Korrózióálló öntvények meghatározása: minőségek, eljárások és ellenőrzés

A szivattyúhüvely cseréjének megrendelése általában egy kérdéssel kezdődik: az előző alkatrész tizennyolc hónap után meghibásodott, és a karima közelében begödörödött, és az üzemmérnök olyan öntvényt szeretne, amely a következő nagyobb fordulatig tart. Korrózióálló öntvények ritkán ítélik meg puszta a szakítószilárdság alapján. A vegyi, hőkezelő és acélfeldolgozó üzemekben az ötvözet összetétele, az öntési folyamat, a hőkezelés és a belső szilárdság a döntő tényező. Ez a cikk elmagyarázza, hogyan működnek együtt ezek a tényezők, hogyan lehet összehasonlítani az osztályzatokat, és mit kell ellenőrizni az öntvény üzembe helyezésének előtt.

Mi az a korrózióálló öntvény?

A korrózióálló öntvény egy fémalkatrész, amelyet olvadt ötvözet öntőformába öntésével alakítanak ki, majd úgy alakítják ki, hogy ellenálljon a szolgáltatás környezetében várható vegyi hatásoknak: lyukkorróziónak, réskorróziónak, feszültségkorróziós repedésnek vagy magas hőmérsékletű oxidációnak. Az ipari öntvényekben leggyakrabban használt anyagcsaládok a következők:

• Ausztenites rozsdamentes acélok, mint például a 316L (CF3M öntési minőség), jó mindenkörű ellenállással számos savval és kloridtartalmú közeggel szemben mérsékelt hőmérsékleten.
• Duplex rozsdamentes acélok, mint például a 2205 (CD3MN öntési minőség), melyek nagyobb szilárdságot és jobb ellenállást biztosítanak a kloridos feszültségkorróziós repedésekkel szemben, mint a hagyományos ausztenites minőségek.
• Nikkel-króm ötvözetek, mint például a HP-típusú 26Cr35Ni, amelyet akkor választanak, ha az a magas hőmérsékletű és korrozív technológiai atmoszférával is szembesül.

Az öntvény nem más formájú kovácsolt alkatrész. A megszilárdulás során az öntött durvább szemcseszerkezetet alakítják ki, a dendrit ötvözési fokon szétválódhatnak, és rossz táprendszer esetén mikrozsugorodást tartalmazhatnak. Mindhárom tulajdonsága a korrózióállóságot. Két azonos névleges minőségű öntvény ezért nagyon eltérően teljesíthet attól függően, hogy melyik öntöde gyártotta őket.

Korróziós mechanizmusok, amelyek meghatározzák a minőségválasztást

A fokozat kiválasztása előtt meg kell, hogy melyik hibamechanizmus a legvalószínűbb. Négy dominál az ipari korrózióálló öntvényekben:

• Gödrös- és réskorrózió: helyi támadás, amely általában kloridok váltanak ki, és pangó területeken, tömítések alatt vagy lerakódások alatt felgyorsul.
• Feszültségkorróziós repedés: speciális környezettel, például forró kloridokkal vagy maró oldatokkal kombinált húzófeszültség; gyakran okoz hirtelen, váratlan törést.
• Szemcseközi korrózió: támadás a szemcsehatárok mentén, amelyek jellemzően a króm-karbid kiválás okoz, amikor az ötvözet öntés, hegesztés vagy lassú hűtés közben érzékennyé válik.
• Egyenletes korrózió: egyenletes vastagságveszteség a felületen; egyszerűbb megjóolni, de még mindig ez volt a szükséges falvastag és élettartamot.

Az alábbi táblázat összekapcsolja ezeket a mechanizmusokat a szokásos ötvözetreakcióval.

Ötvözetválasztás: Kezdje a PREN-nel, majd nézzen mélyebbre

A Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) egy szabványos szűrőeszköz a kloridos lyukképződési ellenálláshoz: PREN = %Cr 3,3 x %Mo 16 x %N. Gyorsan rangsorolja az ausztenites és a duplex minőségeket. Az alábbi oszlopok hozzávetőleges értékeket mutatnak általános öntési minőségekre vonatkozóan.

A PREN kiindulópont, nem végső válasz. Semmit nem mond a redukáló savak egyenletes korróziójáról, és nem tudja kimutatni azokat az öntvényhibákat, amelyek lyukképződési helyként működnek. Kritikus alkatrészek esetén párosítsa a PREN-t korróziós vizsgálati adatokkal vagy szerviz tapasztalattal. A 2205-ös duplex öntvény általában túléli a forró kloridos szolgáltatást, amely gyorsan kiüríti a 316 litert, de csak akkor, ha a mikrostruktúra megfelelő az oldatos izzítás után. Hibás hőkezelés esetén a szemcsehatárokon káros fázisok képződnek, és az öntvény sérülékennyé válik annak ellenére, hogy a kémiai összetétele megfelel a tanúsítványnak.

Hogyan változtatja meg az öntési folyamatot a korróziós teljesítményt

Az öntési út befolyásolja a korróziós viselkedést, mert meghatározza a szemcseszerkezetet, a porozitást és a felület minőségét. A korrózióálló alkatrészek gyártásában három folyamat dominál, és mindegyik más-más jelet hagy maga után.

