1. Tanko-oblikovanje: Kakšni so posebni izzivi pri oblikovanju plošče Hastelloy B-3 v zapletene notranje dele kemičnega reaktorja in kako povratna vzmet vpliva na dimenzijsko natančnost?
V: Izdelujemo pregrade in pladnje za stolpec za odstranjevanje klorovodikove kisline z uporabo 3 mm debele pločevine Hastelloy B-3. Zasnove vključujejo kompleksne prirobnice in ojačitvena rebra. Naši operaterji stiskalnic se spopadajo z nedoslednimi upogibnimi koti. Je to materialna težava ali težava z orodjem?
O: To je verjetno kombinacija obojega, vendar je glavni vzrok v edinstvenih mehanskih lastnostih plošče Hastelloy B-3. Za razliko od nerjavečega jekla ima B-3 višjo mejo tečenja in bistveno drugačno lastnost povratne vzmeti, ki jo je treba kompenzirati pri načrtovanju orodij in procesa.
Vzmetni-mehanizem hrbta:
Hastelloy B-3 se hitro strdi. Ko upogibate pločevino, se zunanja vlakna raztegnejo in strdijo. Po sprostitvi upogibne sile se elastični del deformacije poskuša vrniti v prvotni položaj in "povzmeti" kot.
Kvantificiranje razlike:
Avstenitno nerjaveče jeklo (304/316): Tipičen vzmetni hrbet za 90-stopinjski upogib lahko zahteva-upogibanje na 92 ali 93 stopinj.
Hastelloy B-3: Zaradi višje meje tečenja (običajno 350-400 MPa pri žarjenju v primerjavi z . 240 MPa za 304) je povratna vzmet bistveno bolj izrazita. Za 90-stopinjski upogib boste morda morali preveč upogniti na 95 ali celo 98 stopinj, odvisno od radija in debeline upogiba.
Rešitve orodja:
Zračno upogibanje v primerjavi z upogibanjem dna: Zračno upogibanje (kjer luknjač ne potisne pločevine na dno matrice) je običajno, vendar je vzmet-nazaj spremenljiva glede na tolerance debeline materiala. Za kritične dimenzije na B-3 je prednostno kovanje ali dno. To plastično deformira material pri polmeru upogiba, "nastavi" kot in zmanjša vzmet nazaj.
Polmer upogiba (kritični faktor):
Praktično pravilo: za ploščo B-3 mora biti najmanjši radij upogiba 2-3-kratna debelina materiala (2T do 3T).
Tveganje: Poskus manjšega polmera (1T) bo verjetno povzročil razpoke na zunanji površini, ker se material ne more dovolj raztegniti, preden doseže mejo delovne -otrditve. Zunanja vlakna se bodo dobesedno raztrgala.
Odprtina matrice: širino odprtine matrice (V-matrico) je treba natančno izračunati. Standardna formula je V-matrika=8x debelina materiala. Pri B-3 nekoliko širša odprtina matrice zmanjša koncentracijo napetosti in omogoči enakomernejše pretakanje materiala, kar zmanjša tveganje za razpoke.
Faktor "konsistence serije":
B-3 list, dobavljen v stanju žarjenega raztopine, mora biti dosleden. Če pa imate več listov iz različnih vročin, lahko manjše razlike v velikosti zrn ali kemiji vplivajo na vzmetenje. Vedno izvedite preskusni upogib na vzorcu iz določene serije listov, preden začnete s proizvodnjo.
2. Varjenje tanke pločevine: Kako pri GTAW varjenju plošče Hastelloy B-3 debeline manj kot 2 mm preprečite "sladkanje" (oksidacijo) na hrbtni strani brez uporabe podpornega plina glede na občutljivost zlitine na oksidacijske pogoje?
V: Varimo 1,6 mm pločevino Hastelloy B-3 za uporabo v farmacevtskih podlogah. V majhnem sklopu ne moremo dobiti čistilne opreme za zaščito zadnje strani zvara. Ali bomo dobili oksidacijo, in če da, kako to vpliva na odpornost proti koroziji pri uporabi HCl?
O: Pri varjenju tankih -ploč Hastelloy B-3 je oksidacija hrbtne strani (sladkanje) resna skrb, vendar ne iz istih razlogov kot pri nerjavnem jeklu. Za B-3 so posledice oksidacije potencialno hujše zaradi posebne kemije zlitine in delovnega okolja.
Mehanizem oksidacije:
Hastelloy B-3 ima zelo nizko vsebnost kroma (1-3 %) in veliko molibdena (28-30 %). Ko je zadnja stran zvara izpostavljena zraku pri temperaturah varjenja (nad 600 stopinj):
Tvorba molibdenovega oksida: molibden tvori hlapne okside (MoO3), ki lahko izhlapijo in osiromašijo površino molibdena.
