نظرة عامة على سبائك سلسلة Hastelloy B
تعتبر سبائك Hastelloy B Series فرعًا مهمًا لسبائك Hastelloy المقاومة للتآكل. وهي تنتمي إلى سبائك النيكل المولدينوم وهي مواد معدنية مقاومة للتآكل عن طريق تقليل الأحماض القوية (مثل حمض الهيدروكلوريك). تم وصف تاريخ التطوير ، والتكوين الكيميائي ، والخصائص الميكانيكية ، والاستقرار الحراري ، ومقاومة التآكل ، وحقل التطبيق لسبائك سلسلة Hastelloy B.
في الوقت الحاضر ، تطورت سبائك النيكل المولدينوم من الجيل الأول من Hastelloy B إلى الجيل الثاني من Hastelloy B. Hastelloy B -2 إلى الجيل الثالث Hastelloy B -3 ، Nimofer 6629- B -10. تتمتع سبيكة الجيل الثالث بمزايا مقاومة التآكل والاستقرار الحراري والمعالجة وتشكيل قابلية اللحام. سبيكة الجيل الثالث متفوقة على أسلافها في العديد من الجوانب مثل مقاومة التآكل ، والاستقرار الحراري ، والمعالجة والتكوين ، واللحام. نظرًا لعدم كفاية أداء المعالجة لـ Hastelloy B -2 ، فقد تم سحبه تدريجياً من السوق.
سبيكة سلسلة Hastelloy B لها هيكل شعرية مكعب يركز على الوجه. فقط عندما تكون مؤسستها نقية بدرجة كافية ولديها بنية بلورية صحيحة ، يمكنها الحصول على أفضل مقاومة للتآكل. نظرًا لأن سبائك Hastelloy المبكرة ، مثل Hastelloy B و Hastelloy C ، تحتاج إلى أن تكون ملدوية بالكامل (أي علاج الحل) بعد اللحام. بخلاف ذلك ، سيتم تقليل مقاومة التآكل للمنطقة المتأثرة بالحرارة في اللحام بشكل كبير ، واللحام هو عملية ضرورية لإنتاج معظم الحاويات ، وبالتالي سيتم تحسين أو إزالة سبائك Hastelloy المبكرة. استنادًا إلى التقدم المعدني (مثل تطبيق Argon Oxygen Decarburization Remiliting Technology) ، فإن تركيز تحسين سبائك سلسلة Hastelloy B هو السيطرة على الكربون والسيليكون على مستوى منخفض للغاية ، وتحسين أداء منطقة اللحام ، والتأكد من أن منطقة اللحام لها نفس مقاومة التآكل مثل الراكبة. وبهذه الطريقة ، ظهرت سبائك النيكل المولدينوم على التوالي ، مثل Hastelloy B -2 ، Hastelloy B -3 ، و nimofer 6629- alloyb -4. حلقة Hastelloy B -2 تحل مشكلة انخفاض الأداء في منطقة اللحام إلى حد ما ؛ Hastelloy B -3 يحل مشكلة سهولة هطول الأمطار من Hastelloy B -2. Hastelloy B -3 يحل عيب Hastelloy B -2 أن مرحلة التصلب سهلة الترسب ، وتحسن بشكل كبير من أداء المعالجة الباردة والساخنة. يسرد الجدول 1 مقارنة الدرجات التجارية والدرجات القياسية (الرموز).
1. سبيكة النيكل المولدينوم
1.1 سبيكة هاستلوي ب
Hastelloy B سبيكة مشوهة (UNS No. N10001 ، التكوين الاسمي ni -28 mo -5 fe -0. نظرًا لمحتوى الموليبدينوم العالي ، فإنه يتمتع بقوة عالية ومقاومة عالية للتآكل ، وهو مناسب بشكل خاص للتعامل مع الأحماض القوية. المشكلة الرئيسية لسبائك Hastelloy B هي أن المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) بعد اللحام تترسب دائمًا من خلال رواسب المرحلة الثانية ؛ مثل هذه الرواسب تقلل بشكل كبير من مقاومة التآكل للبنية الملحومة. لذلك ، فإن Hastelloy B غير مناسب للاستخدام المباشر في حالة ما بعد ويلد ، لأن قدرة التآكل بين الحبيبية للوسيط لا يمكن استخدامها إلا في حالة الحل الصلبة.
