1. Mis on Hastelloy B õmblusteta toru ning millised on selle keemilised ja mehaanilised omadused?
Hastelloy B on nikli{0}}molübdeenisulam ja selle õmblusteta torukujuline vorm on valmistatud selliste protsessidega nagu ekstrusioon või pöörlev augustamine, et luua toru ilma pikisuunalise keevisõmbluseta. Selle iseloomulik tunnus on erakordne vastupidavus mitte-oksüdeerivatele keskkondadele, eriti vesinikkloriidhappele kõikidel kontsentratsioonidel ja temperatuuridel, sealhulgas keemistemperatuuril.
Peamine keemiline koostis on nikkel (umbes . 62-72%) ja molübdeen (26-30%), millele on lisatud vähesel määral rauda, kroomi ja koobaltit. Kõrge molübdeenisisaldus on selle korrosioonikindluse võtmeks redutseerivas keskkonnas. Kriitiline vahe on originaal Hastelloy B (UNS N10001) ja täiustatud, sagedamini kasutatava variandi Hastelloy B-2 (UNS N10665) vahel. B-2 töötati välja teradevahelise korrosiooniprobleemide lahendamiseks B-sulami keevisõmbluste kuumusest mõjutatud tsoonides. See saavutatakse süsiniku-, räni- ja rauasisalduse drastilise vähendamisega, minimeerides kahjulike intermetalliliste faaside moodustumist.
Peamised mehaanilised omadused toatemperatuuril hõlmavad tavaliselt tõmbetugevust 110 ksi (758 MPa) või suuremat, voolavuspiiri 51 ksi (352 MPa) või suuremat ja suurepärast plastilisust. Märkimisväärne on ka selle tugevus kõrgel-temperatuuril. Kuid otsustavaks piiranguks on selle halb vastupidavus oksüdeerivatele ainetele ja isegi väikestes kogustes oksüdeerijaid (nagu raud- või vasksoolad või lahustunud hapnik) sisaldavatele keskkondadele, kus korrosioonikiirus võib muutuda lubamatult kõrgeks.
2. Millistes konkreetsetes tööstuslikes rakendustes on Hastelloy B õmblusteta toru kõige olulisem ja miks?
Hastelloy B-2 õmblusteta torud on asendamatud rasketes keemilise töötlemise keskkondades, kus seadmete terviklikkus on ülimalt oluline. Nende peamine kasutusala on kuuma kontsentreeritud vesinikkloriidhappe (HCl) käitlemine. Seetõttu on need hädavajalikud ravimite, agrokemikaalide ja orgaaniliste vahesaaduste tootmisel, kus HCl on reaktiiv, kõrvalsaadus või katalüsaator.
Peamiseks kasutuseks on äädikhappe tootmine, eriti karbonüülimisprotsessides (nagu Monsanto või Cativa protsessid). Reaktsioonikeskkonnad on tugevalt redutseerivad ja sisaldavad kõrgel temperatuuril ja rõhul halogeniidkatalüsaatoreid (jodiide). Hastelloy B-2 torusid kasutatakse toiteliinide, reaktori sisemiste ja ülekandeliinide jaoks, kus vastupidavus punkt- ja pingekorrosioonipragudele on ülioluline. Sarnaselt on väävelhappe käitlemisel ette nähtud B-2 torud teatud kontsentratsioonide ja temperatuuride jaoks oksüdeerivate saasteainete puudumisel.
Teine oluline rakendus on naftakeemia rafineerimistehaste alküülimis- ja hüdrogeenimisüksustes, kus see käsitleb vesinikhalogeniide ja orgaanilisi happeid. Nende torude õmblusteta konstruktsioon on eriti hinnatud kõrgsurvesüsteemides, kuna see välistab keevisõmbluse kui korrosiooni või mehaanilise rikke võimaliku nõrkuse, tagades suurema töökindluse ohtlike vedelike transportimisel.
3. Millised on Hastelloy B-2 õmblusteta torude valmistamise ja keevitamise peamised kaalutlused?
Hastelloy B-2 valmistamine nõuab selle korrosioonikindluse ja mehaaniliste omaduste säilitamiseks rangeid protseduure. Madala süsinikusisalduse tõttu on see ebaõige kuumutamise korral vastuvõtlik saastumisele ja kahjulike faaside tekkele.
Kuumtöötlemine: pärast -tootmist on oluline lõpplahuse lõõmutamine umbes 1065 kraadi juures (1950 kraadi F), millele järgneb kiire veega karastamine. See lahustab kuumtöötlemisel või keevitamisel tekkida võinud kahjulikud sademed (nt nikkel-molübdeenintermetallid), taastades optimaalse korrosioonikindluse ja elastsuse.
Keevitamine: keevitamine on kriitiline toiming. Hastelloy B-2 on ette nähtud keevitamiseks ilma keevitusjärgse kuumtöötluseta, eeldusel, et järgitakse õigeid tavasid. Peamised juhised hõlmavad järgmist:
Kasutades sobivat täitematerjali (ERNiMo-7) või volframist inertgaasi (GTAW/TIG) keevitamist ilma täiteaineta.
