Hastelloy B
Hastelloy B का परिचय
Hastelloy B एक संक्षारण-प्रतिरोधी (corrosion-resistant) निकेल-मोलिब्डेनम एलॉय है, जिसे विशेष रूप से मजबूत रिड्यूसिंग (reducing) वातावरणों—खासकर हाइड्रोक्लोरिक एसिड—में उपयोग के लिए विकसित किया गया है। हाइड्रोजन क्लोराइड, सल्फ्यूरिक, एसीटिक और फॉस्फोरिक एसिड के प्रति इसकी असाधारण प्रतिरोध क्षमता (कठोर परिस्थितियों में भी) इसे केमिकल रिएक्टर्स, हीट एक्सचेंजर्स और एसिड रिकवरी सिस्टम्स में उपयोग होने वाले CNC-मशीन्ड कंपोनेंट्स के लिए पसंदीदा सामग्री बनाती है।
Hastelloy B एक विस्तृत तापमान रेंज में उत्कृष्ट डक्टिलिटी और यांत्रिक गुण बनाए रखता है और आमतौर पर एनील्ड (annealed) कंडीशन में CNC मशीनीकरण किया जाता है। स्ट्रेस कॉरोशन क्रैकिंग (stress corrosion cracking) और पिटिंग (pitting) के प्रति इसकी प्रतिरोध क्षमता इसे आक्रामक मीडिया और हाई-प्योरिटी प्रोसेसिंग से जुड़े अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाती है।
Hastelloy B के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Hastelloy B (UNS N10001 / ASTM B333 / B335) एक व्रॉट (wrought), सॉलिड-सॉल्यूशन- स्ट्रेंथन्ड (solid-solution-strengthened) एलॉय है। यह हॉट-रोल्ड, कोल्ड-ड्रॉन और एनील्ड बार, शीट और प्लेट फॉर्म्स में उपलब्ध होता है। यह सामग्री हाइड्रोक्लोरिक एसिड और नॉन-ऑक्सिडाइजिंग (non-oxidizing) मीडिया के प्रति अत्यधिक प्रतिरोध के लिए सबसे अधिक जानी जाती है।
रासायनिक संरचना (टिपिकल)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
निकेल (Ni) | बैलेंस (≥65.0) | आधार तत्व; रिड्यूसिंग मीडिया में संक्षारण प्रतिरोध |
मोलिब्डेनम (Mo) | 26.0–30.0 | मुख्य एलॉयिंग तत्व; पिटिंग और क्रीविस कॉरोशन के प्रति प्रतिरोध बढ़ाता है |
आयरन (Fe) | 2.0–4.0 | यांत्रिक मजबूती का संतुलन |
कार्बन (C) | ≤0.02 | वेल्डिंग के दौरान कार्बाइड प्रीसिपिटेशन कम करने हेतु नियंत्रित |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤1.0 | हॉट वर्केबिलिटी में सुधार |
सिलिकॉन (Si) | ≤0.10 | इंटरग्रेन्युलर अटैक की संवेदनशीलता से बचने हेतु कम रखा जाता है |
क्रोमियम (Cr) | ≤1.0 | कम मात्रा—ऑक्सीकरण-प्रवण व्यवहार से बचाव |
कोबाल्ट (Co) | ≤1.0 | गुण स्थिरता के लिए अशुद्धि के रूप में सीमित |
सल्फर (S) | ≤0.03 | मशीनीकरण और वेल्डिंग के दौरान हॉट क्रैकिंग कम करने हेतु न्यूनतम |
भौतिक गुण
गुण | मान (टिपिकल) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 9.22 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1330–1380°C | ASTM E1268 |
थर्मल कंडक्टिविटी | 10.2 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
इलेक्ट्रिकल रेसिस्टिविटी | 1.23 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
थर्मल विस्तार | 12.3 µm/m·°C (20–300°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 390 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
इलास्टिक मॉड्यूलस | 200 GPa at 20°C | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (एनील्ड कंडीशन)
गुण | मान (टिपिकल) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
टेंसाइल स्ट्रेंथ | 690–760 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड स्ट्रेंथ (0.2%) | 275–345 MPa | ASTM E8/E8M |
एलॉन्गेशन | ≥40% (25mm gauge) | ASTM E8/E8M |
हार्डनेस | 180–220 HB | ASTM E10 |
इम्पैक्ट टफनेस | क्रायोजेनिक और एम्बिएंट कंडीशन्स में उत्कृष्ट | ASTM E23 |
Hastelloy B की प्रमुख विशेषताएँ
अत्यधिक संक्षारण प्रतिरोध: उबलते 20% HCl में कॉरोशन रेट <0.02 mm/year और 80°C पर 50% एसीटिक एसिड में <0.05 mm/year तक दिखा सकता है (ASTM G31)।
