1. Kaj je UNS N10665 in katere so njegove najpomembnejše metalurške značilnosti?
UNS N10665, splošno znan pod trgovskim imenom Hastelloy B-2, je zlitina niklja-molibdena. Njegova najpomembnejša značilnost je izjemno visoka vsebnost molibdena, ki se običajno giblje od 26 % do 30 %. Za razliko od mnogih drugih zlitin,-odpornih proti koroziji, praktično ne vsebuje kroma (največ 1,0 %) in zelo malo železa (največ 2,0 %). Ta specifična kemija mu daje neprimerljivo odpornost na klorovodikovo kislino (HCl) pri vseh koncentracijah in temperaturah, kot tudi odpornost na druge ne-oksidirajoče kisline, kot sta žveplova in fosforjeva kislina v redukcijskih pogojih. Metalurško gledano je to trdna zlitina-okrepljena z raztopino. Pri ploščah morajo proizvajalci strogo nadzorovati vsebnost ogljika in silicija, da preprečijo izločanje intermetalnih faz (kot so Ni-Mo karbidi) med varjenjem ali toplotno obdelavo, ki bi sicer resno ogrozila duktilnost.
2. Zakaj velja, da je ploščo UNS N10665 težko variti in kateri posebni postopki so potrebni za ohranitev njene odpornosti proti koroziji?
UNS N10665 je znano, da ga je težko variti zaradi njegove občutljivosti na vnos toplote in nevarnosti izločanja sekundarne faze. Primarna težava je tvorba intermetalnih spojin Ni-Mo (zlasti faze μ) v toplotno{3}}prizadetem območju (HAZ). To se zgodi, če ploščo predolgo držimo pri povišanih temperaturah (običajno med 650–870 stopinjami). Ta precipitacija drastično zmanjša duktilnost in udarno žilavost plošče ter ustvari območja,-osiromašena s kromom, ki so občutljiva za-napad noža v jedkih medijih.
Da bi to ublažili, so predpisani posebni postopki varjenja:
Nizek vnos toplote: Varilci morajo uporabljati nizko amperažo in visoke hitrosti potovanja, da ohranjajo temperaturo vmesnega prehoda strogo pod 120 stopinj (250 stopinj F).
Dodatna kovina: Uporabljena je ustrezna dodajna kovina (ER NiMo-7). Vendar je plošča pogosto varjena v stanju, žarjenem v raztopini.
Brez toplotne obdelave po -varjenju (PWHT): za razliko od ogljikovega jekla je PWHT na splošno prepovedana za N10665. Če bi izdelani ploščni sklop izpostavili temperaturam za sprostitev napetosti, bi material potisnili v nevarno območje padavin, kar bi povzročilo krhkost zvara in HAZ.
Čistoča: Površino plošče je treba skrbno očistiti maščobe, olja in barve, saj lahko žveplo in fosfor povzročita vroče razpoke.
3. V katerih posebnih scenarijih kemične obdelave bi inženir določil ploščo UNS N10665 namesto standardnega nerjavečega jekla ali celo zlitine serije C-?
Inženir bi določil ploščo UNS N10665, ko okolje reducira in ne oksidira. Standardna nerjavna jekla (304/316) se zanašajo na krom, da tvorijo pasivno oksidno plast. Pri redukcijskih kislinah (kot je HCl ali razredčena H₂SO₄ brez oksidantov) se ta oksidna plast razgradi in nerjavno jeklo hitro korodira.
Medtem ko zlitine serije C- (npr. C-276) vsebujejo krom, je ta v določenih okoljih dejansko pomanjkljivost. Pri delu s klorovodikovo kislino je krom lahko prednostno napaden. N10665, ki nima kroma, je posebej zasnovan za HCl od 0 % do 100 % koncentracije do vrelišča.
Zato izberete N10665 namesto C-276, ko:
Kislina je strogo redukcijska.
Ni prisotnih oksidantov (npr. železovi ioni, bakrovi ioni, raztopljeni kisik, dušikova kislina).
