Tubo senza saldatura Hastelloy B3

Tubo senza saldatura Hastelloy B3è il moderno cavallo di battaglia della famiglia delle leghe di nichel-molibdeno, fornito senza giunture secondo ASTM B622 contro UNS N10675. È stato sviluppato come successore diretto di Hastelloy B2 (UNS N10665) per risolvere uno specifico problema metallurgico: B2 ha perso la sua duttilità e resistenza alla corrosione se mantenuto nell'intervallo di 650-850 gradi durante la saldatura o il servizio, perché la lega ha fatto precipitare una fase Ni-Mo infragilibile ai bordi dei grani.

 

B3 aggiunge cromo, ferro e tungsteno controllati alla stessa base Ni-Mo e questo piccolo cambiamento compositivo sopprime la precipitazione. Il risultato è un tubo che può essere saldato e utilizzato sul campo con la normale disciplina di fabbrica, pur mantenendo l'eccezionale resistenza all'acido cloridrico e ad altri fluidi riducenti che hanno reso famosa la famiglia B-.

Composizione chimica del tubo Hastelloy B3 secondo ASTM B622

I limiti- dell'analisi termica riportati di seguito sono presi da ASTM B622 per UNS N10675. Il nichel è l'elemento di equilibrio al 65,0% minimo e l'intervallo del molibdeno pari a 27,0{5}}32,0% è ciò che conferisce alla lega le sue prestazioni di acido riducente.

 

Elemento	Limite di composizione,%
Ni	65,0 minuti (saldo)
Mo	27.0 - 32.0
Fe	1.0 - 3.0
Cr	1.0 - 3.0
Co	3,0 massimo
W	3,0 massimo
Mn	3,0 massimo
Cu	0,20 massimo
V	0,20 massimo
Ta	0,20 massimo
Al	0,50 massimo
Ti	0,20 massimo
Sì	0,10 massimo
C	0,01 massimo
P	0,030 massimo
S	0,010 massimo

 

Rispetto al B2, la chimica B3 aggiunge tre elementi deliberati: cromo all'1,0-3,0%, ferro all'1,0-3,0% e tungsteno fino al 3,0%. Nessuno di questi è abbastanza grande da modificare il carattere di corrosione della lega, ma insieme stabilizzano la microstruttura.

 

In B2, l'esposizione all'intervallo di 650-850 gradi fa precipitare Ni7Mo6 intermetallico ai bordi dei grani, il che distrugge sia la duttilità che la resistenza alla corrosione nella zona-interessata dal calore di una saldatura. In B3 la stessa storia termica produce una struttura monofase-stabile, motivo per cui il tubo B3 può essere saldato, formato-a caldo e messo in servizio con la zona-alterata dal calore lasciata nella condizione saldata nella maggior parte delle applicazioni.

 

Proprietà meccaniche del tubo B3 allo stato ricotto

ASTM B622 specifica le seguenti proprietà meccaniche minime per i tubi senza saldatura UNS N10675 nella solubilizzazione-condizione ricotta, la condizione di consegna praticamente per tutti gli ordini di tubazioni B3:

 

Proprietà	Valore minimo (ASTM B622)
Resistenza alla trazione	690 MPa (100 ksi)
Resistenza allo snervamento, compensazione dello 0,2%.	310 MPa (45 ksi)
Allungamento in 2 pollici (50,8 mm)	40%

 

Questi valori garantiti sono quelli riportati sul certificato di prova della fabbrica e sono identici ai requisiti B622 per le altre leghe ricotte di Ni-Cr-Mo, il che rende i calcoli dello spessore della parete-coerenti per tutta la famiglia di prodotti.

 

I valori di produzione effettivi sono più elevati: un tipico tubo B3 ricotto ha una resistenza alla trazione di circa 755-790 MPa con uno snervamento vicino a 350 MPa e un allungamento intorno al 50-60% nelle dimensioni piccole. La lega è completamente strutturale per tubazioni e recipienti in pressione ed è spesso specificata per tubazioni di acido cloridrico rivestite o non rivestite dove la pressione di progetto anziché la tolleranza alla corrosione determina la parete.

 

Proprietà fisiche

La densità di Hastelloy B3 è 9,22 g/cm³ (0,333 lb/in³), notevolmente superiore rispetto alle leghe contenenti cromo- a causa dell'elevato contenuto di molibdeno. Il peso teorico del tubo B3 viene calcolato con la formula standard della lega di nichel-: il peso in chilogrammi per metro equivale a 0,02466 volte (diametro esterno meno spessore della parete) per lo spessore della parete, con dimensioni in millimetri.

