ما هي أنابيب سبائك النيكل؟
تُستخدم الأنابيب المصنوعة من سبائك النيكل- في الأماكن التي لم يعد الفولاذ المقاوم للصدأ صالحًا لها: أحماض الاختزال القوية، ومحاليل تحمل الكلوريد-، والكلور الرطب، وحمض الفوسفوريك الساخن، وغيرها من البيئات الكيميائية العدوانية. على عكس الفولاذ المقاوم للصدأ القائم على الحديد-Cr-Ni وCr-Ni-Mo، تحافظ هذه السبائك على سطح ثابت ومقاوم للتآكل- في كل من ظروف الأكسدة والاختزال، وتحتفظ بالقوة والليونة المفيدة من درجات الحرارة المبردة حتى درجات حرارة المعالجة العالية. في المعدات الكيميائية، تنقسم إلى ثلاث عائلات عملية، وتحدد العائلة المادة الكيميائية التي يمكن للأنبوب تحملها.
ثلاث عائلات ودرجاتهم
| عائلة | درجة UNS | التكوين الاسمي | واجب نموذجي |
|---|---|---|---|
| ني-مو | N10001, N10665, N10675 | حوالي 26-30% مو، التوازن ني | حمض الهيدروكلوريك والكبريتيك في ظروف التخفيض |
| ني-الكروم-مو | N10276, N06455, N06022, N06200 | حوالي 15-17% مو، 15-23% كروم، التوازن ني | الأحماض المؤكسدة والمختزلة المختلطة والكلور الرطب والكلوريدات |
| ني-كر-فير-مو-كو | N06985, N06975, N06030 | حوالي 21-31% كروم مع إضافات الحديد والمو والنحاس | حامض الكبريتيك والفوسفوريك الساخن، هجوم حمض مختلط |
ضمن عائلة Ni-Mo، يقاوم الصف N10001 الأقدم حمض الهيدروكلوريك على نطاق كامل من التركيزات حتى نقطة الغليان ولكنه عرضة لحرارة اللحام-والتآكل في المنطقة المتأثرة ويحتاج إلى معالجة حرارية بعد-اللحام. تحدد درجة N10665 اللاحقة الحديد والكربون والسيليكون بحيث يمكن استخدامها في حالة اللحام-، ولكنها تصبح هشة بعد التعرض الطويل لدرجة حرارة تتراوح بين 600 و800 درجة مئوية تقريبًا بسبب المراحل المعدنية المنظمة. تم تطوير درجة N10675 لتحسين الاستقرار الحراري. في عائلة Ni-Cr-Mo، تمت إضافة الكروم لإعطاء مقاومة للأحماض المؤكسدة أيضًا: يوفر N10276 مقاومة واسعة للأكسدة وتقليل الوسائط، ويحقق N06455 بعض الاستقرار في درجات الحرارة العالية- لتحسين قابلية اللحام، ويوفر N06022 مقاومة محسنة للتآكل والشقوق مع بنية مجهرية أكثر استقرارًا في الحرارة-المنطقة المتضررة. تم إنشاء عائلة Ni-Cr-Fe-Mo-Cu، مع ما يقرب من 21 إلى 31% Cr، لخدمة الأحماض الساخنة، كما أن درجة الكروم N06030 العالية - هي الاختيار المعتمد لحمض الفوسفوريك الصناعي.
التركيب الكيميائي ومراقبة الخصائص الميكانيكية
يتم التحكم في التركيب بإحكام لأن التغيرات الصغيرة في الكربون والسيليكون والحديد تحدد ما إذا كانت منطقة اللحام ستبقى على قيد الحياة. على سبيل المثال، تحتوي درجة أنبوب Ni-Cr-Mo النموذجية على الكربون بنسبة 0.015% أو أقل والسيليكون بنسبة 0.08% كحد أقصى للحد من هطول الحبوب-على حدود الحبيبات، مع حوالي 14.5 إلى 16.5% Cr، و15.0 إلى 17.0% Mo و3.0 إلى 4.5% واط. تحتوي درجات Ni-Mo على القليل أو لا يوجد كروم ولكن يحتوي على 26 إلى 30% Mo، والأنواع -الملحومة تحتوي على نسبة كربون أقل من 0.02% والسيليكون بنسبة 0.10% أو أقل. يتم توفير الأنابيب في حالة الملدنة بالمحلول - ويتم اختبارها من حيث قوة الشد وقوة الخضوع والاستطالة، مع الحد الأدنى من القيم المذكورة في مواصفات منتج ASTM المعمول بها؛ يتم عادةً تحديد درجات مقاومة التآكل-بحد أدنى من قوة الشد يصل إلى 690 ميجا باسكال وقوة خضوع دنيا تصل إلى 280 ميجا باسكال في تلك الحالة. يتم طلب اختبارات التآكل وحجم الحبيبات ومتطلبات الصلابة بموجب اتفاقية للخدمات الحيوية.
