1. Mikä on UNS N10665, ja mitkä ovat sen tärkeimmät metallurgiset ominaisuudet?
UNS N10665, joka tunnetaan yleisesti kauppanimellään Hastelloy B-2, on nikkeli-molybdeeniseos. Sen tärkein ominaisuus on erittäin korkea molybdeenipitoisuus, joka vaihtelee tyypillisesti välillä 26-30%. Toisin kuin monet muut korroosionkestävät seokset, se ei sisällä käytännössä lainkaan kromia (enintään 1,0 %) ja erittäin vähän rautaa (enintään 2,0 %). Tämä erityinen kemia antaa sille vertaansa vailla olevan kestävyyden kloorivetyhappoa (HCl) vastaan kaikissa pitoisuuksissa ja lämpötiloissa sekä kestävyyden muita ei--hapettavia happoja, kuten rikki- ja fosforihappoa, vastaan pelkistävissä olosuhteissa. Metallurgisesti se on kiinteä{15}liuosvahvistettu seos. Levytuotteiden valmistajien on valvottava tiukasti hiili- ja piipitoisuutta estääkseen metallien välisten faasien (kuten Ni-Mo-karbidien) saostumisen hitsauksen tai lämpökäsittelyn aikana, mikä muutoin vaarantaisi vakavasti sitkeyden.
2. Miksi UNS N10665 -levyä pidetään vaikeasti hitsattavana, ja mitä erityistoimenpiteitä tarvitaan sen korroosionkestävyyden ylläpitämiseksi?
UNS N10665 on tunnetusti vaikea hitsata, koska se on herkkä lämmönsyötölle ja toissijaisen vaiheen saostumisvaara. Ensisijainen ongelma on metallien välisten Ni-Mo-yhdisteiden (erityisesti μ-faasin) muodostuminen lämpö-vaikutusvyöhykkeellä (HAZ). Tämä tapahtuu, jos levyä pidetään korkeassa lämpötilassa (tyypillisesti välillä 650–870 astetta) liian kauan. Tämä sade vähentää huomattavasti levyn taipuisuutta ja iskunkestävyyttä ja luo kromi{8}}vähennysvyöhykkeitä, jotka ovat alttiita veitsi-syövyttävälle materiaalille.
Tämän lieventämiseksi vaaditaan erityisiä hitsausmenetelmiä:
Alhainen lämmönsyöttö: Hitsaajien on käytettävä pientä ampeerivirtaa ja suuria kulkunopeuksia pitääkseen välilämpötilan tiukasti alle 120 asteen (250 astetta F).
Täytemetalli: Käytetään vastaavaa täytemetallia (ER NiMo-7). Levy kuitenkin usein hitsataan liuoshehkutetussa tilassa.
Ei jälki{0}}hitsauksen lämpökäsittelyä (PWHT): Toisin kuin hiiliteräs, PWHT on yleisesti kielletty N10665:ssä. Valmistetun levykokoonpanon altistaminen jännityksenpoistolämpötiloille työntäisi materiaalin vaaralliselle sademäärälle, jolloin hitsaus ja HAZ haurastuvat.
Puhtaus: Levyn pinta on puhdistettava huolellisesti rasvasta, öljystä ja maalista, koska rikki ja fosfori voivat aiheuttaa kuumahalkeilua.
3. Missä erityisissä kemiallisen käsittelyn skenaarioissa insinööri määrittelee UNS N10665 -levyn tavallisen ruostumattoman teräksen tai jopa C--sarjan seoksen päälle?
Insinööri määrittelee UNS N10665 -levyn, kun ympäristö pelkistyy hapettavan sijaan. Tavalliset ruostumattomat teräkset (304/316) luottavat kromiin passiivisen oksidikerroksen muodostamiseen. Pelkistävissä hapoissa (kuten HCl tai laimea H2S04 ilman hapettimia) tämä oksidikerros hajoaa ja ruostumaton teräs syöpyy nopeasti.
Vaikka C--sarjan seokset (esim. C-276) sisältävät kromia, kromi on itse asiassa haitta tietyissä ympäristöissä. Kloorivetyhappopalvelussa kromia voidaan hyökätä ensisijaisesti. N10665, josta puuttuu kromi, on suunniteltu erityisesti HCl:lle, jonka pitoisuus on 0–100 % kiehumispisteeseen asti.
Siksi valitset N10665:n C-276:n sijaan, kun:
Happo on tiukasti pelkistävä.
Ei sisällä hapettavia aineita (esim. rauta-ioneja, kupri-ioneja, liuennutta happea, typpihappoa).