تكون درجة حرارة معالجة المحلول الصلبة مرتفعة والعملية معقدة ، والتي يصعب تحقيقها لبعض الأجزاء والمعدات ، وبالتالي فإن استخدام Hastelloy B محدود. لذلك ، لم يعد Hastelloy B يستخدم في اللحام ، ولم يعد يستخدم كسبائك مقاومة للتآكل ، ويتم تصنيفها كسبائك مقاومة للحرارة.
في التطبيقات المبكرة ذات درجة الحرارة العالية ، على الرغم من أن Hastelloy B لديه خصائص قوة العائد المرتفعة ومعامل التمدد الحراري المنخفض في درجات حرارة عالية (حتى 1095 درجة) ، فإنه يقتصر على استخدامه في درجات حرارة أقل (650 درجة) بسبب ضعف مقاومة الأكسدة. يستخدم بشكل أساسي في التوربينات البخارية القديمة والمحركات الصاروخ. لقد تم استبداله الآن بسبائك Haynes242TM الصلبة في العمر. في التطبيقات المقاومة للتآكل الكيميائي المبكرة ، اقتصر هاستلوي ب سبائك بصراحة على تقليل الأحماض بسبب عدم وجود كروم.
1.2 Hastelloy B -2 سبيكة
في سبعينيات القرن العشرين ، من أجل تحسين حساسية التآكل بين الحبيبية لسبائك Hastelloy B ، تم تطوير الجيل الثاني من Hastelloy B -2 (يشار إليها فيما يلي باسم B -2) من خلال تقليل محتوى الكربون والسيليكون والحديد. إن تقليل محتوى الكربون والسيليكون يمكن أن يقلل بشكل كبير من معدل هطول الأمطار وكمية الموليبدينوم كربيد ومركبات النيكل المولدينوم المتداخلة المترسبة في منطقة اللحام والحرارة المتأثرة بالحرارة ، مما يقلل بشكل كبير من التخفيف من الحلول الصلبة.
على الرغم من أن الأوعية الملحومة B -2 لا تتطلب علاجًا حراريًا بعد الليباد في ظل ظروف وسائط معينة ، فإن هذه الحقيقة لا تحل المشكلة لأن العمليات الأخرى وبعض المواقف تتطلب علاج الحلول ، وهو أمر ضروري ومفيد ؛ العوامل ذات الصلة هي كما يلي.
(1) B -2 يجب أن يتم التعامل مع الحلول بعد العمل الساخن.
(2) غالبًا ما يكون العلاج مطلوبًا بعد تشكيل البرد لاستعادة اللدونة وتقليل الصلابة. تُظهر التجربة الميدانية أنه إذا كان التشوه البارد أقل من حوالي 7 ٪ من استطالة الألياف الخارجية ، فلن يكون الصلب مطلوبًا بشكل عام.
(3) يمكن لمعالجة المحلول للمواد التي تشكل البرد أن تقلل من إمكانية احتضان المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) الناتجة عن دورات اللحام الحرارية.
(4) علاج الحل يمكن أن يقلل من الإجهاد المتبقي. الإجهاد المتبقي هو عامل مهم في تكوين تكسير تآكل الإجهاد (SCC). على الرغم من أن تكسير التآكل في الإجهاد ليس مشكلة عادة لسبائك B -2 ، فقد أظهرت التجربة أن وجود تشوه بارد كبير في بيئات معينة يزيد من قابلية تكسير التآكل. وبالمثل ، أظهرت التجربة الميدانية أن تشوه الأجزاء المعالجة بمحلول أكبر من حوالي 7 ٪ من استطالة الألياف الخارجية سيقلل من قابلية SCC.
(5) يمكن لمعالجة الحلول تحسين مقاومة التآكل لمنطقة دمج اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة.
