1. D: Cos'è UNS N10675 e in che modo rappresenta un'evoluzione rispetto al suo predecessore, UNS N10665 (Hastelloy B-2)?
R: UNS N10675, comunemente nota con il nome commerciale Hastelloy B-3, è una lega di nichel-molibdeno che rappresenta un progresso metallurgico significativo rispetto a UNS N10665 (Hastelloy B-2). Sebbene entrambe le leghe condividano lo stesso scopo fondamentale, resistenza senza pari all'acido cloridrico e ad altri ambienti riducenti, N10675 è stata sviluppata appositamente per superare i limiti di fabbricazione e stabilità termica di N10665.
I principali miglioramenti evolutivi sono:
Stabilità termica: N10665 è altamente suscettibile alla precipitazione delle fasi intermetalliche Ni-Mo (fasi µ e Ni₄Mo) se esposto a temperature comprese tra 550 e 850 gradi durante la saldatura o il trattamento termico. Questa precipitazione provoca un grave infragilimento e una perdita di resistenza alla corrosione. N10675 contiene aggiunte controllate di cobalto, tungsteno e manganese, che ritardano significativamente la cinetica di precipitazione di queste fasi dannose. Ciò rende N10675 molto più tollerante durante la fabbricazione.
Saldabilità: grazie alla sua stabilità di fase migliorata, N10675 può essere saldato con una tolleranza molto più ampia per l'apporto di calore e la temperatura di interpass. È molto meno incline agli attacchi con la linea del coltello nella zona colpita dal calore.
Composizione chimica: pur mantenendo lo stesso elevato contenuto di molibdeno (27–32%) e basso contenuto di cromo (1–3% massimo), N10675 consente un ferro leggermente più elevato (1–3%) e include piccole quantità controllate di cobalto (3% massimo) e tungsteno (3% massimo). Questi elementi migliorano il rafforzamento della soluzione solida-senza compromettere la resistenza alla corrosione.
Prestazioni alla corrosione post-saldatura: le saldature N10675 mostrano tassi di corrosione nell'HCl bollente praticamente identici a quelli della piastra di base, mentre le saldature N10665 spesso mostrano un attacco preferenziale nella zona termicamente-influenzata a meno che non venga rigorosamente applicata una saldatura con apporto di calore estremamente basso.
In sostanza, N10675 non è una famiglia di leghe diversa; è una versione stabilizzata e più adatta ai produttori-della classe delle leghe Ni-Mo.
2. D: Quali vantaggi specifici di saldatura offre UNS N10675 rispetto a UNS N10665 e quali procedure rimangono obbligatorie?
R: Il vantaggio principale della saldatura di UNS N10675 è la sua tolleranza all'esposizione termica. N10665 richiede un controllo ossessivo della temperatura di interpass (spesso inferiore a 120 gradi F/50 gradi) e dell'apporto di calore per prevenire la precipitazione di fasi fragili. N10675 offre una finestra di processo notevolmente ampliata.
Vantaggi specifici della saldatura:
Temperature di interpass più elevate: N10675 consente temperature di interpass fino a 150 gradi (300 gradi F), mentre N10665 deve spesso essere mantenuto al di sotto di 50 gradi per evitare una rapida precipitazione delle fasi Ni₄Mo e µ. Ciò aumenta notevolmente la produttività per le saldature-multipassaggio su lamiere pesanti.
Perdono nell'apporto di calore: sebbene sia comunque consigliato un basso apporto di calore, N10675 non si sensibilizza immediatamente se il saldatore si sofferma o se la piastra si preriscalda leggermente. Ciò riduce il rischio di rigetto della saldatura sul campo.
Resistenza all'attacco della linea- del coltello: la stretta fascia di attacco corrosivo immediatamente adiacente alla linea di saldatura e fusione, comune in N10665, è praticamente eliminata in N10675 a causa della sua lenta cinetica di precipitazione.
Procedure obbligatorie rimanenti:
Nonostante questi vantaggi, alcune procedure rimangono obbligatorie:
Pulizia: N10675 rimane altamente sensibile alla contaminazione da zolfo, fosforo e ossigeno. La superficie della piastra deve essere priva di olio, grasso, vernice e inchiostri di marcatura. Le mole utilizzate sull'acciaio al carbonio non devono mai essere utilizzate su N10675, poiché le particelle di ferro incorporate creano celle di corrosione galvanica localizzate.
Gas di protezione: per il GTAW sono necessarie miscele di argon al 100% o argon/elio con schermi finali. L'ossidazione della radice di saldatura distrugge la resistenza alla corrosione.