 

Un tubo B3 da 60,3 mm (NPS 2) con una parete SCH 40S da 5,54 mm equivale quindi a circa 7,48 kg/m e questa cifra teorica costituisce la base del preventivo e del calcolo del trasporto, a meno che l'ordine non specifichi la massa pesata effettiva.

 

Proprietà	Valore
Densità	9,22 g/cm³
Intervallo di fusione	1330 - 1390 grado (circa)
Modulo di elasticità (temperatura ambiente)	216 GPa (circa)
Resistività elettrica (temperatura ambiente)	1,37 μΩ·m (circa)
Conduttività termica, 100 gradi	11,3 W/m·K (circa)

 

Standard di produzione e forme di prodotto

I prodotti per tubazioni Hastelloy B3 sono fabbricati e forniti in base alle seguenti specifiche:

 

• ASTM B622 / ASME SB-622 - Tubi e tubi in lega di nichel e nichel senza saldatura-cobalto
• Tubo saldato ASTM B619 / ASME SB-619 -
• Tubo saldato ASTM B626 / ASME SB-626 -
• ASTM B366 - raccordi e flange lavorati per la lega

 

Il tubo senza saldatura secondo B622 viene prodotto forando e lavorando una billetta con il calore B3, seguito da solubilizzazione e raffreddamento rapido. La ricottura dissolve le eventuali fasi secondarie formatesi durante la lavorazione e ripristina la struttura monofase completamente austenitica-da cui dipende la resistenza alla corrosione. Poiché la lega è termicamente stabile, non è necessario che il raffreddamento sia violento come per la B2 e la zona-alterata dal calore di un giunto saldato mantiene la sua resistenza alla corrosione senza un trattamento termico post-saldatura.

 

Il tubo saldato B3 sotto B619 è formato da nastro ricotto e saldato con metallo d'apporto ERNiMo-10 corrispondente. Il prodotto saldato viene ricotto a corpo intero- dopo la saldatura e per la maggior parte dei servizi con acido cloridrico viene specificato in modo intercambiabile con senza saldatura. Senza soluzione di continuità rimane l'impostazione predefinita quando il codice delle tubazioni, le specifiche del cliente o un requisito di servizio sour lo richiedono.

 

Taglie e orari disponibili

Il tubo senza saldatura B3 viene fornito nella seguente confezione, con dimensioni intermedie e pareti personalizzate disponibili su richiesta di progetto:

 

Parametro	Allineare
Diametro esterno	Da 6,0 mm (1/8") a 219,1 mm (8"), dimensioni maggiori in base al progetto
Spessore della parete	Da 0,5 mm a 18,26 mm (da SCH 5S a SCH XXS)
Lunghezza	Fisso 6 m / 12 m, o lunghezze casuali per ordine
Finitura finale	Estremità liscia, smussata o filettata a seconda delle esigenze
Test	Test idrostatico secondo ASTM B622

 

La gamma di stoccaggio standard per tubi di processo va da NPS 1/8 a NPS 8 nei modelli SCH 10S, SCH 40S e SCH 80S. I requisiti per pareti-pesanti e diametro-grande vengono prodotti in base alle richieste del progetto e il tempo di consegna viene indicato per ordine. Quando il disegno richiama un abaco anziché uno spessore esplicito del muro, viene fornito il muro ASME B36.10 a meno che non venga specificato il calcolo minimo del muro-.

 

Prestazione alla corrosione: il grado di acido riducente-

Il tubo Hastelloy B3 resiste agli acidi riducenti meglio di qualsiasi lega di nichel contenente cromo-, poiché la resistenza nei mezzi riducenti è garantita dal molibdeno, non dal cromo. La lega è il materiale standard per tubazioni per l'acido cloridrico nel suo intervallo utile e funziona bene con acido solforico diluito da-a-medio-concentrato, con acido fosforico e con servizi di acido organico come l'acido acetico e formico.

 

Non è destinata ad ambienti fortemente ossidanti: l'acido nitrico, il cloruro ferrico e altre specie ossidanti distruggono rapidamente la matrice Ni-Mo, quindi la lega non dovrebbe mai essere specificata dove sono possibili escursioni ossidanti.

 

Ambiente	Comportamento B3	Commento
Acido cloridrico, tutte le concentrazioni	Eccellente	Il servizio che definisce la famiglia B-
Acido solforico, diluito	Molto bene	Utile laddove le leghe inossidabili e di C-sono marginali
Acido fosforico	Molto bene	Comune nelle tubazioni del processo di fertilizzazione
Acido acetico/formico	Bene	Linee di processo per acidi organici
Acido nitrico e mezzi ossidanti	Non raccomandato	Attacco rapido; utilizzare invece una lega portante Cr-

 

La differenza fondamentale rispetto a C276 e C22 è la direzione: queste leghe bilanciano la resistenza ossidante e riducente e rinunciano ad alcune prestazioni nell'acido riducente puro; B3 è specializzato per i fluidi riducenti e rinuncia completamente alla resistenza all'ossidazione. Un processo che utilizza prevalentemente acido cloridrico, senza escursioni ossidanti, è territorio B3 e l'utilizzo di C276 spreca denaro in cromo che non acquista nulla. Un processo che alterna condizioni acide e ossidanti del cloruro è territorio della lega C-, mentre la B3 fallirebbe.