Potrebujete najnižjo možno enotno stopnjo korozije v čisti klorovodikovi kislini. C-276 je boljši v mešanih kislinah ali oksidacijskih pogojih, vendar je B-2/N10665 kralj čistega HCl.
4. Kako se postopek toplotne obdelave za ploščo UNS N10665 razlikuje od plošče iz avstenitnega nerjavečega jekla?
Postopek toplotne obdelave se bistveno razlikuje po namenu, temperaturi in hitrosti gašenja. Avstenitna nerjavna jekla (304/316) so žarjena v raztopini, da se raztopijo kromovi karbidi, običajno pri 1040–1150 stopinjah, čemur sledi hitro ohlajanje (kaljenje z vodo ali hitro hlajenje z zrakom), da se prepreči preobčutljivost.
Za UNS N10665 je postopek naslednji:
Temperaturno območje: žarjenje v raztopini se izvaja pri približno 1065–1080 stopinjah (1950–1975 stopinj F).
Hitrost gašenja: Takojšnje gašenje z vodo je obvezno. Zračno hlajenje na splošno ni sprejemljivo za debele plošče, ker je hitrost ohlajanja prepočasna. Če se plošča počasi ohlaja v razponu od 870 stopinj do 650 stopinj, omogoči izločanje škodljivih intermetalnih faz Ni-Mo (faza μ).
Atmosfera: Potrebna je strogo nadzorovana redukcijska atmosfera. Ker zlitina nima kroma, je njena odpornost proti oksidaciji manjša. Do prekomernega luščenja ali oksidacije pride lažje kot pri nerjavnem jeklu, kar povzroči izgubo materiala, če ni nadzorovano.
Popačenje: Hitro hlajenje z vodo zaradi visokih temperatur povzroča znatno toplotno obremenitev. Za razliko od nerjavečega jekla ima N10665 nižji modul elastičnosti, vendar zelo visoko trdnost. Sploščenje plošče je treba opraviti mehansko (izravnavanje) po toplotni obdelavi, namesto da bi poskušali vroče poravnati med ohlajanjem.
5. Katere so ključne zahteve glede mehanskih lastnosti za ploščo UNS N10665 po ASTM B333 in kako hladno oblikovanje vpliva na te plošče?
Po ASTM B333 (Standardna specifikacija za ploščo iz nikljeve-molibdenove zlitine) so tipične mehanske zahteve za UNS N10665 v stanju-žarjenega v raztopini:
Natezna trdnost: najmanj 690 MPa (100 ksi).
Meja tečenja (0,2 % offset): najmanj 283 MPa (41 ksi).
Raztezek: Najmanj 40 % v 2 palcih (50 mm).
Glede hladnega oblikovanja:
Utrjevanje dela: delo N10665 se hitro utrdi. Čeprav je plošča na začetku duktilna (40-odstotni raztezek), upogibanje ali oblikovanje povzroči znatno povečanje trdote in trdnosti.
Vzmet-nazaj: zlitina ima visoko mejo tečenja. Zato kaže večjo vzmet-od avstenitnega nerjavečega jekla. Pre-upogibanje je potrebno za dosego pravilnega končnega kota.
Razbremenitev: kot je omenjeno pri varjenju, je izvedba razbremenitve hladno{0}}oblikovane plošče N10665 izjemno tvegana. Če je bila plošča hladno obdelana (npr. valjana v valj), so notranje napetosti visoke, vendar bo segrevanje plošče za razbremenitev teh napetosti verjetno povzročilo občutljivost materiala. Zato je treba dele oblikovati v žarjenem stanju in meje oblikovanja ne smejo biti presežene, ker običajno kasneje ne morete varno "popraviti" napetosti, ne da bi uničili odpornost proti koroziji.
Magnetna prepustnost: za razliko od nerjavečega jekla hladno oblikovanje na splošno ne povzroči znatnega magnetizma. N10665 v bistvu ostane ne-magneten tudi po močnem hladnem delu, kar je koristno za posebna ohišja instrumentov ali posebne notranje dele kemičnih reaktorjev, kjer so magnetne motnje zaskrbljujoče.