Tarvitset pienimmän mahdollisen tasaisen korroosionopeuden puhtaassa kloorivetyhapossa. C-276 on ylivoimainen sekahapoissa tai hapettavissa olosuhteissa, mutta B-2/N10665 on puhtaan HCl:n kuningas.
4. Miten UNS N10665 -levyn lämpökäsittely eroaa austeniittisesta ruostumattomasta teräslevystä?
Lämpökäsittelyprosessi eroaa merkittävästi tarkoituksen, lämpötilan ja sammutusnopeuden suhteen. Austeniittiset ruostumattomat teräkset (304/316) ovat liuoshehkutettuja kromikarbidien liuottamiseksi, tyypillisesti 1040–1150 asteessa, mitä seuraa nopea jäähdytys (vesijäähdytys tai nopea ilmajäähdytys) herkistymisen estämiseksi.
UNS N10665:ssä prosessi on seuraava:
Lämpötila-alue: Liuoshehkutus suoritetaan noin 1065–1080 astetta (1950–1975 astetta F) .
Sammutusnopeus: Välitön vesisammutus on pakollinen. Ilmajäähdytystä ei yleensä voida hyväksyä paksuille levyille, koska jäähdytysnopeus on liian hidas. Jos levy jäähtyy hitaasti 870–650 asteen välillä, se sallii vaurioittavien metallienvälisten Ni-Mo-faasien (μ-faasi) saostumisen.
Ilmakehä: Tarvitaan tiukasti kontrolloitu pelkistävä ilmakehä. Koska lejeeringistä puuttuu kromia, sen hapettumiskestävyys on pienempi. Liiallista hilseilyä tai hapettumista tapahtuu helpommin kuin ruostumattomalla teräksellä, mikä johtaa materiaalihäviöön, jos sitä ei hallita.
Vääristymä: Korkeiden lämpötilojen nopea veden sammuminen aiheuttaa merkittävää lämpörasitusta. Toisin kuin ruostumaton teräs, N10665:llä on pienempi kimmokerroin, mutta erittäin korkea lujuus. Levyjen tasoitus on suoritettava mekaanisesti (tasoitus) lämpökäsittelyn jälkeen sen sijaan, että yritettäisiin kuumatasoa jäähdytyksen aikana.
5. Mitkä ovat UNS N10665 -levyn tärkeimmät mekaaniset ominaisuudet ASTM B333:n mukaan, ja miten kylmämuovaus vaikuttaa näihin levyihin?
ASTM B333:n (Standard Specification for Nikkel{1}}Molybdeum Alloy Plate) mukaan UNS N10665:n tyypilliset mekaaniset vaatimukset liuoshehkutetussa tilassa ovat:
Vetolujuus: Vähintään 690 MPa (100 ksi).
Myötölujuus (0,2 % offset): Vähintään 283 MPa (41 ksi).
Venymä: Vähintään 40 % 2 tuumassa (50 mm).
Mitä tulee kylmämuovaukseen:
Työkarkaisu: N10665 työ kovettuu nopeasti. Vaikka levy on alun perin sitkeä (venymä 40 %), levyn taivutus tai muovaus lisää merkittävästi kovuutta ja lujuutta.
Jousi-selkä: lejeeringillä on korkea myötöraja. Siksi siinä on suurempi takaisinjousi-kuin austeniittisen ruostumattoman teräksen. Yli-taivutus vaaditaan oikean lopullisen kulman saavuttamiseksi.
Stressinpoisto: Kuten hitsauksessa mainittiin, jännityksenpoisto kylmämuovatussa N10665-levyssä on erittäin riskialtista. Jos levyä on kylmämuokattu (esim. valssattu sylinteriksi), sisäiset jännitykset ovat suuret, mutta levyn kuumentaminen näiden jännitysten lievittämiseksi herkistää todennäköisesti materiaalia. Siksi osat tulee muotoilla hehkutettuina, eikä muovausrajoja saa ylittää, koska rasituksia ei yleensä voi "korjata" turvallisesti myöhemmin ilman korroosionkestävyyttä pilaamatta.
Magneettinen läpäisevyys: Toisin kuin ruostumaton teräs, kylmämuovaus ei yleensä aiheuta merkittävää magnetismia. N10665 pysyy olennaisesti ei--magneettisena jopa kovan kylmätyöskentelyn jälkeen, mikä on hyödyllistä tietyissä instrumenttien koteloissa tai kemiallisten reaktorien sisäosissa, joissa magneettiset häiriöt ovat huolestuttavia.