Metallo d'apporto: è richiesto il metallo d'apporto corrispondente ERNiMo-14 (AWS A5.14). Questo riempitivo mantiene la chimica ottimizzata per stabilità di fase e resistenza alla corrosione. Si sconsiglia l'uso di ERNiMo-7 (riempitivo B-2) sul metallo base N10675.
Nessun trattamento termico post-saldatura: come N10665, PWHT è severamente vietato. Le temperature di riduzione dello stress rientrano direttamente nell'intervallo di precipitazioni pericolose per gli intermetallici Ni-Mo.
3. D: Quali sono i requisiti di proprietà meccanica per la piastra UNS N10675 secondo ASTM B333 e in cosa differisce la formatura a freddo dall'acciaio inossidabile austenitico?
R: Secondo ASTM B333 (Specifiche standard per piastre, fogli e strisce in leghe di nichel-molibdeno), i requisiti delle proprietà meccaniche per UNS N10675 nella condizione ricotta sono:
| Proprietà | Requisito |
|---|---|
| Resistenza alla trazione | Minimo 690 MPa (100 ksi) |
| Limite di snervamento (compensazione dello 0,2%) | Minimo 315 MPa (46 ksi) |
| Allungamento (in 2 pollici/50 mm) | Minimo 40% |
Confronto con N10665: N10675 mostra un limite di snervamento leggermente superiore (315 MPa contro. 283 MPa) a causa degli effetti di rafforzamento della soluzione solida-delle aggiunte di cobalto e tungsteno.
Differenze nella formatura a freddo rispetto all'acciaio inossidabile:
Tasso di incrudimento: il lavoro N10675 si indurisce molto più velocemente dell'acciaio inossidabile 304/316. Ciò significa:
Sono necessari carichi di formatura più elevati (tipicamente 1,5–2 volte il tonnellaggio dell'acciaio al carbonio).
Per operazioni di formatura severe (imbutitura profonda, formatura della testa severa) può essere necessaria una ricottura intermedia.
Ritorno elastico-: grazie al suo carico di snervamento più elevato e all'elevato modulo di elasticità, N10675 presenta un ritorno elastico-maggiore rispetto all'acciaio inossidabile austenitico. Le tolleranze di piegatura-eccessive di 3–5 gradi sono tipiche delle operazioni di piegatura a freddo.
Ricottura dopo la formatura: se la lavorazione a freddo supera la deformazione del 10–15% e il componente sarà esposto ad ambienti corrosivi, è necessaria la ricottura completa. Ciò comporta il riscaldamento a 1065-1080 gradi seguito da un rapido raffreddamento in acqua. A differenza dell’acciaio inossidabile, il raffreddamento ad aria è insufficiente; la tempra in acqua è obbligatoria per evitare la precipitazione della fase.
Taglio: le piastre N10675 possono essere tranciate, ma la tenacità della lega richiede una forza di taglio significativamente più elevata rispetto all'acciaio al carbonio di spessore equivalente. Le bave devono essere completamente levigate per evitare che si formino crepe durante la successiva movimentazione o servizio.
4. D: In quali ambienti corrosivi la piastra UNS N10675 offre vantaggi distinti rispetto al C-276 (N10276) e agli acciai inossidabili?
R: UNS N10675 è una lega speciale, non una lega-per uso generico. Offre vantaggi distinti solo in ambienti riducenti specifici e funziona scarsamente in condizioni ossidanti dove eccellono gli acciai C-276 o inossidabili.
Ambienti vantaggiosi:
Acido cloridrico (tutte le concentrazioni): questa è l'applicazione principale. N10675 offre una resistenza alla corrosione uniforme superiore al C-276 in HCl con una concentrazione dallo 0 al 37%, in particolare a temperature elevate.
Esempio:In HCl bollente al 10%, il tasso di corrosione di N10675 è<0.1 mm/year; C-276 may exceed 0.5–1.0 mm/year.
Acido solforico (condizioni riducenti): nell'acido solforico puro e deareato con una concentrazione inferiore al 60%, N10675 supera il C-276. Tuttavia, se l'acido contiene anche tracce di specie ossidanti (ossigeno disciolto, ioni ferrici, ioni rameici, nitrati), l'N10675 si corroderà rapidamente mentre il C-276 e gli acciai inossidabili si passivano.
