Špecifikácia odliatkov odolných voči korózii: akosti, procesy a overenie

Objednávka výmeny objímok čerpadla sa zvyčajne začína otázkou: predchádzajúca časť zlyhala tým, že sa po osemnástich mesiacoch vytvorila jamka v blízkosti príruby a inžinier závodu chce odliatok, ktorý vydrží až do ďalšej veľkej zmeny. Odliatky odolné voči korózii sa zriedka posudzujú len podľa pevnosti v ťahu. V závodoch na chemické spracovanie, tepelné spracovanie a spracovanie ocele sú rozhodujúcimi faktormi zloženia zliatiny, proces odlievania, tepelné spracovanie a vnútorný stav. Tento článok zahŕňa ako tieto faktory, ako porovnávať známky a čo treba overiť pred uvedením odliatku do prevádzky.

Čo je odliatok odolný voči korózii?

Odliatok odolný voči korózii je komponent vytvarovaný naliatím roztavenej zliatiny do formy a následne konštruovaný tak, aby odolal chemickému pôsobeniu očakávanému v prevádzkovom prostredí: jamkovej korózii, štrbinovej korózii, korózii pod napätím alebo oxidácii pri vysokej teplote. Skupiny najčastejšie používaných materiálov v priemyselných odliatkach sú:

• Austenitické nehrdzavejúce ocele, ako je 316L (trieda odlievania CF3M), s dobrou všestrannou odolnosťou voči mnohým kyselinám a médiám s obsahom chloridov pri miernych dostupných.
• Duplexné nehrdzavejúce ocele, ako je 2205 (trieda odlievania CD3MN), kombinujúce vyššiu pevnosť s lepšou odolnosťou proti koróznemu praskaniu chloridmi ako bežné austenitické druhy.
• Zliatiny niklu a chrómu, ako je typ HP 26Cr35Ni, zvolený, keď súčiastka trpí vysokými teplotami a korozím procesom.

Odliatok nie je kovaná časť s iným tvarom. Počas tuhnutia liate zliatiny vytvárajú hrubšiu štruktúru zŕn, môžu segregovať na úrovni dendritov a môžu obsahovať mikrozmrštenie, keď je systém podávania slabý. Všetky tri vlastnosti ovplyvňujúce odolnosť proti korózii. Dva odliatky s rovnakou nominálnou triedou preto môžu fungovať veľmi odlišne v závislosti od zlievarne, ktorá ich vyrobila.

Mechanizmy korózie, ktoré určujú výber triedy

Pred výberom triedy zistite, ktorý mechanizmus zlyhania je najpravdepodobnejší. V priemyselných odliatkoch odolných voči korózii dominujú štyri:

• Jamková a štrbinová korózia: lokalizované napadnutie, zvyčajne chloridmi a rýchlejšie v stojatých oblastiach, pod tesneniami alebo pod nánosmi.
• Korózne praskanie: ťahové napätie kombinované so špecifickým, ako sú horúce chloridy alebo žieraviny; často spôsobuje náhlu neočakávanú zlomeninu.
• Medzikryštalická korózia: napadnutie pozdĺžne precipitáciou karbidu chrómu, keď sa zliatina stane senzibilizovanou počas odlievania, zvárania alebo pomalého chladenia.
• Rovnomerná korózia: rovnomerná vrstva hrúbky na povrchu; jednoduchšie predvídať, ale stále určujete hrúbku steny a životnosť.

Nižšie uvedená tabuľka spája tieto mechanizmy s obvyklou odozvou zliatiny.

Výber zliatiny: Začnite s PREN, potom sa pozrite hlbšie

Ekvivalentné číslo odolnosti proti bodovej korózii (PREN) je štandardný nástroj na skríning odolnosti proti bodovej korózii: PREN = %Cr 3,3 x %Mo 16 x %N. Rýchlo zoraďuje austenitické a duplexné stupne. Stĺpce nižšie zobrazujú približné hodnoty pre bežné triedy odliatkov.

PREN je východiskový bod, nie konečná odpoveď. Nehovorí nič o rovnomernej korózii v redukujúcich kyselinách a chybách odliatku, ktoré pôsobia ako miesta iniciácie jamiek. Pre kritické komponenty spárujte PREN s údajmi z korózneho testu alebo servisnými skúsenosťami. Duplexný odliatok 2205 zvyčajne prežije službu s horúcim chloridom, ktorý rýchlo vytvorí jamky 316L, ale iba ak je mikroštruktúra správna po rozpúšťaní žíhaní. Pri nesprávnom tepelnom spracovaní sa na hraniciach zŕn tvoria dôležité faktory a odliatok sa stáva zraniteľným, aj keď jeho chémia spĺňa certifikát.

Ako proces odlievania mení korózne vlastnosti

Spôsob odlievania priamo ovplyvňuje korózne správanie, pretože určuje štruktúru zŕn, pórovitosť a kvalitu povrchu. Vo výrobe komponentov odolných voči korózii dominujú tri procesy a každý zanecháva iný podpis.

