Hastelloy G-30
Hastelloy G-30 का परिचय
Hastelloy G-30 एक निकल-आधारित जंग-प्रतिरोधी मिश्रधातु है, जिसमें ऑक्सीकारक अम्लों के प्रति उन्नत प्रतिरोध होता है—विशेष रूप से नाइट्रिक, फॉस्फोरिक, तथा मजबूत अम्लों और ऑक्सीकारक लवणों के मिश्रणों के विरुद्ध। इसे Hastelloy G के उन्नत संस्करण के रूप में विकसित किया गया था, जिसमें बेहतर तापीय स्थिरता और अधिक व्यापक जंग-प्रतिरोध रेंज मिलती है। प्रमुख मिश्रधातु तत्व—क्रोमियम, लोहा, कोबाल्ट और तांबा—जटिल रासायनिक वातावरणों में सामग्री के प्रदर्शन को अनुकूलित करते हैं।
G-30 विशेष रूप से CNC-मशीनीकृत भागों के लिए पसंद किया जाता है, जो उर्वरक उत्पादन, पिकलिंग ऑपरेशन्स और ऐसे प्रोसेस स्ट्रीम्स में उपयोग होते हैं जिनमें मजबूत ऑक्सीडाइज़र और खनिज अम्ल शामिल होते हैं। इसकी फॉर्मेबिलिटी, यांत्रिक शक्ति और जंग-प्रतिरोध इसे आक्रामक सेवा परिस्थितियों में उच्च-सटीकता वाले घटकों के लिए एक आदर्श सामग्री बनाते हैं।
Hastelloy G-30 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Hastelloy G-30 (UNS N06030 / ASTM B582 / B619 / B622 / B626) को ऑक्सीकारक अम्लीय वातावरणों में अधिकतम जंग-प्रतिरोध के लिए इंजीनियर किया गया है, और यह G तथा अन्य उच्च-क्रोमियम मिश्रधातुओं की तुलना में उल्लेखनीय प्रदर्शन लाभ प्रदान करता है।
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
निकल (Ni) | बैलेंस (≥43.0) | जंग-प्रतिरोध के लिए बेस मिश्रधातु |
क्रोमियम (Cr) | 28.0–31.5 | नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक एसिड जैसे ऑक्सीकारक एजेंट्स के प्रति प्रतिरोध प्रदान करता है |
लोहा (Fe) | 13.0–17.0 | संरचनात्मक शक्ति में सुधार करता है |
कोबाल्ट (Co) | 1.0–5.0 | अम्लीय क्लोराइड मीडिया में जंग-प्रतिरोध बढ़ाता है |
मोलिब्डेनम (Mo) | 4.0–6.0 | लोकलाइज़्ड जंग का प्रतिरोध करता है |
तांबा (Cu) | 0.5–2.4 | फॉस्फोरिक और सल्फ्यूरिक अम्लों के प्रति प्रतिरोध बढ़ाता है |
टंगस्टन (W) | ≤1.5 | पिटिंग प्रतिरोध में सहायता करता है |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤1.5 | हॉट वर्किंग को सपोर्ट करता है |
सिलिकॉन (Si) | ≤0.8 | इंटरग्रैन्युलर जंग को न्यूनतम करता है |
कार्बन (C) | ≤0.03 | वेल्डिंग के दौरान कार्बाइड प्रीसिपिटेशन कम करता है |
सल्फर (S) | ≤0.02 | मशीनीकरण के दौरान हॉट क्रैकिंग रोकने हेतु नियंत्रित |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.22 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1355–1410°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 10.0 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 1.18 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
तापीय प्रसार | 12.0 µm/m·°C (20–300°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 400 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
लोच मापांक | 200 GPa at 20°C | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (एनील्ड स्थिति)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
तन्य शक्ति | 655–760 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड शक्ति (0.2%) | 275–345 MPa | ASTM E8/E8M |
वृद्धि (Elongation) | ≥35% (25mm gauge) | ASTM E8/E8M |
कठोरता | 180–220 HB | ASTM E10 |
इम्पैक्ट टफनेस | शून्य से नीचे और परिवेश तापमान पर उच्च डक्टिलिटी | ASTM E23 |
Hastelloy G-30 की प्रमुख विशेषताएँ
उत्कृष्ट ऑक्सीकारक अम्ल प्रतिरोध: 65% नाइट्रिक एसिड, 75% सल्फ्यूरिक एसिड, तथा फेरिक और क्यूप्रिक क्लोराइड्स जैसे ऑक्सीकारक लवणों के साथ मिश्रित अम्ल प्रणालियों को सहन करता है।
