بررسی جامع لوله‌های بدون درز ASTM B163 N02200: خواص، تولید و کاربردها

مقدمه

ترکیب و طبقه بندی مواد

• نیکل (Ni): ≥99.0٪ (معمولاً 99.2–99.8٪)
• کربن (C): ≤0.15٪ (برای کاهش رسوب کاربید)
• منگنز (Mn): ≤0.35٪ (قابلیت کار را افزایش می دهد)
• آهن (Fe): ≤0.40٪ (ناخالصی ردیابی)
• سیلیکون (Si): ≤0.35٪ (ناخالصی ردیابی)
• گوگرد (S) و فسفر (P): ≤0.015٪ هر کدام (شکنندگی را به حداقل می رساند).

خواص کلیدی لوله‌های بدون درز ASTM B163 N02200

1. مقاومت در برابر خوردگی

• محلول های خنثی و قلیایی: مقاوم در برابر هیدروکسید سدیم (NaOH)، هیدروکسید پتاسیم (KOH) و هیدروکسید آمونیوم (NH₄OH) در دمای حداکثر 100 درجه سانتیگراد (212 درجه فارنهایت).
• اسیدهای غیر اکسید کننده: مقاومت عالی در برابر اسید سولفوریک رقیق (H₂SO₄) و اسید هیدروکلریک (HCl) در غلظت های کم (≤10٪) نشان می دهد.
• محیط های حاوی کلرید: در آب دریا و آب نمک در برابر خوردگی حفره ای و شکافی مقاومت می کند، اگرچه مقاومت کمتری نسبت به آلیاژهای نیکل بالاتر مانند آلیاژ 625 دارد.
• اکسیداسیون در دمای بالا: در هوا تا 600 درجه سانتیگراد (1112 درجه فارنهایت) پایداری خود را حفظ می کند و یک لایه اکسید غیرفعال تشکیل می دهد که از تخریب بیشتر جلوگیری می کند.

2. خواص مکانیکی

• مقاومت کششی: ~380–550 مگاپاسکال (55–80 کیلو پوند بر اینچ مربع) در دمای اتاق؛ ~50٪ استحکام را در 600 درجه سانتیگراد (1112 درجه فارنهایت) حفظ می کند.
• مقاومت تسلیم: ~105–240 مگاپاسکال (15–35 کیلو پوند بر اینچ مربع) در دمای اتاق.
• ازدیاد طول: ≥30٪ (نشان دهنده شکل پذیری خوب برای شکل دهی و خم شدن).
• سختی: سختی برینل (HBW) 95–120، که می تواند از طریق کار سرد افزایش یابد اما معمولاً برای بازیابی شکل پذیری بازپخت می شود.

3. هدایت حرارتی و الکتریکی

4. ویژگی های ساخت

• شکل دهی: می تواند بدون ترک خوردن، حتی در دمای اتاق، خم، شعله ور یا عمیق کشیده شود.
• جوشکاری: با جوشکاری قوس تنگستن گازی (GTAW/TIG)، جوشکاری قوس فلزی گازی (GMAW/MIG) و جوشکاری مقاومتی سازگار است. فلزات پرکننده مانند ENi-1 (AWS A5.14) برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی توصیه می شود.

فرآیند تولید لوله‌های بدون درز ASTM B163 N02200

1. ذوب و ریخته گری: نیکل با خلوص بالا (≥99.0٪) در کوره های قوس الکتریکی (EAF) یا کوره های القایی خلاء (VIF) ذوب می شود تا ناخالصی ها به حداقل برسد. فلز مذاب به شمش یا شمش ریخته می شود.
2. اکستروژن/سوراخ کردن داغ: شمش ها تا 1100–1250 درجه سانتیگراد (2012–2282 درجه فارنهایت) گرم می شوند و با استفاده از یک میله برای تشکیل یک پوسته توخالی سوراخ می شوند، و به دنبال آن اکستروژن از طریق یک قالب برای رسیدن به قطر بیرونی مورد نظر انجام می شود.
3. کشش/نورد سرد: پوسته توخالی از یک سری قالب کشیده می شود یا با استفاده از میله ها نورد می شود تا ضخامت دیواره کاهش یابد و سطح آن بهبود یابد. ممکن است برای رسیدن به ابعاد نهایی به چندین پاس نیاز باشد.
4. بازپخت: پس از کار سرد، لوله ها در 700–870 درجه سانتیگراد (1292–1598 درجه فارنهایت) در یک اتمسفر کنترل شده (به عنوان مثال، هیدروژن یا آرگون) بازپخت می شوند تا تنش های داخلی کاهش یابد و شکل پذیری بازیابی شود.
5. تکمیل: لوله ها تحت صاف کردن، برش به طول و عملیات سطحی (به عنوان مثال، ترشی، غیرفعال سازی) قرار می گیرند تا اکسیدها حذف شوند و مقاومت در برابر خوردگی افزایش یابد. بازرسی نهایی شامل آزمایش غیر مخرب (NDT) مانند آزمایش اولتراسونیک یا جریان گردابی برای تشخیص عیوب است.

کاربردهای لوله‌های بدون درز ASTM B163 N02200

1. فرآوری شیمیایی: در مبدل های حرارتی، کندانسورها و راکتورها که سود سوزآور، اسیدهای آلی و محلول های نمک خنثی را جابجا می کنند، استفاده می شود. مقاومت آنها در برابر ترک خوردگی تنش ناشی از کلرید (SCC) آنها را برای سیستم های آب نمک مناسب می کند.
2. تولید برق: در ژنراتورهای بخار، کندانسورها و سیستم های خنک کننده که مقاومت در برابر آب/بخار با دمای بالا بسیار مهم است، استفاده می شود. آنها همچنین در نیروگاه های هسته ای برای مبدل های حرارتی کمکی استفاده می شوند.
3. مهندسی هوافضا و دریایی: به دلیل ماهیت سبک وزن (چگالی ~8.9 گرم بر سانتی متر مکعب) و مقاومت در برابر خوردگی در محیط های دریایی، در سیستم های اگزوز، خطوط سوخت و اجزای خنک شده با آب دریا استفاده می شود.
4. الکترونیک و نیمه هادی ها: با استفاده از بی اثر بودن آنها برای جلوگیری از آلودگی، در مخازن آبکاری، مجموعه های الکترود و سیستم های جابجایی سیال با خلوص بالا استفاده می شود.
5. صنایع غذایی و دارویی: در تجهیزات فرآوری (به عنوان مثال، اواپراتورها، استریل کننده ها) که مقاومت در برابر مواد تمیز کننده و انطباق با استانداردهای بهداشتی (به عنوان مثال، FDA) ضروری است، استفاده می شود.

نتیجه