على الرغم من أن سبيكة B -2 لها استقرار حراري جيد وليست جيدة مثل سبيكة Hastelloy B في التصنيع ، فإن سبيكة B -2 هي سبيكة ثنائية نقية قريبة من Ni-Mo. إذا بقيت في منطقة التوعية المتوسطة بدرجة الحرارة من 538-870 لفترة قصيرة ، سيتم أيضًا ترسيب المركبات المتداخلة Ni4MO (المرحلة) ، مما يؤدي إلى انخفاض ليونة السبيكة بحدة ، مما يجعل من الصعب للغاية معالجة وتشكيل. قد تسبب مرحلة 4MO تكسيرًا أثناء العمل الساخن (التزوير ، المتداول الساخن) ، والتكسير أثناء علاج المحلول ، وتكسير التآكل في الإجهاد ، والاحتمالية في المنطقة المتأثرة بالحرارة ، مما يجعل سبيكة B -2 لها خصائص هش متوسطة الحرارة. لذلك ، تحتوي سبيكة B -2 على استقرار حراري أفضل من بدائل Hastelloy B -3.
1.3 Hastelloy B -3 سبيكة
Hastelloy B -3 (يشار إليها فيما يلي باسم B -3) سبيكة من سبائك من الجيل الثالث من نيكل-موليبدينوم تم إطلاقه في السوق في التسعينيات وبراءة الاختراع في عام 2003. إنها نسخة مسبقة من b {6} إنها سبيكة النيكل المولدينوم الوحيدة المستخدمة على نطاق واسع في السوق.
أكبر ميزة من سبيكة B -3 على سبيكة B -2 هي أنه يمكن أن تحافظ على ليونة جيدة حتى بعد التعرض القصير لدرجة الحرارة المتوسطة. على الرغم من أن التعرض القصير لدرجة الحرارة المتوسطة غالباً ما يتم مواجهته في عمليات معالجة الحرارة المتعلقة بالتصنيع ، وحتى التعرض القصير للغاية لدرجات الحرارة مثل 700 درجة يمكن أن يسبب انضمام شديد لسبائك B -2 ، لا تُظهر سبيكة كبيرة ، مثل الجزأات المتجددة ، مثل الجزأات المتجددة ( تشكيل). ويرجع ذلك إلى التحسين الخاص لتكوين سبيكة B {6}} ، والذي يبطئ تفاعل هطول الأمطار في منطقة درجة الحرارة المتوسطة (600-800) لتشكيل Ni3MO (المرحلة) بين المرحلة المتوسطة ، مما يؤدي إلى تحسين مرحلة درجة حرارة متوسطة الحجم عند مرورها في المرحلة المتوسطة. يعد الاستقرار الحراري لسبائك B {11}} في منطقة درجة الحرارة المتوسطة أفضل بكثير من سبيكة B {12}} ، والتي تحسن بشكل كبير من أداء المعالجة الساخنة ولديه خصائص تشكيل ولحام أفضل.
خصائص التآكل الموحدة لسبائك B -3 هي نفس خصائص B {1}}. لقد أدت سبيكة B -3 إلى تحسين مقاومة التآكل ، وتكسير التآكل ، وتآكل السكين ، وتآكل المنطقة المتأثرة بالحرارة مقارنةً بـ B -2. كما هو الحال مع سبيكة B -2 ، لا ينصح ب b -3 للاستخدام في الأحماض ذات الأملاح الحديد أو النحاس ، لأن ذلك يمكن أن يؤدي إلى فشل تآكل سريع للسبائك.
عندما يتلامس حمض الهيدروكلوريك مع الحديد والنحاس ، فإنه يتفاعل كيميائيًا معهم لتشكيل أملاح النحاس الحديديك والفائقة.
نظرًا لأن سبيكة B -3 أقل عرضة لترسب المراحل المتداخلة المتداخلة في درجات حرارة معتدلة ، فإن هذا الاستقرار الحراري المحسن ينتج عنه ليونة أكبر من سبيكة B -2 تحت جميع أنواع الدورات الحرارية ، وبالتالي تقليل المشكلات التي تمت مواجهتها في B {2}} لذلك ، فإن سبيكة B -3 مناسبة لجميع التطبيقات التي تتطلب سابقًا استخدام سبيكة B {4}} ويمكن استخدامها مباشرة في الحالة الملحومة.