Obseg nikljevega oksida: tvori se trdovratna, temna obloga nikljevega oksida.
Posledica korozije:
Če uporabljate ta list za servis s klorovodikovo kislino, je ne-očiščena zadnja stran kritična točka napake.
Pomanjkanje molibdena: Območje pod oksidno lestvico je osiromašeno molibdena. Ker je molibden element, ki zagotavlja odpornost proti koroziji v HCl, bo ta plast, ki jo-izžareva«, hitro korodirala, ko bo izpostavljena kislini.
Galvanski člen: oksidirana luska sama, če ni popolnoma odstranjena, lahko ustvari galvanski par s čisto navadno kovino, kar pospeši lokaliziran napad.
Rešitve, ko povratno čiščenje ni mogoče:
Podlaga s talilom (alternativa plinu): na zadnjo stran pred varjenjem lahko nanesete posebne talile (pogosto paste na osnovi alkohola, ki vsebujejo fluoridne spojine). Ta talila se stopijo in tvorijo zaščitno plast žlindre, ki izključuje kisik in absorbira okside. Po varjenju je treba ostanke talila temeljito očistiti (vodno pranje ali krtačenje), saj so lahko higroskopični in jedki.
Varilni nosilni trak (keramični ali bakreni): Bakreno nosilno palico (vodno{0}}hlajeno, če je mogoče) lahko tesno pritrdite na zadnjo stran. Baker deluje kot odvod toplote, hitro ohladi zvarni bazen in skrajša čas, ki je na voljo za oksidacijo. Uporabljajo se tudi keramične nosilne palice, vendar predvsem za oblikovanje zadnjega roba, ne za popolno preprečevanje oksidacije.
Sprejmi in odstrani (možnost visokega-tveganja): Če varite brez zaščite, boste dobili oksid. Ta oksidmoramehansko odstraniti (brušenje z namenskimi kolesi iz-nikljeve zlitine), površino pa je treba kemično testirati (npr. test z bakrovim sulfatom), da se zagotovi, da ni ostankov kontaminacije z železom ali oksidom. Vendar ne morete obnoviti molibdena, ki je bil izgubljen zaradi uparjanja.
Najboljša praksa: Tudi pri majhnih sestavih je kreativno čiščenje vredno truda. Uporaba topnih čistilnih jezov (papir, ki se topi v vodi) ali lepljenje-majhnih komor, ki zadržujejo argon, je boljša od tveganja korozijske celovitosti zvara.
3. Uporaba s hlapi klorovodikove kisline: ali plošča Hastelloy B-3 nudi enako zaščito kot pri uporabi s potopitvijo v tekočino za obloge kolone, ki so izpostavljene hlapom HCl nad kislim rosiščem?
V: Zgornji del kolone s klorovodikovo kislino obložimo z 2 mm ploščo Hastelloy B-3. Ta del obravnava hlape HCl pri 180 stopinjah, precej nad rosiščem. Ali je mehanizem korozije drugačen v parni fazi in ali moramo skrbeti za različne načine napada?
O: Parna faza nad rosiščem predstavlja izrazito korozijsko okolje v primerjavi s potopitvijo v tekočino. Medtem ko Hastelloy B-3 ostaja odlična izbira, so zaščitni mehanizmi in potencialne grožnje drugačni.
Premik korozijskega mehanizma:
V tekoči HCl je korozija elektrokemični proces, ki zahteva elektrolit. Pri vroči, suhi pari nad rosiščem se primarna nevarnost premakne na:
Neposredni kemični napad: Pri povišanih temperaturah lahko suhi plin HCl neposredno reagira s kovinsko površino in tvori kovinske kloride. To je kemična, ne elektrokemična reakcija.
Tveganje zaradi kondenzacije: kritično nevarno območje ni skupni hlap, ampak katera koli točka, kjer temperatura pade pod rosišče. Če so na oblogi hladne točke (zaradi slabe izolacije ali zunanjega hlajenja), lahko kondenzira tanek film koncentrirane klorovodikove kisline.
B-3 zmogljivost v pari:
Hastelloy B-3 se na splošno izjemno dobro obnese v vroči, suhi HCl pari. Odsotnost vodnega elektrolita pomeni, da celice elektrokemične korozije ne morejo vzpostaviti. Stopnja korozije je običajno zelo nizka - pogosto manj kot 0,05 mm/leto.