المعايير ونماذج المنتجات
يتم طلب الأنابيب والأنابيب غير الملحومة المصنوعة من سبائك النيكل وفقًا لمعيار ASTM B622، بينما يتم تغطية الأنبوب الملحوم بواسطة ASTM B626 والأنابيب الملحومة بواسطة ASTM B619؛ تم توحيد المتطلبات العامة لأنابيب وأنابيب سبائك النيكل في ASTM B775، والتجهيزات المطروقة في ASTM B564. تنطبق معادلات ASME، مثل SB-622 وSB-626، على معدات الضغط. يتم تحديد نطاق الحجم، وتحمل سمك الجدار، وتشطيب السطح، واختبار التيار الدوامي، والاختبار الهيدروستاتيكي في المعيار، لذا يجب على المشتري ذكر القطر الخارجي، وسمك الجدار، والطول، والدرجة، والحالة، ومستوى الفحص في الاستفسار.
التصنيع واللحام والتطبيقات
تعمل هذه السبائك على التصلب بسرعة، لذلك يجب أن يتم ثني الأنابيب وحرقها في حالة التلدين مع أنصاف أقطار كبيرة وسرعات تشكيل منخفضة. يتم إجراء اللحام عادةً باستخدام معدن حشو مطابق، وإدخال حرارة منخفضة، ودرجة حرارة متحكم فيها للممرات البينية، وأسطح نظيفة بدقة، لأن الكبريت والرصاص وغيرها من ملوثات الذوبان المنخفضة- تسبب التشققات. تتطلب درجات Ni-Mo بشكل خاص مطابقة الكيمياء، وبالنسبة للصف الأقدم، فإنها تتطلب المعالجة الحرارية بعد- اللحام. تشمل التطبيقات النموذجية المبادلات الحرارية والمكثفات التي تتعامل مع الكلوريدات، والأجزاء الداخلية للمفاعلات والأعمدة في المصانع الكيماوية، ومعدات إزالة الكبريت من غاز المداخن ومكافحة التلوث، وأنابيب العمليات الصيدلانية، ومعدات التعامل مع الأحماض المختلطة. يتم اختيار الدرجة الصحيحة من الوسط المحدد والتركيز ودرجة الحرارة بدلاً من جدول التآكل العام، لأن سلوك التآكل يتغير بشكل حاد مع تغييرات صغيرة في قوة الأكسدة.
التعليمات
س: كيف أختار بين أنبوب Ni-Mo وأنبوب Ni-Cr-Mo؟
إذا كان الوسط عبارة عن حمض مختزل مثل حمض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك المخفف، يتم استخدام درجة Ni-Mo بشكل طبيعي. إذا كان الوسط مؤكسدًا، أو يتناوب بين ظروف الأكسدة والاختزال، أو يحتوي على كلوريدات، فإن درجة Ni-Cr-Mo تعطي نافذة تشغيل أوسع.
س: ما هو المعيار الذي يغطي أنبوب سبائك النيكل غير الملحومة؟
يغطي ASTM B622 أنابيب وأنابيب النيكل والنيكل غير الملحومة- من سبائك الكوبالت. يتم تغطية الأنابيب الملحومة بواسطة ASTM B626، والأنابيب الملحومة بواسطة ASTM B619، والمتطلبات العامة بواسطة ASTM B775.
س: لماذا تكون المعالجة الحرارية بعد اللحام-مطلوبة في بعض الأحيان؟
تشكل درجة Ni-Mo الأقدم منطقة حساسة بجوار اللحام ويمكن أن تتعرض لهجوم تفضيلي هناك، لذلك تتم معالجة الوصلة الملحومة بالحرارة. تم تطوير إصدارات منخفضة-من الكربون ومنخفضة-من السيليكون خصيصًا بحيث يمكن استخدام الأوعية والأنابيب في حالة اللحام-.
س: هل أنابيب سبائك النيكل مقاومة للتشقق الناتج عن إجهاد الكلوريد؟
نعم. تعتبر السبائك القائمة على النيكل- أكثر مقاومة بشكل ملحوظ للتآكل الناتج عن إجهاد الكلوريد مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، وهو أحد أسباب اختيارها لمحامل الكلوريد- وخدمة الكلور الرطب.
س: ما الذي يجب تحديده عند طلب أنابيب سبائك النيكل؟
يتم التصنيف حسب رقم UNS ومعيار المنتج والقطر الخارجي وسمك الجدار والطول وحالة التسليم ومتطلبات اختبار التآكل ومستوى الفحص. يجب أيضًا ذكر النظافة والتحرر من التلوث بالحديد أو النحاس في الطلب.
