ریخته گری های مقاوم در برابر خوردگی:ها، روندها و درجه ها

سفارش تعویض آستین پمپ معمولاً با این سوال شروع می شود: قسمت قبلی با حفره زدن در نزدیکی فلنج پس از هجده ماه از کار افتاد و مهندس کارخانه ریخته گری می خواهد که تا چرخش اصلی بعدی ادامه داشته باشد. ریخته گری مقاوم در برابر خوردگی به ندرت تنها با استحکام کششی مورد قضاوت قرار می گیرند. در کارخانه های شیمیایی، عملیات حرارتی و فرآوری فولاد، عوامل تعیین کننده ترکیب آلیاژ، فرآیند ریخته گری، عملیات حرارتی و سلامت داخلی هستند. این مقاله توضیح می‌دهد که این عوامل چگونه با هم کار می‌کنند، چگونه نمرات را با هم مقایسه کنیم، و چه چیزی را قبل از استفاده از ریخته‌گری تأیید کنیم.

ریخته گری مقاوم در برابر خوردگی چیست؟

ریخته‌گری مقاوم در برابر خوردگی یک جزء فلزی است که با ریختن آلیاژ مذاب در قالب شکل می‌گیرد، سپس برای مقاومت در برابر حمله شیمیایی مورد انتظار در محیط خدمات خود مهندسی می‌شود: حفره‌ها، خوردگی شکاف، ترک خوردگی ناشی از تنش، یا اکسیداسیون در دمای بالا. خانواده موادی که اغلب در ریخته گری های صنعتی استفاده می شود عبارتند از:

• فولادهای زنگ نزن آستنیتی مانند 316L (درجه ریخته گری CF3M)، با مقاومت همه جانبه خوب در برابر بسیاری از اسیدها و محیط های حاوی کلرید در دماهای متوسط.
• فولادهای ضد زنگ دوبلکس مانند 2205 (گرید ریخته گری CD3MN)، ترکیبی از استحکام بالاتر با مقاومت بهتر در برابر خوردگی تنش کلریدی نسبت به گریدهای آستنیتی معمولی.
• آلیاژهای نیکل-کروم مانند HP-نوع 26Cr35Ni، زمانی انتخاب می شوند که جزء با دمای بالا و اتمسفر فرآیند خورنده مواجه شود.

ریخته گری قطعه ای فرفورژه با شکل متفاوت نیست. در طول انجماد، آلیاژهای ریخته‌گری ساختار دانه‌ای درشت‌تری ایجاد می‌کنند، می‌توانند در سطح دندریت جدا شوند و ممکن است در صورت ضعیف بودن سیستم تغذیه، دارای ریزشرینکیگ باشند. هر سه ویژگی بر مقاومت در برابر خوردگی تأثیر می گذارد. بنابراین دو ریخته گری با درجه اسمی یکسان بسته به ریخته گری که آنها را تولید کرده است، می توانند عملکرد بسیار متفاوتی داشته باشند.

مکانیسم های خوردگی که درجه انتخاب را تعیین می کنند

قبل از انتخاب درجه، مشخص کنید کدام مکانیسم شکست محتمل است. چهار مورد در ریخته گری های صنعتی مقاوم در برابر خوردگی غالب هستند:

• خوردگی حفره ای و شکافی: حمله موضعی که معمولاً توسط کلریدها انجام می شود و در مناطق راکد، زیر واشرها یا زیر رسوبات تسریع می شود.
• ترک خوردگی تنشی: تنش کششی همراه با یک محیط خاص، مانند کلریدهای داغ یا محلول‌های سوزاننده. اغلب باعث شکستگی ناگهانی و غیرمنتظره می شود.
• خوردگی بین دانه‌ای: حمله در امتداد مرز دانه‌ها، معمولاً در اثر رسوب کاربید کروم زمانی که آلیاژ در طی ریخته‌گری، جوشکاری یا سرد شدن آهسته حساس می‌شود، ایجاد می‌شود.
• خوردگی یکنواخت: کاهش ضخامت یکنواخت در سراسر سطح. پیش‌بینی ساده‌تر است، اما همچنان ضخامت دیواره و عمر مفید مورد نیاز را تعیین می‌کند.