Väga madala läbipääsutemperatuuri (tavaliselt alla 125 kraadi / 250 kraadi F) hoidmine, et vältida teravilja liigset kasvu ja sademeid.
Kõrge puhtusastmega inertse tugigaasi (argooni) tagamine toru sisemuses keevitamise ajal, et vältida keevitusjuure oksüdeerumist ja murenemist.
Kõigi pindade hoolikas puhastamine, et eemaldada õlid, rasvad ja kõik võõrkehad, mis võivad süsinikku või väävlit sisse viia.
Külmtöötlemine (painutamine, valtsimine) on võimalik, kuid nõuab järgnevat lõõmutamist pingete leevendamiseks ja omaduste taastamiseks.
4. Kuidas on Hastelloy B-2 õmblusteta toru materjalivalikus võrreldes teiste niklisulamitega, nagu Hastelloy C-276?
Valik Hastelloy B-2 ja sulami nagu C-276 vahel sõltub täielikult protsessikeskkonna oksüdeerivast või redutseerivast olemusest.
Hastelloy B-2 (Ni-Mo) paistab silma puhtalt redutseerivates keskkondades. See sobib paremini kuumade kontsentreeritud vesinikkloriid- ja väävelhapete jaoks, kus puuduvad oksüdeerijad. Samuti on see nendes tingimustes vastupidavam pingekorrosioonipragunemisele. Kuid see toimib halvasti oksüdeerijate nagu FeCl3, CuCl2, kloori või lahustunud hapniku juuresolekul.
Hastelloy C-276 (Ni-Cr-Mo) on mitmekülgne oksüdatsioonikindel sulam. Kroomi (14,5-16,5%) lisamine annab suurepärase vastupidavuse oksüdeerivale keskkonnale, märjale kloorile, hüpokloritile ja oksüdeerivaid sooli sisaldavatele segahapetele. See suudab toime tulla nii redutseerivate kui ka mõõdukalt oksüdeerivate tingimustega, kuid ei pruugi ilma märkimisväärse lisatasuta ühtida B-2 jõudlusega kõige raskemates kuumades redutseerivates happeteenustes.
Seetõttu on rusikareegel: halogeniididega puhtalt redutseerivate, -aereerimata keskkondade jaoks on B-2 optimaalne ja kulutõhus{6}}valik. Keskkondades, kus on segatud või oksüdeerivad tingimused või kus on võimalik saastumine oksüdeerijatega, on C-276 ohutum ja mitmekülgsem valik. Mõlema sulami õmblusteta toruvorm on valitud kõrge puhtusastmega või kõrgsurveteenuse jaoks.
5. Millised on peamised piirangud ja rikete viisid, mida Hastelloy B õmblusteta torude määramisel arvestada?
Hastelloy B/B-2 piirangute mõistmine on sama oluline kui selle tugevate külgede tundmine.
1. Tundlikkus oksüdeerivate ainete suhtes: Nagu öeldud, on see peamine piirang. Isegi oksüdeerijate ppm sisaldus redutseerivas happevoos võib vallandada kiire korrosiooni. Protsessi põhjalik analüüs on kohustuslik.
2. Termiline ebastabiilsus: kui B-2 hoitakse temperatuurivahemikus umbes 550–1050 kraadi (1020–1920 °F) temperatuuril või aeglaselt jahutatakse, võib see sadestuda metallidevahelisi faase (Ni4Mo, P-faas). Need sademed, mis võivad tekkida ebaõige kuumtöötlemise või keevitamise ajal, vähendavad järsult tugevust ja korrosioonikindlust, põhjustades haprust ja rikkeid. See muudab valmistamisjärgse lahenduse lõõmutamise ülioluliseks.
3. Pingekorrosioonipragunemine (SCC): kuigi see on roostevaba terasega võrreldes väga vastupidav kloriidi -indutseeritud SCC-le, võib B-2 olla vastuvõtlik spetsiifilistes rasketes tingimustes, eriti happelises kloriidikeskkonnas kõrgel temperatuuril, kui see on suure tõmbepinge all (keevitamise või pealekandmise jääk).
4. Galvaaniline korrosioon: kuna see on nikli-põhine ja katoodne, võib see juhtivas elektrolüüdis vähem väärismetallide (nt terase või vasesulamid) ühendamisel kiirendada nende metallide korrosiooni.
5. Kõrged algkulud: tooraine ja spetsiaalne tootmine (õmblusteta ekstrusioon, täpne kuumtöötlus) muudavad Hastelloy B-2 torud oluliseks kapitaliinvesteeringuks. Seetõttu on nende spetsifikatsioon õigustatud ainult siis, kui ükski odavama-sulam (nagu roostevaba teras) ei taga vajalikku kasutusiga, tagades kulutõhususe tehase kogu eluea jooksul.
