Chỉ định vật đúc chống ăn mòn: Cấp độ, quy trình và xác minh

Đơn đặt hàng thay thế ống bọc máy bơm thường bắt đầu bằng một câu hỏi: bộ phận trước đó bị hỏng do bị rỗ gần mặt bích sau mười tám tháng, và kỹ sư nhà máy muốn một vật đúc sẽ tồn tại cho đến lần sửa chữa lớn tiếp theo. Vật đúc chống ăn mòn hiếm khi được đánh giá chỉ bằng độ bền kéo. Trong các nhà máy hóa chất, xử lý nhiệt và gia công thép, các yếu tố quyết định là thành phần hợp kim, quy trình đúc, xử lý nhiệt và độ bền bên trong. Bài viết này giải thích cách các yếu tố đó phối hợp với nhau, cách so sánh điểm số và những điều cần xác minh trước khi quá trình tuyển diễn viên đi vào hoạt động.

Đúc chống ăn mòn là gì?

Vật đúc chống ăn mòn là một thành phần kim loại được tạo hình bằng cách đổ hợp kim nóng chảy vào khuôn, sau đó được thiết kế để chống lại sự tấn công hóa học có thể xảy ra trong môi trường sử dụng của nó: rỗ, ăn mòn kẽ hở, nứt do ăn mòn ứng suất hoặc oxy hóa ở nhiệt độ cao. Các họ vật liệu thường được sử dụng nhất trong đúc công nghiệp là:

• Thép không gỉ Austenitic như 316L (loại đúc CF3M), có khả năng kháng toàn diện tốt đối với nhiều loại axit và môi trường chứa clorua ở nhiệt độ vừa phải.
• Thép không gỉ song công như 2205 (cấp đúc CD3MN), kết hợp độ bền cao hơn với khả năng chống nứt do ăn mòn do ứng suất clorua tốt hơn so với các loại austenit thông thường.
• Hợp kim niken-crom như 26Cr35Ni loại HP, được chọn khi thành phần phải đối mặt với cả môi trường nhiệt độ cao và môi trường quá trình ăn mòn.

Vật đúc không phải là một bộ phận được rèn với hình dạng khác. Trong quá trình hóa rắn, hợp kim đúc phát triển cấu trúc hạt thô hơn, có thể phân tách ở mức dendrite và có thể chứa sự co ngót vi mô khi hệ thống cấp liệu kém. Tất cả ba tính năng đều ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn. Do đó, hai vật đúc có cùng cấp danh nghĩa có thể hoạt động rất khác nhau tùy thuộc vào xưởng đúc sản xuất ra chúng.

Cơ chế ăn mòn quyết định lựa chọn cấp

Trước khi chọn cấp độ, hãy xác định cơ chế hư hỏng nào có nhiều khả năng xảy ra nhất. Bốn ưu thế trong vật đúc chống ăn mòn công nghiệp:

• Ăn mòn rỗ và kẽ hở: tấn công cục bộ, thường do clorua gây ra và tăng tốc ở những khu vực ứ đọng, dưới các miếng đệm hoặc bên dưới lớp cặn.
• Nứt do ăn mòn ứng suất: ứng suất kéo kết hợp với một môi trường cụ thể, chẳng hạn như clorua nóng hoặc dung dịch ăn da; nó thường tạo ra sự gãy xương đột ngột, bất ngờ.
• Ăn mòn giữa các hạt: tấn công dọc theo ranh giới hạt, thường gây ra bởi sự kết tủa cacbua crom khi hợp kim trở nên nhạy cảm trong quá trình đúc, hàn hoặc làm nguội chậm.
• Ăn mòn đồng đều: mất độ dày đều trên bề mặt; dự đoán đơn giản hơn nhưng nó vẫn quyết định độ dày thành ống và tuổi thọ sử dụng cần thiết.

Bảng dưới đây kết nối các cơ chế này với phản ứng thông thường của hợp kim.

Lựa chọn hợp kim: Bắt đầu với PREN, sau đó nhìn sâu hơn

Số tương đương khả năng chống rỗ (PREN) là công cụ sàng lọc tiêu chuẩn về khả năng chống rỗ clorua: PREN = %Cr 3,3 x %Mo 16 x %N. Nó xếp hạng các lớp austenit và song công một cách nhanh chóng. Các thanh bên dưới hiển thị giá trị gần đúng cho các loại đúc thông thường.

PREN là điểm khởi đầu, không phải là câu trả lời cuối cùng. Nó không nói gì về sự ăn mòn đồng đều trong axit khử và nó không thể phát hiện các khuyết tật đúc đóng vai trò là vị trí bắt đầu rỗ. Đối với các bộ phận quan trọng, hãy ghép PREN với dữ liệu kiểm tra ăn mòn hoặc kinh nghiệm bảo trì. Quá trình đúc song công 2205 thường sẽ tồn tại trong dịch vụ clorua nóng nhanh chóng tạo thành hố 316L, nhưng chỉ khi cấu trúc vi mô chính xác sau khi ủ dung dịch. Khi xử lý nhiệt sai, các pha có hại sẽ hình thành ở ranh giới hạt và vật đúc trở nên dễ bị tổn thương mặc dù thành phần hóa học của nó đáp ứng được chứng chỉ.

Quá trình đúc thay đổi hiệu suất ăn mòn như thế nào

Lộ trình đúc ảnh hưởng trực tiếp đến hành vi ăn mòn vì nó quyết định cấu trúc hạt, độ xốp và chất lượng bề mặt. Ba quy trình chi phối việc sản xuất linh kiện chống ăn mòn và mỗi quy trình để lại dấu hiệu khác nhau.