جدول زیر این مکانیسم ها را به پاسخ آلیاژ معمولی متصل می کند.

انتخاب آلیاژ: با PREN شروع کنید، سپس عمیق تر نگاه کنید

عدد معادل مقاومت حفره ای (PREN) یک ابزار غربالگری استاندارد برای مقاومت حفره ای کلرید است: PREN = %Cr 3.3 x %Mo 16 x %N. نمرات آستنیتی و دوبلکس را به سرعت رتبه بندی می کند. میله های زیر مقادیر تقریبی را برای گریدهای ریخته گری معمول نشان می دهد.

PREN یک نقطه شروع است، نه یک پاسخ نهایی. در مورد خوردگی یکنواخت در اسیدهای کاهنده چیزی نمی گوید و نمی تواند عیوب ریخته گری را که به عنوان محل شروع حفره عمل می کنند، تشخیص دهد. برای اجزای حیاتی، PREN را با داده های تست خوردگی یا تجربه سرویس جفت کنید. ریخته‌گری دوبلکس 2205 معمولاً از سرویس کلرید داغ که به سرعت 316 لیتر را سوراخ می‌کند زنده می‌ماند، اما تنها در صورتی که ریزساختار پس از بازپخت محلول درست باشد. هنگامی که عملیات حرارتی اشتباه باشد، فازهای مضر در مرز دانه‌ها شکل می‌گیرد و ریخته‌گری آسیب‌پذیر می‌شود، حتی اگر ترکیب شیمیایی آن مطابق با گواهی باشد.

چگونه فرآیند ریخته گری عملکرد خوردگی را تغییر می دهد

مسیر ریخته گری مستقیماً بر رفتار خوردگی تأثیر می گذارد زیرا ساختار دانه، تخلخل و کیفیت سطح را تعیین می کند. سه فرآیند بر تولید اجزای مقاوم در برابر خوردگی غالب هستند و هر کدام امضای متفاوتی از خود به جای می‌گذارند.

• ریخته گری گریز از مرکز برای اجزای استوانه ای ترجیح داده می شود: آستین های مقاوم در برابر خوردگی، لوله های تابشی، رول های کوره، و بخش های لوله. این فلز به طور جهت از دیواره بیرونی به داخل جامد می شود و ساختاری متراکم و ریزدانه با حفره های انقباض کمی ایجاد می کند. ریخته گری گریز از مرکز می تواند قطعاتی با قطر 50 میلی متر تا 1000 میلی متر و طول تا 4000 میلی متر تولید کند.
• ریخته‌گری سرمایه‌گذاری (موم گمشده) برای هندسه‌های پیچیده، دیواره‌های نازک و روکش سطحی خوب انتخاب می‌شود. از آنجایی که قالب پوسته گرم می ماند، فلز می تواند به آرامی خنک شود مگر اینکه ریختن و دمای قالب کنترل شود، بنابراین بازپخت محلول پس از ریخته گری بسیار مهم است.
• قالب گیری شن و ماسه رزینی برای قطعات بزرگ مانند محفظه پمپ ها، بدنه شیرها و همزن ها مناسب است. بخش های سنگین به طور ناهموار خنک می شوند و خطر جداسازی و بارش کاربید را افزایش می دهند. این قطعات حتی بیشتر به یک چرخه عملیات حرارتی طراحی شده به درستی وابسته هستند.

نتیجه عملی این است که عملیات حرارتی مورد نیاز همراه با درجه، از جمله دمای بازپخت و روش خنک‌کاری و در صورت لزوم، محدوده مجاز برای سختی و محتوای فریت بیان شود.