Posebne grožnje za spremljanje:
Tvorba kovinskega klorida: Na meji med vročo paro in kovino lahko nastaneta nikljev in molibdenov klorid. Ti kloridi imajo nizka tališča in so lahko hlapljivi. V skrajnih primerih lahko to privede do pojava, imenovanega "kovinsko prašenje", če je prisoten tudi ogljik (čeprav manj pogosto pri uporabi HCl).
Toplotno kroženje: Če je kolona zaprta in ohlajena, se lahko vlaga iz zraka združi s preostalimi kloridnimi solmi na površini pločevine in tvori zelo jedko klorovodikovo kislino v obdobjih mirovanja. Temeljito čiščenje z dušikom in postopek-sušenja med zaustavitvami je bistvenega pomena.
Priporočila za oblikovanje:
Površinska obdelava: gladka, čista površina pločevine (končna obdelava 2B ali boljša) je koristna, saj zagotavlja manj mest za odlaganje kloridne soli.
Izolacija: Zagotovite, da je zunanja izolacija stebra popolna. Vsaka hladna točka na zunanji lupini bo ustvarila ustrezno hladno točko na notranji oblogi B-3, kar tvega kondenzacijo hlapov HCl.
Spremljanje debeline: Tudi pri nizkih stopnjah korozije 2 mm plošča zagotavlja omejeno dovoljeno korozijo. Razmislite o namestitvi korozijskih sond ali ultrazvočnih točk za spremljanje morebitne nepričakovane izgube kovine.
4. Popravilo in obnova: Ali je mogoče uporabiti pločevino Hastelloy B-3 za popravilo ali prekrivanje obstoječe opreme iz ogljikovega jekla v storitvah HCl in kakšna so tveganja zaradi razredčenja železa?
V: Imamo star rezervoar za shranjevanje klorovodikove kisline iz ogljikovega jekla, ki pušča. Ne moremo ga enostavno zamenjati. Ali lahko tanko pločevino Hastelloy B-3 zvarimo neposredno na ogljikovo jeklo kot podlogo (tapeto) in kateri previdnostni ukrepi so potrebni, da preprečimo, da bi železo uničilo odpornost B-3 proti koroziji?
O: Da, "tapetiranje" ali nanašanje tanke obloge iz Hastelloy B-3 pločevine na obstoječi rezervoar iz ogljikovega jekla je pogosta in stroškovno učinkovita tehnika prenove. Vendar pa je tveganje za razredčitev železa med katerim koli varjenjem, ki pritrdi B-3 na jeklo, najpomembnejši dejavnik, ki določa uspeh ali neuspeh.
Katastrofa zaradi redčenja železa:
Če ploščo B-3 zvarite neposredno na ogljikovo jeklo s standardnim pritrdilnim zvarom (npr. čepni zvar skozi luknjo v B-3), bo varilni bazen stopil tako ploščo B-3 kot podlago iz ogljikovega jekla.
Kemijski premik: nastala zvarna obloga bo mešanica niklja-molibdena (iz B-3) in železa (iz ogljikovega jekla). To ustvari območje z visoko-železom in malo molibdena.
Način okvare: v klorovodikovi kislini to območje,-bogato z železom, nima odpornosti proti koroziji. Hitro se bo raztopil in ustvaril luknjičasto puščanje neposredno na mestu pritrditve. Kislina bo nato prišla za podlogo, razjedala ogljikovo jeklo in povzročila mehurjenje in odpoved obloge.
Rešitev: tehnika "podloge s trakom" ali "dvoslojne" tehnike:
Da bi se izognili redčenju, morate B-3 izolirati od ogljikovega jekla v procesu varjenja. Tukaj je industrijski standardni postopek:
Priprava ogljikovega jekla: peskajte-notranjost rezervoarja iz ogljikovega jekla do bele kovine (SSPC-SP5). Odstraniti je treba vso rjo in luske.
Pritrdilni trakovi (blažilni sloj): Namesto varjenja B-3 neposredno na jeklo, najprej zvarite majhnepritrdilni trakovizdružljive nikljeve zlitine (pogosto Hastelloy C-276 ali celo sam B-3)neposredno na ogljikovo jeklo. Ti trakovi so privarjeni samo po robovih, neposredno na jeklo.
Listi B-3: Listi obloge Hastelloy B-3 se nato namestijo čez pritrdilne trakove.
Izolacijski zvar: plošče B-3 so varjenesamo na pritrdilne trakove, ne na ogljikovo jeklo. Zvar, ki povezuje ploščo B-3 s pritrdilnim trakom, je zvar "brez-redčenja" – oba materiala sta nikljevi zlitini, tako da je odpornost proti koroziji ohranjena.
