שאלה 1: מהו ההרכב הכימי העיקרי של מוט תיל Hastelloy B-3, וכיצד הוא שונה מקודמו Hastelloy B-2?
A:Hastelloy B-3 היא סגסוגת ניקל מוליבדן שתוכננה במיוחד לעמידות יוצאת דופן לחומצה הידרוכלורית טהורה וסביבות אחרות מפחיתות מאוד. ההרכב הכימי הנומינלי שלו הוא בערך:65% ניקל (יתרה), 28-30% מוליבדן, 1.5-3.0% ברזל, פחות או שווה ל-1.0% כרום, פחות או שווה ל-0.5% מנגן, פחות או שווה ל-0.1% אלומיניום, ופחות מ-0.01% פחמן או שווה ל-0.01%. שלא כמו Hastelloy B-2 (שהכיל רמות מוליבדן דומות אך הייתה לה תגובה מתכתית שונה לעיבוד תרמי), B-3 משלב כימיה מבוקרת בדיוקממזער את המשקעים של שלבים בין-מתכתיים(במיוחד Ni₄Mo ו- Ni₃Mo) במהלך ריתוך או יצירה חמה.
ההבדל העיקרי מ-B-2 טמון ביציבות תרמית. Hastelloy B-2 היה רגיש להיווצרות מהירה של תרכובות בין-מתכתיות שבירות כאשר נחשף לטמפרטורות בטווח של 600-900 מעלות (1110-1650 מעלות F), אפילו במהלך מחזורים תרמיים קצרים כגון ריתוך. זה גרם ל-B-2 להיות נוטה לסדיקת מתח-קורוזיה והפחתת המשיכות באזור מושפע החום. Hastelloy B-3, לעומת זאת, פותח עם כימיה שונה (כולל ברזל גבוה יותר ושליטה הדוקה יותר של אלומיניום וסיליקון)מאט באופן דרמטי את קינטיקה של המשקעיםשל שלבים מזיקים אלה. כתוצאה מכך, ניתן לרתך מוט תיל B-3 ולעבד אותו תרמית עם עמידות גדולה בהרבה להתפרקות. בנוסף, B-3 מפגין יציבות תרמית מעולה במהלך-חשיפה ארוכת טווח לטמפרטורות גבוהות, מה שהופך אותו לסלחן הרבה יותר בסביבות ייצור ושירות שבהן עשויות להתרחש חריגות בטמפרטורה. עבור יישומי מוט תיל-כגון ריתוך מתכת מילוי, מחברים בעלי ראש קר ורשת - היציבות המתכתית המשופרת הזו מבטיחה תכונות מכניות עקביות ועמידות בפני קורוזיה גם לאחר שלבי עיבוד מרובים.
שאלה 2: מדוע מוט תיל Hastelloy B-3 נחשב למתכת המילוי המועדפת לריתוך חומרי בסיס Hastelloy B-2 ו-B-3?
A:מוט תיל Hastelloy B-3 מועדף באופן גורף כמתכת מילוי לחיבור רכיבי סגסוגת B-2 ו-B-3 כאחד, מכיוון שהואמבטל את הסיכון של משקעים בין-מתכתיים במשקע הריתוך ובאזור המושפע מהחום-. בעת ריתוך חומר בסיס B-2 באמצעות מתכת מילוי B-2, המחזורים התרמיים המהירים האופייניים לריתוך קשת טונגסטן בגז (GTAW) או ריתוך גז מתכת קשת (GMAW) עלולים בקלות לגרום להיווצרות של תרכובות בין-מתכתיות Ni₄Mo או Ni₃Mo במתכת הריתוך או במתכת הבסיס הסמוכה. שלבים אלה מפחיתים בצורה חמורה את המשיכות ועמידות בפני קורוזיה, ולעתים קרובות מובילים לסדקים קטסטרופליים במהלך הקירור או זמן קצר לאחר חשיפה לשירות בסביבות חומצה הידרוכלורית.