• Đúc ly tâm được ưu tiên cho các bộ phận hình trụ: ống chống ăn mòn, ống bức xạ, cuộn lò và các phần ống. Kim loại đông đặc theo hướng từ thành ngoài vào trong, tạo ra cấu trúc dày đặc, hạt mịn với ít lỗ rỗng co ngót. Đúc ly tâm có thể tạo ra các bộ phận có đường kính từ 50 mm đến 1000 mm và chiều dài lên tới 4000 mm.
• Đúc mẫu chảy (sáp bị mất) được chọn cho các hình dạng phức tạp, thành mỏng và độ hoàn thiện bề mặt đúc tốt. Vì khuôn vỏ luôn ấm nên kim loại có thể nguội từ từ trừ khi nhiệt độ đổ và khuôn được kiểm soát, do đó việc ủ dung dịch sau khi đúc là rất quan trọng.
• Đúc cát nhựa phù hợp với các bộ phận lớn như vỏ bơm, thân van và máy khuấy. Các phần nặng nguội không đều, làm tăng nguy cơ phân tách và kết tủa cacbua. Những bộ phận này thậm chí còn phụ thuộc nhiều hơn vào chu trình xử lý nhiệt được thiết kế chính xác.

Kết luận thực tế là nêu rõ yêu cầu xử lý nhiệt cùng với cấp độ, bao gồm nhiệt độ ủ và phương pháp làm mát và, nếu phù hợp, phạm vi cho phép đối với độ cứng và hàm lượng ferit.

Những điều cần kiểm tra khi bạn mua vật đúc chống ăn mòn

Các vấn đề trong mua sắm thường đến từ các thông số kỹ thuật không đầy đủ chứ không phải do kém may mắn. Thông số kỹ thuật chắc chắn cho vật đúc chống ăn mòn phải bao gồm:

1. Loại đúc có thành phần hóa học bao gồm các tiêu chuẩn đúc như ASTM A743, ASTM A744 hoặc ASTM A890, thay vì tiêu chuẩn tấm hoặc thanh rèn.
2. Yêu cầu xử lý nhiệt, thường là ủ dung dịch, được biểu thị bằng phạm vi nhiệt độ và phương pháp làm mát, cộng với các giới hạn chấp nhận về độ cứng và hàm lượng ferit đối với các loại song công.
3. Yêu cầu thử nghiệm không phá hủy: thử nghiệm thẩm thấu chất lỏng để phát hiện các vết nứt bề mặt, chụp X quang để kiểm tra độ ổn định bên trong và thử nghiệm thủy tĩnh đối với các bộ phận chịu áp suất.
4. Tài liệu: chứng chỉ kiểm tra vật liệu với phân tích nồi thực tế, cùng với các báo cáo quang phổ và kim loại cho các vật đúc quan trọng.
5. Dung sai kích thước và mọi yêu cầu gia công gắn liền với bản vẽ.

Phần cứng xác minh của xưởng đúc có vấn đề ở đây. Máy quang phổ đọc trực tiếp xác nhận thành phần hóa học thực tế của từng loại nhiệt, phân tích kim loại xác minh cấu trúc sau khi xử lý nhiệt và quét 3D để kiểm tra xem hình dạng được phân phối có khớp với mô hình hay không. Việc đúc có thành phần danh nghĩa xuất sắc vẫn có thể thất bại sớm nếu nó mang các khuyết tật tiềm ẩn.

Nơi sử dụng vật đúc chống ăn mòn

Vật đúc chống ăn mòn hiếm khi được mua hàng hóa; họ được chỉ định làm nhiệm vụ. Các ứng dụng điển hình bao gồm:

• Nhà máy hóa chất và hóa dầu: Ống bọc chống ăn mòn 2205 và 316L cho đường ống xử lý, máy khuấy 26Cr35Ni loại HP cho lò phản ứng và các bộ phận van hoặc bơm trong môi trường ăn mòn.
• Xử lý nhiệt và gia công thép: ống bức xạ, cuộn lò và cuộn đáy lò phải đối mặt với nhiệt độ cao kết hợp với khí quyển oxy hóa, đôi khi sunfua hóa.
• Đốt chất thải: các bộ phận ghi và các bộ phận trao đổi nhiệt tiếp xúc với khí đốt và cặn giàu clorua.

Cổ phần kinh tế lớn hơn giá một phần. Các nghiên cứu trong ngành ước tính chi phí ăn mòn toàn cầu vào khoảng 2,5 nghìn tỷ USD, khoảng 3,4% GDP toàn cầu và phần lớn chi phí đó xuất hiện do mất sản xuất và ngừng hoạt động đột xuất, thiệt hại thường bắt đầu từ việc đúc bị ăn mòn cục bộ.

Vật đúc chống ăn mòn khen thưởng một cách tiếp cận có kỷ luật. Xác định cơ chế ăn mòn, xác minh cấp độ và xử lý nhiệt, đồng thời xác nhận độ bền bên trong trước khi bộ phận được đưa vào dây chuyền. Một nhà sản xuất như Công ty Sản xuất Kim loại Đặc biệt Vô Tích Dongmingguan kiểm soát quá trình nấu chảy, ly tâm và đúc đầu tư, xử lý nhiệt, gia công và kiểm tra chất lượng dưới một mái nhà có thể trả lời những câu hỏi này bằng dữ liệu của chính họ. Khi bạn đánh giá một nhà cung cấp, hãy hỏi ba câu hỏi: bộ phận đó được đông cứng như thế nào, nó được xử lý nhiệt như thế nào và làm sao bạn biết hóa chất được giao phù hợp với chứng chỉ? Các câu trả lời tách riêng các vật đúc chỉ mang tên cấp, chẳng hạn như 316L hoặc 2205, khỏi các vật đúc thực sự còn sử dụng được.