Tesnilni zvari in odprtine:
Vsi B{1}}3 šivi med ploščami- so v celoti zvarjeni (običajno s polnilom ERNiMo-7 ali ERNiMo-10), da ustvarijo neprekinjeno korozijsko pregrado.
Skozi ohišje iz ogljikovega jekla so pogosto izvrtane majhne odzračevalne luknje (tell-tale luknje), ki omogočajo uhajanje morebitnega vodika, ki se nabere za oblogo, in kažejo, ali primarna obloga kdaj pušča.
Preverjanje:
Po namestitvi se na 100 % obložene površine izvede testiranje iskrenja (-visokonapetostno zaznavanje dopusta), da se zagotovi, da na plošči B-3 ni lukenj ali golih mest, ki bi razkrili ogljikovo jeklo.
5. Rezanje in striženje: Katere so najboljše prakse za striženje plošč Hastelloy B-3, da se izognete pri delu utrjenim robom, ki počijo med poznejšim oblikovanjem ali varjenjem?
V: Na giljotinskih škarjah pred upogibanjem režemo plošče Hastelloy B-3 na želeno velikost. Opažamo mikro razpoke vzdolž odrezanega roba predvsem na debelejših ploščah (4-5 mm). Te razpoke se širijo, ko poskušamo zvariti ali upogniti rob. Kako to preprečimo?
O: Mikro-razpoke, ki jih opažate, so klasičen simptom utrjevanja-povzročenega s strigom in duktilnega zloma v zlitini z visoko-molibdenom. Hastelloy B-3 ima visoko stopnjo utrjevanja, postopek striženja pa lahko ustvari močno deformirano, krhko območje vzdolž rezanega roba, ki je nagnjeno k pokanju.
Strižni mehanizem v B-3:
Ko strižno rezilo reže skozi pločevino B-3, ne "reže" v smislu žage; povzroči zlom. Postopek vključuje:
Plastična deformacija: rezilo prodre,-obdeluje material.
Zlom: material se sčasoma raztrga vzdolž strižne ravnine.
Območje burra: na B-3 je to območje zloma pogosto nazobčano in vsebuje mikrorazpoke, ki segajo pod vidno površino.
Strategije preprečevanja in ublažitve:
Odmik rezila je kritičen:
Za nerjaveče jeklo je lahko razdalja rezila nastavljena na 5-8 % debeline.
Za Hastelloy B-3 je potrebna manjša razdalja (3-5 %). To zmanjša območje deformacije pred zlomom in ustvari čistejši rob z manj mikro raztrganinami. Sama rezila morajo biti ostra in posebej brušena za nikljeve zlitine.
Pravilo "roba stroja":
Za oblikovanje: Če nameravate upogniti pločevino, mora biti striženi robnebiti na napetostni strani (zunaj) ovinka. Mikro-razpoke bodo delovale kot koncentratorji napetosti in se razširile v vidno razpoko. Odrezani rob položite na stisnjeno stran (notranjo stran) krivine, ali bolje, ga strojno odstranite.
Za varjenje: nikoli ne varite neposredno preko odrezanega roba, ne da bi ga predhodno pripravili. Mikro-razpoke bodo povzročile poroznost in pomanjkanje taljenja v zvaru.
Priprava robov (obvezen korak):
Obdelava/brušenje: Pred kritičnim oblikovanjem ali varjenjem je treba odrezani rob očistiti. Robove obdelajte na rezkalniku ali uporabite namenski abrazivni tračni brusilnik (s kolesi iz aluminijevega oksida ali silicijevega karbidanamenjen nikljevim zlitinam), da odstranite vsaj 1 mm od odrezanega obraza. S tem odstrani-otrjeno plast in območje mikro-razpok.
Odstranjevanje robov NI dovolj: preprosto odbijanje rezila ne odstrani podpovršinske škode.
Alternativne metode rezanja:
Plazemsko rezanje: ni priporočljivo za tanke plošče B-3. Toplotno prizadeto območje je veliko in ustvarja trd, krhek rob, ki ga je treba popolnoma obdelati.
Rezanje z vodnim curkom: odlična alternativa. Vodni curek ustvari hladen rez brez toplotnega-območja in brez utrjevanja. Rob je čist in pripravljen za preoblikovanje ali varjenje z minimalno pripravo. Za zapletene oblike ali kritične robove je prednostna metoda z vodnim curkom.
Abrazivna žaga: hladna žaga z ostrim, namenskim rezilom in ustreznim hladilnim sredstvom lahko ustvari boljši rob kot striženje, čeprav je počasnejše.