מתכת מילוי Hastelloy B-3 (המוגדרת בדרך כלל כERNiMo-11תחת AWS A5.14) נוסחה במיוחד כדי להתנגד למשקעים אלה. הכימיה המותאמת שלו-במיוחד תכולת הברזל האופטימלית (בסביבות 2-3%) ופחמן נמוך, סיליקון ואלומיניום- מספקתחלון עיבוד רחבלריתוך מבלי ליצור שלבים שבירים. גם כאשר מופעלים מספר מעברי ריתוך או כאשר כניסת החום אינה נשלטת בצורה מושלמת, מתכת המילוי B-3 שומרת על מבנה מיקרו של תמיסה מוצקה נקיה וחד-. עבור יישומים הכוללים חומצות מפחיתות קשות כמו חומצה הידרוכלורית, גופריתית או זרחתית (במיוחד בטמפרטורות מעל 80 מעלות או עם זיהומים כמו חומרי חמצון), שימוש בחוט B-3 מבטיח שהחיבור המרותך מציג עמידות בפני קורוזיה שווה ערך למתכת הבסיסית או טובה יותר. יתרה מכך, מתכת המילוי B-3 מציעה עמידות מצוינת בפני קורוזיה וחריצים בסביבות מפחיתות- המכילות כלוריד. מסיבות אלה, קודים ויצרנים בתעשייה ממליצים בחום - ולעיתים קרובות מחייבים - את השימוש בחוט Hastelloy B-3 כחומר מתכלה לריתוך עבור כל ציוד סגסוגת מסדרת B המיועד לשירות קריטי, ללא קשר אם חומר הבסיס הוא B-2 או B-3.
שאלה 3: באילו יישומים תעשייתיים ספציפיים משתמשים לרוב בחוט תיל של Hastelloy B-3, ומדוע?
A:מוט תיל Hastelloy B-3 מוצא יישום בתעשיות בהןחומצה הידרוכלורית בכל ריכוז וטמפרטורהיש לטפל -עד לנקודת הרתיחה-, כמו גם בסביבות חומציות מפחיתות אחרות. היישומים העיקריים שלו כוללים:
חומר מתכלה לריתוך (חוט מילוי): כמפורט לעיל, מוט תיל B-3 הוא מתכת המילוי הסטנדרטית לייצור ציוד Hastelloy B-3 ו-B-2 כגון כורים, מחליפי חום, עמודים ומערכות צנרת במפעלי עיבוד כימיים. הוא זמין בקטרים מ-0.8 מ"מ עד 3.2 מ"מ עבור תהליכי ריתוך אוטומטיים וידניים כאחד.
מחברים עם ראש קר-: B-3 מוט תיל קר-נמשך ולאחר מכן קר- בראשו של ברגים, אומים, ברגים ומסמרות המשמשים במכלולים עמידים- לחומצה. מחברים אלה חייבים לעמוד באותן סביבות קורוזיביות מאוד כמו הציוד שהם מאבטחים. צורת החוט מאפשרת כיוון קר בנפח גבוה ומדויק, והגמישות הטובה של הסגסוגת (גם לאחר עבודה קרה) מונעת סדקים במהלך הצורה.
רשת תיל וסלים: מוט תיל Hastelloy B-3 ארוג לרשת עמידה בפני קורוזיה המשמשת לסלי תמיכת זרז, מסכי סינון חומצה וסלי חלקים בקווי כבישה. רשתות אלו חשופות לחומצות הידרוכלוריות חמות או מעורבות, כאשר אפילו קורוזיה קלה תוביל לזיהום או לכשל מכני.
מוביל לנדן ומכשור Thermowell: בכורים המטפלים בחומצות מפחיתות, בארות תרמו ומעטיפות חיישן העשויות ממוט תיל B-3 (נמשך לתוך צינורות חלקים או צורות חוט מוצק) מספקים מדידת טמפרטורה מדויקת ללא סיכון לבור או קורוזיה אחידה.
קפיצים וטבעות שמירה: עבור שסתומים ומשאבות בשירות חומצה, B-3 מוט תיל יכול להיווצר לקפיצים עמידים בפני קורוזיה- וטבעות שמירה. העמידות הטובה של הסגסוגת לעייפות וחוסר הרגישות להתפרקות מימן (בניגוד להרבה פלדות אל-חלד בעלות חוזק גבוה) הופכים אותה לאמינה ביישומים דינמיים.