• A centrifugális öntést előnyben részesítik a hengeres alkatrészeknél: korrózióálló hüvelyek, sugárzó csövek, kemencehengerek és csőszakaszok. A fém a külső faltól befelé irányítottan megszilárdul, sűrű, finomszemcsés szerkezetet hozva létre, kevés zsugorodási üreggel. A centrifugális öntéssel 50 mm és 1000 mm közötti átmérőjű és 4000 mm hosszúságú alkatrészeket lehet előállítani.
• A befektetési öntést (elveszett viasz) összetett geometriákhoz, vékony falakhoz és jó öntött felületi minőséghez választják. Mivel a héjforma meleg marad, a fém lassan tud lehűlni, ha csak nem szabályozzák az öntést és a forma hőmérsékletét, ezért az öntés utáni oldatos izzítási kritikus.
• A gyanta homokformázás nagy alkatrészekhez, például szivattyúházakhoz, szeleptestekhez és keverőkhöz illeszkedik. A nehéz szakaszok egyenetlenül hűlnek le, növeli a szegregációt és a keményfém csapadék kockázatát. Ezek az alkatrészek még erősebben függenek a helyesen megtervezett hőkezelési ciklustól.

A gyakorlati következtetés az, hogy meg kell adni a szükséges hőkezelést a minőséggel együtt, beleértve az izzítási hőmérsékletet és a hűtési módszert, valamint adott esetben a keménységi tartományt és ferrittartalmat.

Mit kell ellenőrizni, ha korrózióálló öntvényeket vásárol

A beszerzési problémák általában a hiányos specifikációkból adódnak, nem pedig a szerencsétlenségből. A korrózióálló öntvény robusztus specifikációjának tartalmaznia kell:

1. A kémiai összetételű öntési minőség az öntési szabványoktól, például ASTM A743, ASTM A744 vagy ASTM A890, nem pedig kovácsolt lemez- vagy rúdszabványtól terjedhet.
2. Hőkezelési követelmény, általában oldatos izzítás, hőmérséklet-módszertartományban és hűtési módszerrel kifejezve, plusz elfogadási határértékek a keménységre és a duplex minőségeknél a ferrittartalomra vonatkozóan.
3. Roncsolásmentes vizsgálati követelmények: felületi repedések folyadékáthatolási vizsgálata, belső szilárdság röntgenvizsgálata, nyomást tartalmazó alkatrészek hidrosztatikai vizsgálata.
4. Dokumentáció: anyagvizsgálati tanúsítvány a ténylegesüstelemzéssel, valamint a kritikus öntvények spektrométeres metallográfiai jelentéseivel.
5. A rajzhoz kötött mérettűrések és bármilyen megmunkálási követelmény.

Az öntöde hitelesítő hardvere itt számít. A közvetlen leolvasású spektrométerek megerősítik az egyes hőek tényleges kémiáját, a metallográfiai elemzés igazolja a szerkezetet a hőkezelés után, és a 3D szkennelés ellenőrzi, hogy a szállított geometria megfelel-e a modellnek. Egy kiváló névleges összetételű öntvény még korán meghibásodott, ha beágyazott hibákat tartalmaz.

Ahol korrózióálló öntvényeket használnak

A korrózióálló öntvények ritkán árucikkknek számítanak; szolgálatra vannak meghatározva. Tipikus alkalmazások a következők:

• Vegyi és petrolkémiai üzemek: 2205 és 316 literes korrózióálló hüvelyek technológiai csővezetékekhez, HP típusú 26Cr35Ni keverők reaktorokhoz, valamint szelep- vagy szivattyúalkatrészek agresszív közegben.
• Hőkezelés és acélfeldolgozás: sugárzó csövek, kemencehengerek és kemence fenékhengerek, amelyek magas hőmérsékletnek és oxidáló, esetenként szulfidáló atmoszférának vannak kitéve.
• Hulladékégetés: égési gázoknak és kloridban gazdag lerakódásoknak kitett rostélyelemek és hőcserélő elemek.

A gazdasági tét nagyobb, mint az alkatrész ára. Iparági tanulmány a korrózió globális költségét nagyjából 2,5 milliárd dollárra, a globális GDP 3,4%-ára becsülik, és e költségek nagy része a termeléskiesésben és a tervezett leállásokban nyilvánul meg, gyakran egy lokálisan korrodált öntvényből indulnak ki.

A korrózióálló öntvények a fegyelmezett hozzáállást jutalmazzák. Azonos a korróziós mechanizmust, a korszerű minőséget és a hőkezelést, valamint a belső szilárdságot, valamint az alkatrész elérné a vonalat. Egy olyan gyártó, mint a Wuxi Dongmingguan Special Metal Manufacturing, amely egy fedél alatt ellenőrzi az olvasztást, a centrifugális és beruházási öntést, a hőkezelést, a megmunkálást és a minőségellenőrzést, saját adataival válaszol ezekre a kérdésekre. Amikor értékeli egy beszállítót, tegyen fel három kérdést: hogyan szilárdult meg az alkatrész, hogyan hőkezelték, és honnan tudja, hogy a szállított kémia megfelel a tanúsítványnak? A válaszok Különválasztják azokat az öntvényeket, amelyek csak egy osztálynévvel rendelkeznek, például 316L vagy 2205, azoktól az öntvényektől, amelyek ténylegesen használhatók.