तापीय और सूक्ष्म-संरचनात्मक स्थिरता: 500–900°C के बीच लंबे समय तक तापीय एक्सपोज़र के बाद भी इंटरग्रैन्युलर जंग का प्रतिरोध करता है।
बेहतर फॉर्मेबिलिटी और वेल्डेबिलिटी: सटीक CNC कार्य, वेल्डिंग और फॉर्मिंग के लिए उपयुक्त—न्यूनतम कार्बाइड सेंसिटाइज़ेशन या ग्रेन-बाउंड्री अटैक के साथ।
जंग प्रदर्शन: ASTM G31 के अनुसार 75% H₃PO₄ में जंग दरें <0.015 mm/वर्ष और नाइट्रिक + क्लोराइड मिश्रित अम्ल स्ट्रीम्स में <0.02 mm/वर्ष।
Hastelloy G-30 के लिए CNC मशीनीकरण की चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
मध्यम वर्क हार्डनिंग
C-सीरीज़ Hastelloys की तुलना में कम गंभीर होने के बावजूद, G-30 में सतह हार्डनिंग होती है जो टूल लाइफ और सतह गुणवत्ता को प्रभावित कर सकती है।
ऊष्मा संचय (हीट रिटेंशन)
सीमित तापीय चालकता कटिंग ज़ोन में ऊष्मा जमा करती है, जिससे टूल वियर तेज़ हो जाता है।
एज वियर और गॉलिंग
टूल एडहेज़न और सामग्री स्मियरिंग आयामी सटीकता कम कर सकती है, विशेषकर ड्राई या कम-दाब कूलेंट वातावरणों में।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | PVD-कोटेड कार्बाइड (K20–K30) या सिरेमिक इन्सर्ट्स | वर्क हार्डनिंग और तापीय लोड के प्रति अच्छा प्रतिरोध |
कोटिंग | AlTiN, TiAlCrN (3–5 µm) | हीट और वियर प्रतिरोध बढ़ाता है |
ज्योमेट्री | पॉज़िटिव रेक (10°–12°), होन किया हुआ एज रेडियस 0.03 mm | कटिंग प्रेशर और चिप एडहेज़न को न्यूनतम करता है |
कटिंग पैरामीटर (ISO 3685)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | DOC (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 15–22 | 0.20–0.30 | 2.0–3.5 | 90–120 |
फिनिशिंग | 25–35 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
मशीनीकृत Hastelloy G-30 भागों के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP 1150°C पर 100–200 MPa दाब का उपयोग करके कास्ट या AM भागों में थकान आयु बढ़ाता है और आंतरिक voids हटाता है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट में 1120°C पर सॉल्यूशन एनीलिंग शामिल है, ताकि मशीनीकरण और वेल्डिंग के बाद जंग-प्रतिरोध पुनर्स्थापित हो सके।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग में ERNiCrMo-3 फिलर का उपयोग न्यूनतम हीट इनपुट और नियंत्रित इंटरपास तापमान के साथ किया जाता है, जिससे जंग प्रदर्शन बना रहता है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग नाइट्रिक या सल्फर-आधारित रासायनिक वातावरणों में 850–1000°C के संपर्क में रहने वाले भागों के लिए आदर्श है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM टाइट ज्योमेट्री में ±0.005 mm तक सटीक फीचर डेफिनिशन और Ra <0.6 µm सक्षम बनाता है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग L/D >30:1 कॉन्फ़िगरेशन में सटीक बोर अलाइनमेंट और फिनिश सुनिश्चित करता है।
सामग्री परीक्षण और विश्लेषण
सामग्री परीक्षण में ASTM G31 इमर्शन टेस्ट, तन्य (E8), कठोरता (E18) और मेटालोग्राफिक निरीक्षण शामिल हैं।
Hastelloy G-30 घटकों के उद्योग अनुप्रयोग
उर्वरक उत्पादन
फॉस्फोरिक और नाइट्रिक एसिड प्रक्रियाओं में उपयोग होने वाली अम्ल-प्रतिरोधी पाइपिंग और टैंक्स।
पिकलिंग उपकरण
एसिड रीजेनेरेशन और पिकलिंग लाइन सर्कुलेशन सिस्टम्स के लिए CNC-मशीनीकृत भाग।
प्रदूषण नियंत्रण
स्क्रबर इंटर्नल्स, डक्ट्स और मिस्ट एलिमिनेटर्स जो गर्म अम्लीय गैसों और केमिकल स्लरीज़ को हैंडल करते हैं।
फार्मास्युटिकल और एग्रोकेमिकल
प्रोसेस वेसल्स, हीट एक्सचेंजर्स और मिक्सिंग सिस्टम्स के घटक, जिन्हें अल्ट्रा-हाई जंग प्रतिरोध और स्वच्छता की आवश्यकता होती है।
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