יתרון הביצועים העיקרי בכל השימושים הללו הוא היכולת של B-3 לעמוד בחומצה הידרוכלורית אפילו עם נוכחות של חומרים מפחיתים (כגון, כלוריד ברזל, כלוריד קופריק) ועמידותו בפני-פיצוחי קורוזיה-בלחץ, מצב כשל הפוגע בגזעי נירוסטה אוסטניטיים המכילים מסגסוגות פלדת אל-חלד ואפילו בחלק מהסוגים המכילים חומצות כלוריד ניקל. בנוסף, B-3 מציג עמידות יוצאת דופן לחומצה גופרתית עד ריכוז של 60% וחומצה זרחתית בטמפרטורות גבוהות.
ש 4: מהם שיקולי הייצור והטיפול הקריטיים בעת עיבוד מוט תיל Hastelloy B-3?
A:עיבוד מוט תיל Hastelloy B-3 דורש התייחסות למספר גורמים מתכתיים ומעשיים כדי לשמר את עמידות הקורוזיה והשלמות המכנית שלו:
מגבלות עבודה קרה: בעוד של-B-3 יש שיפור משיכות בהשוואה ל-B-2, הוא עדיין מתקשה במהירות. יש לבצע משיכה קרה של מוט תיל עם חישול תמיסת ביניים (בדרך כלל ב-1060-1100 מעלות או 1940-2010 מעלות F) כאשר הקטנת השטח עולה על 30-40%. ללא חישול מתאים, עבודה קרה מוגזמת עלולה להוביל לסדקים במהלך פעולות היווצרות עוקבות (למשל, כותרת, סלילת). היצרנים בדרך כלל מספקים מוט תיל במצב חישול תמיסה, עם קשיות של פחות או שווה ל-100 HRB.
ניקיון פני השטח: זיהום הוא חשש רציני. Hastelloy B-3 רגיש מאוד למינים מחמצנים, וזיהום פני השטח של ברזל או פלדת פחמן (למשל, מטיפול בכלים, מתלים או מתלים לאחסון) עלול ליצור תאים גלווניים או להכניס אתרים לבור בשירות חומצה. כל כלי העבודה הנוגעים למגע עם מוט תיל B-3 צריך להיות עשוי מפלדת אל חלד, קרביד או מצופה פולימר. יש להסיר שומנים ולחבוש חלקים (באמצעות תערובת חומצה חנקתית-הידרופלואורית) לפני חישול התמיסה הסופית.
אווירת חישול: חישול תמיסה של מוט תיל B-3 חייב להתבצע באווירה מפחיתה או אינרטית(מימן, אמוניה מנותקת או ארגון) למניעת חמצון פני השטח. אם מתרחש חמצון, השכבה המדולדלת- בכרום מתחת לאסקנית התחמוצת תותקף בשירות. חישול מלא דורש כיבוי מהיר (מים או גז) כדי לדכא משקעים בין-מתכתיים.
שיקולי ריתוך: כאשר משתמשים בחוט B-3 כמתכת מילוי, גז המיגון צריך להיות ארגון טהור או תערובות הליום של ארגון- (ללא מימן, שכן מימן עלול לגרום להתפרקות). יש לשמור על טמפרטורת מעבר בין 150 מעלות (300 מעלות F) כדי למנוע חשיפה ממושכת בטווח הטמפרטורות הרגיש (600-900 מעלות). בדרך כלל אין צורך בטיפול בחום לאחר ריתוך, אך אם מבוצע, חייב להיות חישול תמיסה מלא ואחריו כיבוי מהיר.
אִחסוּן: B-3 מוט תיל יש לאחסן בסביבה נקייה ויבשה. לחות בשילוב עם כלורידים מהאוויר בחנות עלולה להוביל להתפרצות פני השטח עוד לפני השימוש. עבור יישומים קריטיים, מוט תיל לרוב אטום בוואקום עם חומר יובש.
הקפדה על נהלים אלה מבטיחה שהרכיב המוגמר מספק את מלוא הפוטנציאל של הסגסוגת-כלומר שיעורי קורוזיה מתחת ל-0.1 מ"מ לשנה בחומצה הידרוכלורית רותחת.
