1. ما هو الفرق المعدني الأساسي بين UNS N02201 (Nickel 201) و Nickel 200 الأكثر شيوعًا ، ولماذا هذا الاختلاف حاسم في بعض التطبيقات؟
الفرق الأساسي بين UNS N02201 (Nickel 201) و UNS N02200 (Nickel 200) هو الحد الأقصى لمحتوى الكربون. يحتوي Nickel 200 على محتوى كربون يصل إلى 0.15 ٪ ، في حين أن Nickel 201 يعد درجة كربون منخفضة- بحد أقصى محتوى كربون قدره 0.02 ٪ فقط.
هذا التمييز لا يتعلق بمقاومة التآكل أو غرفة درجة الحرارة - ، حيث أن كل من السبائك نقي تجاريًا (99.6 ٪ دقيقة) ويظهران أداء متطابقًا تقريبًا في هذه المناطق في درجات حرارة أقل. تكمن الأهمية في خدمة درجة الحرارة العالية-. عندما يتعرض النيكل 200 لدرجات حرارة في حدود 315 درجة إلى 645 درجة (600 درجة فهرنهايت إلى 1200 درجة فهرنهايت) لفترات طويلة ، فإن الكربون داخل المصفوفة يترسب ببطء ويشكل الجرافيت. يحدث هذا الجرافيت في الغالب على طول حدود الحبوب للمعدن ، ويحتضن بشكل فعال المادة. يمكن أن يؤدي فقدان الابتزانة والصلبة إلى فشل كارثي تحت الضغط في معدات مثل أوعية الضغط أو مكونات العملية الساخنة.
Nickel 201 ، مع محتوى الكربون المخفض بشكل كبير ، محصن ضد هذا التفاعل الضار. لذلك ، بالنسبة إلى أي تطبيق هيكلي أو ضغط - الذي يحتوي على تطبيق حيث ستتجاوز درجة حرارة الخدمة حوالي 315 درجة (600 درجة فهرنهايت) ، فإن Nickel 201 هو الخيار الإلزامي والآمن. تم تصميمه خصيصًا لخدمة درجة الحرارة العالية- مع الحفاظ على مقاومة التآكل الممتازة للنيكل النقي.
2. في أي صناعات وتطبيقات محددة يتم تحديد لوحة Nickel 201 الأكثر شيوعًا ، ولماذا؟
تم تحديد لوحة Nickel 201 في الصناعات حيث يوجد مزيج من التآكل الشديد ودرجة الحرارة المرتفعة. إن حصانةها في الرسوم البيانية تجعلها مادة العمود الفقري للمطالبة بعمليات درجة الحرارة العالية-.
صناعة المعالجة الكيميائية (CPI): هذه هي منطقة التطبيق الأساسية. يتم استخدامه للبناء:
المبخرات الكاوية: لتركيز هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) وهيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) في درجات حرارة عالية ، حيث تكون كل من مقاومة التآكل الاستثنائية للكاوستات والسلامة الهيكلية أمرًا بالغ الأهمية.
أوعية وبطانات المفاعل: بالنسبة للعمليات التي تنطوي على مركبات هالوجين - (على سبيل المثال ، الفلور ، الكلور ، فلوريد الهيدروجين) وغيرها من المحفزات المسببة للتآكل في درجات حرارة وضغط مرتفعة.
أعمدة وأبراج التقطير: للتعامل مع الوسطيات والأحماض العضوية في درجات حرارة عالية.
تصنيع البطارية القلوية: يستخدم في مكونات المفاتيح لإنتاج النيكل - cadmium (ni - cd) و Nickel - هيدريد المعادن (ni - mh) بسبب مقاومته للهيدروليت الهيدروسيد البوتاسيوم.
إنتاج الألياف الاصطناعية: مكونات في إنتاج الحمراء والألياف الاصطناعية الأخرى حيث تتضمن العملية حمامات تدور كيميائية ساخنة ومبهرة.
الفضاء والدفاع: بالنسبة للمكونات الحرجة التي يجب أن تعمل في درجات حرارة وسيطة مع مقاومة الأكسدة أو عوامل تآكل محددة.
المعالجة الغذائية والمستحضرات الصيدلانية: على الرغم من أنه أقل شيوعًا من الورقة ، إلا أنه يمكن استخدام اللوحة للدعم الهيكلي ، أو مهاوي المحرض ، أو قواعد الأوعية في البيئات ذات درجات الحرارة العالية وعوامل التنظيف ، والاستفادة من خصائصها غير الملوثة-.
3. ما هي الخواص الميكانيكية والفيزيائية الرئيسية للوحة النيكل 201 التي تجعلها مناسبة للتصنيع في أوعية الضغط وغيرها من المعدات الحرجة؟
تقدم Nickel 201 Plate مزيجًا إيجابيًا من خصائص التصنيع الثقيل:
الخصائص الميكانيكية (حالة الصلب): عادة ما يكون لها قوة شد تبلغ 380 ميجا باسكال (55 كيلوغرام) دقيقة ، قوة العائد تبلغ 105 ميجا باسكال (15 كيلوغرام) ، واستطالة ممتازة (40 ٪ دقيقة). هذا المزيج من القوة المعتدلة والليونة العالية مثالية لتشكيل العمليات مثل المتداول البارد ، وتشكيل الصحافة ، والرسم العميق دون تكسير.