• Odstredivé liatie sa uprednostňuje pre valcové komponenty: korózii odolné manžety, sálavé rúrky, pecné valce a časti rúry. Kov tuhne smerom od vonkajších stien dovnútra a vytvára hustú jemnozrnnú štruktúru niekoľkých zmršťovacích dutinami. Odivým liatím je možné vyrábať diely s priemerom od 50 mm do 1000 mm s dĺžkou až 4000 mm.
• Investičné liatie (stratený vosk) sa vyberá pre veľkú geometriu, tenké steny a dobrú povrchovú úpravu ako odliatok. Pretože škrupinová forma zostáva teplá, môže sa pomaly ochladzovať, pokiaľ nie sú kontrolované formy liatie a teplota, takže žíhanie v roztoku po odlievaní je kritické.
• Lisovanie do živicového piesku je vhodné pre veľké diely, ako sú telesá čerpadiel, telesá ventilov a miešadlá. Úseky chladnú nerovnomerné, čím sa zvyšuje riziko segregácie a zrážania karbidov. Tieto časti ešte silnejšie závisia od správneho návrhu cyklu tepelného spracovania.

Praktickým záverom je požadované tepelné spracovanie spolu s akosťou, vrátane teploty žíhania a spôsobu chladenia a prípadne povoleného rozsahu tvrdosti a obsahu feritu.

Čo vedie pri kúpe odliatkov odolných voči korózii

Problémy s obstarávaním zvyčajne prichádzajú z neúplných špecifikácií ako z nešťastnej náhody. Robustná špecifikácia pre odolnosť voči korózii by mala zahŕňať:

1. Odlievacia trieda s chemickým zložením siaha od odlievacích štandardov, ako sú ASTM A743, ASTM A744 alebo ASTM A890, skôr ako štandard pre tvárnené dosky alebo tyče.
2. Požiadavka na tepelné spracovanie, zvyčajne rozpúšťacie žíhanie, vyjadrený rozsah teplôt a metódou chladenia, plus akceptačné limity pre tvrdosť a pre duplexné triedy obsahu feritu.
3. Požiadavky na nedeštruktívne testovanie: testovanie nových trhlín penetráciou kvapaliny povrchom, rádiografia vnútornej neporušenosti a hydrostatické testovanie dielov jednotlivých tlakov.
4. Dokumentácia: Certifikát o skúške materiálu s aktuálnou analýzou panvy, plus spektrometrové a metalografické správy pre kritické odliatky.
5. Rozmerové tolerancie a požiadavky na obrábanie záväzné na výkrese.

Tu záleží na overovacom hardvéri zlievarne. Spektrometr s priamym odčítaním vyžaduje požadovanú chémiu každého tepla, metalografická analýza cez štruktúru po tepelnom spracovaní a 3D skenovanie kontroluje, či dodaná geometria zodpovedá modelu. Odliatok s vynikajúcim nominálnym zložením môže ešte predčasne zlyhať, ak má vložené chyby.

Kde sa používajú odliatky odolné voči korózii

Odliatky odolný voči korózii sú len zriedkavým tovarom; sú určené pre povinnosť. Typické aplikácie zahŕňajú:

• Chemické a petrochemické závody: 2205 a 316L manžety odolné voči korózii pre procesné potrubie, miešadlá typu HP 26Cr35Ni pre reaktory a komponenty ventilov alebo čerpadiel v agresívnych médiách.
• Tepelné spracovanie a spracovanie ocele: sálavé rúry, valce pece a valce dna pece, ktoré čelia vysokej teplote v kombinácii s oxidačnou, niekedy sulfidizujúcou atmosférou.
• Spaľovanie odpadu: komponenty roštu a prvky výmenníka tepla vystavené pôsobeniu spalín a usadenín bohatých na chloridy.

Ekonomický podiel je väčší ako cena dielu. Priemyselné štúdie odhadujú globálne náklady na približne 2,5 bilióna približne 3,4 % globálneho HDP, a väčšina týchto nákladov sa javí ako vrstvy výroby a neplánované odstávky, škody, ktoré často začínajú lokálne skorodovaným odliatom.

Odliatky odolávajú voči korózii odmeňujú disciplinovaný prístup. Identifikujte mechanizmus korózie, overte ho a tepelné spracovanie a dôverujte predtým, ako diel dosiahnete linku. Výrobca ako Wuxi Dongmingguan Special Metal Manufacturing, ktorý riadi výrobu, odstredivé a investičné liatie, tepelné spracovanie, obrábanie a kontrolu kvality pod jednou strechou, môže na tieto otázky odpovedať vlastnými údajmi. Keď si položte tri otázky: ako bol diel stuhnutý, ako bol tepelne spracovaný a dodávateľ ako viete, že dodaná chémia zodpovedá certifikátu? Odpovede oddeľujú odliatky, ktoré majú iba názvy tried, ako napríklad 316L alebo 2205, od odliatkov, ktoré skutočne vydržia v prevádzke.