ש 5: אילו תקנים בתעשייה קובעים את האיכות והבדיקה של מוט תיל Hastelloy B-3, ואילו בדיקות הן חובה?
A:מוט תיל Hastelloy B-3 מיוצר ונבדק על פי מספר תקנים מחמירים בתעשייה. המפרט העיקרי הואASTM B622(לצינור וצינור ללא תפרים) מותאם לצורות תיל, אך באופן ישיר יותרASTM B574(מפרט סטנדרטי עבור-ניקל פחמן-מוליבדן-מוליבדן-מוט ובר סגסוגת כרום) מכסה מוט תיל B-3. לריתוך מתכת מילוי,AWS A5.14 / ASME SFA-5.14(מפרט עבור ניקל וניקל-מוטות ריתוך חשופים ואלקטרודות מסגסוגת) מציין את B-3 בתורERNiMo-11. תקנים רלוונטיים נוספים כולליםISO 18274(חומרי ריתוך מתכלים - אלקטרודות תיל ורצועות לסגסוגות ניקל) וNACE MR0175 / ISO 15156עבור יישומי שירות חמוץ.
דרישות בדיקה חובה עבור חוט B-3 כוללות בדרך כלל:
ניתוח כימי: אימות פלזמה בשילוב אינדוקטיבי (ICP) או קרינת רנטגן (XRF) של הרכב (Ni 65% min, Mo 28-30%, Fe 1.5-3.0%, Cr פחות או שווה ל-1.0%, C פחות מ- או שווה ל-0.01% שווה ל- 0.01%, Si Al פחות מ- או .0% שווה ל-.0% שווה ל-. פחמן נמוך וסיליקון הם קריטיים.
תכונות מתיחה: חוזק תפוקה (בדרך כלל גדול או שווה ל-350 MPa / 50 ksi), חוזק מתיחה סופי (גדול מ-750 MPa / 109 ksi או שווה ל-750 MPa / 109 ksi), והתארכות (יותר מ-30% או שווה ל-30% ב-50 מ"מ) נמדד מחוט חישול-תמיסה.
בדיקת קשיות: Rockwell B (פחות או שווה ל-100 HRB) או Vickers (פחות או שווה ל-220 HV) כדי לאשר חישול תקין והיעדר שלבים בין-מתכתיים.
בדיקת קורוזיה בין-גרגירית: לפי ASTM G28 שיטה A (חומצה גופרתית-ברזלית) למשך 120 שעות. קצב הקורוזיה חייב להיות קטן או שווה ל-12 מ"מ/שנה (0.5 ipy) ואין הוכחה להתקפה בין-גרנולרית. בדיקה זו היא קריטית מכיוון ששלבים בין-מתכתיים יגרמו להתקפה מהירה לאורך גבולות התבואה.
בדיקה מטאלוגרפית: בהגדלה של 200-500× כדי לבדוק משקעים, תכלילים ומבנה גרגר (גודל גרגר בדרך כלל ASTM 5 או עדין יותר).
בדיקת משטח: בדיקות חזותיות, חודרות נוזליות (PT) או זרם מערבולת לזיהוי הקפות, תפרים, סדקים או אבנית.
מבחן ריתוך(עבור דרגת חוט מילוי): ריתוך בדיקה נעשה, חתוך ונבדק עבור מיקרו-סדקים או נקבוביות.
עבור יישומים קריטיים (למשל, גרעיני, תרופות), דרישות נוספות עשויות לכלולבדיקת עדים-של צד שלישי, דוחות בדיקת חומר מוסמכים (MTRs)עם עקיבות למגרש החום המקורי, וזיהוי חומר חיובי (PMI)של כל סליל. ספקים בעלי מוניטין מספקים תיעוד מלא המראה עמידה בתקן הרלוונטי, רישומי טיפול בחום ותוצאות בדיקות. כל סטייה-במיוחד מוגברת של פחמן, סיליקון או אלומיניום-מבטלת את ייעוד B-3 ופוגעת בביצועי הקורוזיה.