 

Applicazioni tipiche

Il tubo B3 è specificato negli impianti in cui l'acido cloridrico o altri cloruri riducenti vengono gestiti in continuo:

 

• Linee di produzione, stoccaggio e trasferimento di acido cloridrico, compreso il servizio di HCl azeotropico e anidro
• Tubazioni per il processo di idrocarburi clorurati e cloruri organici in impianti chimici
• Unità di alchilazione e sistemi di rigenerazione dei catalizzatori nelle raffinerie
• Sistemi chimici per lo sbiancamento della pasta in cui gli stadi di biossido di cloro utilizzano condizioni riducenti
• Reattori farmaceutici e agrochimici e linee di trasferimento che trattano acidi riducenti
• Linee di decapaggio metalli con acido cloridrico

 

In ciascuno di questi servizi la specifica di B3 anziché B2 è ora una pratica standard per le costruzioni saldate, poiché il miglioramento della stabilità termica elimina la modalità di guasto sul campo che B2 presentava nelle zone interessate dal calore della saldatura. Gli impianti B2 esistenti vengono progressivamente rispecificati in B3 per le nuove tubazioni e B3 è la lega denominata nella maggior parte degli standard tecnici attuali per la riduzione del servizio acido.

 

Saldatura e fabbricazione

Il tubo B3 è saldato con il metallo d'apporto corrispondente ERNiMo-10 (classificazione AWS A5.14) per GTAW e GMAW ed ENiMo-10 (AWS A5.11) per SMAW. Il riempitivo B2 ERNiMo-7 non deve essere sostituito, poiché è privo di cromo e ferro che conferiscono a B3 la sua stabilità termica e il deposito di saldatura risultante ritornerebbe ad un comportamento simile a B2.

 

Non è richiesto alcun preriscaldamento e normalmente non è richiesto alcun trattamento termico post-saldatura. La lega è sensibile all'assorbimento di ossigeno e azoto allo stato fuso, quindi la protezione con gas inerte sia sulla faccia che sulla radice della saldatura è essenziale e la temperatura di interpass deve essere mantenuta al di sotto di 100 gradi nelle sezioni spesse per evitare cricche a caldo.

 

I raccordi e le flange per i sistemi B3 vengono forniti secondo ASTM B366 con chimica corrispondente. Il progettista delle tubazioni dovrebbe indicare la classe del riempitivo sulla WPS e la qualificazione del saldatore dovrebbe seguire una procedura per la lega di nichel- anziché una procedura per l'acciaio inossidabile. Poiché la lega è più pesante e più lenta nel bagno di fusione rispetto all'acciaio inossidabile austenitico, le tolleranze di adattamento e i parametri di saldatura sono controllati più rigorosamente e l'officina dovrebbe essere quella che lavora regolarmente le leghe di nichel.

 

Controllo qualità e certificazione

Ogni lunghezza di tubo B3 fornita secondo ASTM B622 è accompagnata dal certificato di prova di fabbrica che riporta la chimica del calore, i risultati dei test meccanici e l'esame non-distruttivo eseguito. Il pacchetto standard include il test idrostatico richiesto dalle specifiche e, ove richiesto dall'ordine, l'esame a correnti parassite-o ad ultrasuoni dell'intera lunghezza.

 

Si consiglia l'identificazione positiva del materiale (PMI) al ricevimento, poiché le leghe B3, B2 e C- sono visivamente indistinguibili e la differenza di composizione non è rilevabile a occhio. I certificati vengono emessi secondo EN 10204 3.1 o 3.2 come specificato e, su richiesta, viene organizzata l'ispezione di terze parti- da parte di SGS, BV o TUV.

 

Il tubo Hastelloy B3 è un prodotto specializzato le cui specifiche sono determinate dall'involucro di corrosione del servizio e la decisione di acquisto dovrebbe essere presa sull'analisi dei mezzi e sul profilo della temperatura, non solo sul prezzo. Quando l'elenco delle linee specifica UNS N10675, il tubo deve essere ordinato in base a ASTM B622 con la condizione ricotta dichiarata, la scheda o lo spessore della parete forniti esplicitamente e il formato del certificato confermato con il piano QA del progetto.

 

 

 

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