लो-कार्बन फॉर्म्युलेशन: वेल्डिंग या थर्मल साइकिल के दौरान कार्बाइड प्रीसिपिटेशन कम करता है, जिससे HAZ (heat-affected zones) में कॉरोशन रेजिस्टेंस बना रहता है।
स्ट्रेस क्रैकिंग प्रतिरोध: केमिकल रिएक्टर्स में सामान्य क्लोराइड और फ्लोराइड आयन वातावरणों में स्ट्रेस कॉरोशन क्रैकिंग के प्रति प्रतिरोध।
फैब्रिकेशन संगतता: CNC मशीनीकरण, फॉर्मिंग और थर्मल प्रोसेसिंग के दौरान डाइमेंशनल स्टेबिलिटी बनाए रखता है।
Hastelloy B के लिए CNC मशीनीकरण चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
वर्क हार्डनिंग
टूल एंगेजमेंट के दौरान यह एलॉय तेजी से वर्क-हार्डन हो जाता है, जिससे यदि अनुचित फीड्स उपयोग हों तो टूल वियर बढ़ सकता है।
थर्मल कंट्रोल
कम थर्मल कंडक्टिविटी के कारण कटिंग एज पर हीट बिल्डअप होता है, जिससे ड्राई मशीनीकरण में टूल फेल्योर का जोखिम बढ़ता है।
चिप फॉर्मेशन
कंटीन्युअस, टफ चिप्स बनते हैं जिनकी ब्रेकएबिलिटी कमजोर होती है; इसलिए एग्रेसिव चिप-ब्रेकिंग ज्योमेट्री की आवश्यकता होती है।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | PVD-कोटेड कार्बाइड (K20–K40) या सिरेमिक इन्सर्ट्स | उच्च तापमान पर कटिंग एज बनाए रखता है |
कोटिंग | TiAlN या AlCrN (3–4 µm) | फ्लैंक वियर और बिल्ट-अप एज कम करता है |
ज्योमेट्री | 10–15° पॉजिटिव रेक, होन्ड एज (~0.02 mm रेडियस) | कटिंग फोर्स कम करता है और सतह हार्डनिंग में देरी करता है |
कटिंग पैरामीटर्स (ISO 3685)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | DOC (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 10–20 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 100–120 |
फिनिशिंग | 20–35 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
मशीन्ड Hastelloy B पार्ट्स के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP कास्ट या ऐडिटिवली मैन्युफैक्चर्ड पार्ट्स को डेंसिफाई करके फटीग स्ट्रेंथ बढ़ाता है और आंतरिक पोरोसिटी हटाता है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट में 1150°C ±15°C पर एनीलिंग और फिर रैपिड क्वेंचिंग (rapid quenching) शामिल है, ताकि सेंसिटाइज़ेशन से बचा जा सके और कॉरोशन रेजिस्टेंस बना रहे।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग में HAZ कॉरोशन कम करने हेतु ERNiMo-7 फिलर के साथ लो-हीट-इनपुट GTAW की आवश्यकता होती है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग को रिएक्टर असेंबलीज़ में इंडायरेक्ट एसिड वाष्प संरक्षण या थर्मल इंसुलेशन के लिए लागू किया जा सकता है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM मैकेनिकल स्ट्रेस या हीट-अफेक्टेड डिस्टॉर्शन उत्पन्न किए बिना प्रिसिशन ज्योमेट्री बनाने में सहायक है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग L/D 30:1 तक के अनुपात में कूलिंग या एसिड-फ्लो पैसेज बनाने में सक्षम बनाती है।
मटेरियल टेस्टिंग और विश्लेषण
मटेरियल टेस्टिंग में कॉरोशन इमर्शन टेस्टिंग (ASTM G31), सेंसिटाइज़ेशन टेस्टिंग (ASTM A262), और हार्डनेस प्रोफाइलिंग (ASTM E18) शामिल है।
Hastelloy B कंपोनेंट्स के उद्योग-उपयोग
केमिकल प्रोसेसिंग
एसिड पंप बॉडीज़, हीट एक्सचेंजर ट्यूब्स, और रिएक्शन वेसल्स।
100°C पर 40% से अधिक HCl कंसन्ट्रेशन में भी परफॉर्मेंस बनाए रखता है।
फार्मास्यूटिकल इक्विपमेंट
हाई-प्योरिटी एसिड वातावरणों के लिए रिएक्टर लाइनिंग्स, मिक्सर्स, और सील्स।
ट्रेस हैलाइड्स में भी नॉन-कॉन्टैमिनेटिंग और कॉरोशन-रेज़िस्टेंट।
मेटल पिकलिंग और रिकवरी
नोज़ल्स, पाइप फिटिंग्स, और हीट एक्सचेंजर बैफल्स (nitric और sulfuric acid recovery units में)।
एसिड सर्कुलेशन के दौरान लोकलाइज़्ड अटैक के प्रति प्रतिरोध।
पल्प और पेपर
डाइजेस्टर्स और ब्लैक लिकर इवैपोरेटर ट्यूब्स जो एसिड ब्लीचिंग एजेंट्स के संपर्क में आते हैं।
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