Acido fosforico (processo umido, bassi ossidanti): nell'acido fosforico prodotto da alcune fonti rocciose con basso contenuto di cloruro e basso potenziale ossidante, i tubi dell'evaporatore N10675 offrono una durata estesa rispetto a 317L o 904L.
Acido acetico/acido formico: negli acidi organici deareati, N10675 presenta tassi di corrosione trascurabili.
Dove N10675 NON è adatto:
Acido nitrico (qualsiasi concentrazione) - Attacco rapido.
Acido solforico aerato - Vaiolatura localizzata e corrosione altamente uniforme.
Acqua di mare - Nessuna resistenza alla vaiolatura da cloruro (basso contenuto di cromo).
Sali ossidanti (cloruro ferrico, cloruro rameico) - Corrosione catastrofica.
Ossidazione ad alta-temperatura - Manca di cromo per la protezione dalle incrostazioni.
Regola di selezione: se l'ambiente contiene ossigeno disciolto, ioni ferrici o nitrati, scegli C-276 o C-2000. Se l'ambiente è strettamente riducente, deareato e ricco di cloruri, scegliere N10675.
5. D: Quali sono le sfide comuni di fabbricazione relative alla lavorazione e al taglio della lamiera UNS N10675 e come vengono superate?
R: UNS N10675 è classificato come materiale difficile-da-lavorare a macchina. L'elevato contenuto di molibdeno, la tenacità e il rapido tasso di incrudimento creano sfide significative durante le operazioni di taglio e lavorazione.
Sfide:
Incrudimento rapido: la superficie si indurisce istantaneamente se un utensile da taglio sfrega anziché cesoie. Ciò crea uno strato duro e abrasivo che distrugge i bordi dell'utensile e rende estremamente difficili le passate successive.
Elevata resistenza al taglio: N10675 richiede più energia per il taglio rispetto all'acciaio al carbonio o all'acciaio inossidabile 304. La formazione del truciolo è tenace e continua; i trucioli non si rompono facilmente.
Bassa conduttività termica: il calore generato durante il taglio rimane concentrato sull'interfaccia dell'utensile-pezzo anziché dissiparsi attraverso il truciolo. Ciò accelera l'usura dell'utensile e può causare instabilità dimensionale.
Built-Up Edge (BUE): la lega ha la tendenza ad aderire alla faccia dell'utensile da taglio, creando BUE, finitura superficiale scadente e dimensioni incoerenti.
Soluzioni:
Taglio (rottura della piastra):
Per la piastra N10675 è preferibile il taglio a getto d'acqua. Non presenta zone interessate dal calore-, nessun incrudimento e nessuna contaminazione.
Il taglio al plasma è accettabile per lamiere pesanti ma richiede miscele di gas azoto/idrogeno e velocità inferiori rispetto all'acciaio al carbonio. La zona-alterata dal calore deve essere pulita prima della saldatura.
Il taglio con sega abrasiva è efficace per barre e sezioni pesanti.
Lavorazione meccanica (preparazioni alla saldatura, foratura):
Utensili: utilizzare inserti affilati in metallo duro (grado C-2 o micrograna) con angoli di spoglia positivi. Gli utensili in acciaio super rapido (HSS) non sono generalmente adatti per i lavori di produzione.
Velocità e avanzamenti: basse velocità superficiali (30–50 SFM per HSS, 100–200 SFM per metallo duro) combinate con velocità di avanzamento aggressive (0,010–0,020 pollici/giro). L'utensile deve essere costantemente impegnato; l’esitazione provoca un incrudimento del lavoro.
Profondità di taglio: mantenere una profondità di taglio minima di 1,5 mm (0,060 pollici). I tagli poco profondi provocano sfregamenti e incrudimento.
Liquido refrigerante:
Il raffreddamento mediante inondazione è obbligatorio. Sono efficaci gli oli clorurati o solforati ad alta-pressione, solubili in acqua-.
La lavorazione a secco non è consigliata per i lavori di produzione.
Perforazione:
I cicli di foratura Peck sono necessari per rompere i trucioli ed evitare che la punta del trapano si inceppi.
Sono preferibili punte con punta in-carburo{1}}per impieghi gravosi con capacità di passaggio del refrigerante-.
Velocità lente (500–800 giri/min per diametro 10 mm) con pressione di alimentazione costante.
Rettifica:
Per N10675 è necessario utilizzare mole dedicate. Le ruote precedentemente utilizzate sull'acciaio al carbonio incorporeranno particelle di ferro nella superficie della lega, creando siti di corrosione galvanica.
Sono adatte mole in corindone o carburo di silicio.