قابلية اللحام: يعرض Nickel 201 قابلية لحام ممتازة من قبل جميع التقنيات الشائعة ، بما في ذلك لحام قوس التنغستن الغاز (GTAW/TIG) ، ولحام قوس المعادن الغازية (GMAW/MIG) ، ولحام القوس المعدني المحمي (SMAW). يمنع محتوى الكربون المنخفض على وجه التحديد هطول الأمطار في الحرارة - المنطقة المتأثرة (haz) أثناء اللحام ، والحفاظ على مقاومة التآكل والصلابة. يتم تنفيذ اللحام باستخدام معادن حشو المطابقة (Erni - 1) أو مواد حشو نيكل كروميوم لقوة أعلى.
الموصلية الحرارية: لديها توصيل حراري مرتفع نسبيا (70 واط/م · ك في 25 درجة) ، حوالي أربعة أضعاف من الفولاذ المقاوم للصدأ. هذا مفيد لتطبيقات المبادل الحراري ، مما يعزز نقل الحرارة الفعال من خلال مادة اللوحة.
الصلابة المبردة: تتحسن قوة الشد والليونة للنيكل 201 مع انخفاض درجة الحرارة. إنها تحتفظ بقوة تأثير ممتازة وهي مادة مثبتة للتطبيقات المبردة وصولاً إلى درجات حرارة النيتروجين السائل (-196 درجة / -320 درجة فهرنهايت).
4. ما هي معايير ASTM ذات الصلة التي تحكم إنتاج واختبار لوحة Nickel 201 ، وما هي اختبارات ضمان الجودة الرئيسية؟
المعيار الأساسي للوحة Nickel 201 هو ASTM B 162 - المواصفات القياسية للوحة النيكل والصفائح والشريط. يحدد هذا المعيار بشكل شامل متطلبات:
التركيب الكيميائي: يوضح حدود صارمة للنيكل والكربون والمنغنيز والحديد والنحاس والسيليكون والكبريت لضمان مواصفات UNS N02201.
الخصائص الميكانيكية: يحدد الحد الأدنى من القيم لقوة الشد ، وقوة العائد ، والاستطالة في المزاج الصلب.
الأبعاد والتحمل: التفاصيل التباينات المسموح بها في السماكة والعرض والطول والتسطيح لمنتجات الألواح.
الاختبار والتفتيش: يقوم المعيار بتوضيح العديد من الاختبارات الحرجة:
التحليل الكيميائي: للتحقق من التكوين.
اختبار التوتر: لتأكيد الخصائص الميكانيكية.
اختبار التسطيح: عينة عازمة على قطر داخلي محدد لإظهار ليونة وسلامتها ، تكشف عن أي تصفيح أو عيوب خفية.
الاختبار غير المدمر (NDT): غالبًا ما يحدده المشتري ، يعد اختبار تيار الدوامة أمرًا شائعًا لاكتشاف العيوب السطحية والسطحية.
الدقيقة: يمكن أن تكون هناك حاجة للتحقق من حجم الحبوب وغياب المكونات المجهرية الضارة.
5. عند التصميم باستخدام لوحة Nickel 201 ، ما هي بعض الاعتبارات المهمة للتصنيع والتعامل التي تختلف عن الفولاذ المقاوم للصدأ الشائع؟
في حين أن تقنيات التصنيع متشابهة ، فإن العمل مع النيكل النقي يتطلب اعتبارات محددة للحفاظ على مقاومة التآكل وتجنب التلوث:
أدوات مخصصة: يوصى بشدة باستخدام الأدوات (عجلات الطحن ، وشفرات القطع ، والفرش) المخصصة لسبائك النيكل. يمكن أن يؤدي استخدام الأدوات المستخدمة سابقًا على الفولاذ الكربوني أو الفولاذ المقاوم للصدأ إلى دمج جزيئات الحديد في سطح النيكل ، مما يؤدي إلى بقع الصدأ المحتملة وتآكل في الخدمة. هذا هو المعروف باسم "تلوث الحديد".
قوة أكبر مطلوبة: لدى النيكل وسبائكها معدل تصلب العمل أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ. تتطلب عمليات التشكيل والانحناء المزيد من الطاقة وقد تتطلب خطوات صلب وسيطة لاستعادة ليونة بعد العمل البارد الشديد.
التمدد الحراري: النيكل لديه معامل أقل من التمدد الحراري من الفولاذ المقاوم للصدأ (13.3 ميكرون/م · درجة مقابل ~ 17-18 ميكرون/م · درجة 304/316). هذا عامل حاسم في تصميم النظام ، خاصة عند الاتصال بمواد أخرى ، وتصميم الدورات الحرارية.
إزالة الأكسيد: في حين أن النيكل يشكل طبقة أكسيد واقية ، يمكن أن تتشكل أكاسيد سميكة وعنيوية أثناء المعالجة الحرارية (على سبيل المثال ، الصلب) أو العمل الساخن. يجب إزالتها عن طريق التخليل (باستخدام مزيج من أحماض النيتريك والهيدروفلوريك) أو عن طريق الطحن الكاشط لاستعادة مقاومة التآكل الكاملة وإعداد السطح للحام.
السطح الأكثر ليونة: المادة الصلب ناعمة نسبيا وذات عرضة للخروج والخدش. يجب توخي الحذر أثناء المناولة والنقل والتخزين لحماية الانتهاء من السطح.
