıya sahip olduğunu kanıtlar.
5. N10665 ve Yeni Nesil (B-3, B-4)
S: UNS N10675 (Alaşım B-3) gibi daha yeni alaşımların piyasaya sürülmesiyle UNS N10665 (Alaşım B-2) geçerliliğini yitiriyor mu? Bilgili bir mühendis ne zaman yeni alternatifler yerine eski B-2'yi seçer?
C: Alaşım B-3'ün (UNS N10675) piyasaya sürülmesi, B-2'nin kaynak ve üretim zorluklarına doğrudan bir yanıttı. B-3, önemli ölçüde daha iyi termal stabilite sağlamak için değiştirilmiş bir kimya (krom ve diğer stabilizatörler eklenerek) ile tasarlanmıştır; bu, kaynak sırasında kırılgan Ni-Mo fazlarını oluşturma olasılığının çok daha düşük olduğu anlamına gelir. Peki B-2'nin modası geçmiş mi?
Tamamen değil. B-3, hoşgörülü doğası nedeniyle genellikle kaynaklı imalat için üstün bir seçim olsa da, B-2 hala belirli senaryolarda yerini koruyor.
B-2 hala seçildiğinde:
Mevcut Altyapı: Birçok eski kimya tesisinin B-2'den yapılmış reaktörleri, boruları ve vanaları vardır. Bir tesisin mevcut bir üniteyi genişletmesi veya hasarlı bir bileşeni değiştirmesi gerekiyorsa, galvanik uyumluluğu korumak ve alaşımların aynı proses akışında karıştırılmasını önlemek için genellikle B-2'ye sadık kalacaklardır.
Maliyet Hassasiyeti: Alaşım B-2 genellikle B-3'ten daha ucuzdur. Fiyat farkı daralmış olsa da, B-2, kaynaksız uygulamalar için veya B-2'yi başarıyla kaynaklama konusunda geniş deneyime sahip imalatçılar için uygun maliyetli bir çözüm olmaya devam ediyor.
Mekanik Özellikler: Bazı belirli soğuk-işlenmiş veya belirli ürün formlarında, B-2, eski tasarım kodlarının temel alabileceği biraz farklı mekanik özellikler sunar.
-Kaynaksız Uygulamalar: Dövme bağlantı parçaları, cıvatalar veya sahada kaynak gerektirmeyen dikişsiz borular gibi öğeler için B-3'ün termal stabilite avantajı daha az kritiktir. B-2'nin saf indirgeyici asitlerdeki baz korozyon direnci hala birinci sınıftır.
Karar:
Kapsamlı kaynak gerektiren yeni yeşil alan projeleri için çoğu mühendis, HAZ kırılganlığına karşı üstün direnci nedeniyle varsayılan olarak UNS N10675 (B-3)'ü tercih edecektir. Ancak bakım, değiştirme veya belirli maliyete dayalı-kaynaksız bileşenler için UNS N10665, kimyasal proses endüstrisinde alakalı ve geçerli bir malzeme olmaya devam ediyor.