هنگام خرید ریخته گری مقاوم در برابر خوردگی چه چیزی را باید بررسی کنید

مشکلات تدارکات معمولاً از مشخصات ناقص ناشی می شود تا بدشانسی. یک مشخصات قوی برای ریخته گری مقاوم در برابر خوردگی باید شامل موارد زیر باشد:

1. درجه ریخته گری با ترکیب شیمیایی از استانداردهای ریخته گری مانند ASTM A743، ASTM A744 یا ASTM A890، به جای استاندارد صفحه یا میله فرفورژه متفاوت است.
2. یک نیاز عملیات حرارتی، معمولاً بازپخت محلول، که با محدوده دما و روش خنک‌کننده، به علاوه محدودیت‌های پذیرش برای سختی و برای گریدهای دوبلکس، محتوای فریت بیان می‌شود.
3. الزامات آزمایش غیر مخرب: آزمایش نفوذ مایع برای ترک های سطحی، رادیوگرافی برای سلامت داخلی، و آزمایش هیدرواستاتیک برای قطعات حاوی فشار.
4. مستندات: گواهی آزمایش مواد با تجزیه و تحلیل واقعی ملاقه، به علاوه طیف‌سنج و گزارش‌های متالوگرافی برای ریخته‌گری‌های حیاتی.
5. تلورانس های ابعادی و هرگونه نیاز ماشینکاری مرتبط با نقشه.

سخت افزار تأیید کارخانه ریخته گری در اینجا اهمیت دارد. طیف‌سنج‌های خوانش مستقیم شیمی واقعی هر گرما را تأیید می‌کنند، آنالیز متالوگرافی ساختار را پس از عملیات حرارتی تأیید می‌کند، و اسکن سه‌بعدی بررسی می‌کند که هندسه تحویل‌شده با مدل مطابقت دارد. یک ریخته‌گری با ترکیب اسمی عالی، اگر دارای نقص‌های تعبیه‌شده باشد، همچنان می‌تواند زودتر شکست بخورد.

جایی که از ریخته گری های مقاوم در برابر خوردگی استفاده می شود

ریخته گری های مقاوم در برابر خوردگی به ندرت خرید کالایی هستند. آنها برای وظیفه مشخص شده اند. کاربردهای معمولی عبارتند از:

• کارخانه های شیمیایی و پتروشیمی: غلاف های مقاوم در برابر خوردگی 2205 و 316L برای لوله کشی فرآیند، همزن های نوع HP 26Cr35Ni برای راکتورها، و اجزای شیر یا پمپ در محیط های تهاجمی.
• عملیات حرارتی و فرآوری فولاد: لوله‌های تابشی، رول‌های کوره، و رول‌های کف کوره که با دمای بالا همراه با اتمسفرهای اکسیدکننده، گاهی سولفیدکننده مواجه هستند.
• سوزاندن زباله: اجزای رنده و عناصر مبدل حرارتی در معرض گازهای احتراق و رسوبات غنی از کلرید.

سهم اقتصادی بزرگتر از قیمت قطعه است. مطالعات صنعتی هزینه جهانی خوردگی را تقریباً 2.5 تریلیون دلار تخمین می زند که حدود 3.4 درصد از تولید ناخالص داخلی جهانی است، و بیشتر این هزینه به عنوان تولید از دست رفته و تعطیلی های برنامه ریزی نشده ظاهر می شود، آسیبی که اغلب با ریخته گری خورده محلی شروع می شود.

ریخته گری های مقاوم در برابر خوردگی یک رویکرد منظم را پاداش می دهد. مکانیسم خوردگی را شناسایی کنید، درجه و عملیات حرارتی را تأیید کنید و قبل از رسیدن قطعه به خط، سلامت داخلی را تأیید کنید. تولیدکننده‌ای مانند Wuxi Dongmingguan Special Metal Manufacturing که ذوب، ریخته‌گری گریز از مرکز و سرمایه‌گذاری، عملیات حرارتی، ماشین‌کاری و بازرسی کیفیت را زیر یک سقف کنترل می‌کند، می‌تواند با داده‌های خود به این سؤالات پاسخ دهد. هنگامی که یک تامین کننده را ارزیابی می کنید، سه سوال بپرسید: چگونه قطعه جامد شد، چگونه تحت عملیات حرارتی قرار گرفت، و چگونه می دانید شیمی تحویل شده با گواهی مطابقت دارد؟ پاسخ‌ها، ریخته‌گری‌هایی را که صرفاً دارای یک نام درجه هستند، مانند 316L یا 2205، از ریخته‌گری‌هایی که واقعاً در خدمت هستند، جدا می‌کند.