Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της χρήσης κραμάτων με βάση το νικέλιο- για σωλήνες υπερθερμαντήρα λέβητα σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς;
1.1 Εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες υψηλής- θερμοκρασίας
Υψηλή αντοχή σε ερπυσμό και ρήξη: Τα κράματα με βάση το νικέλιο-(π.χ. Inconel 625, Hastelloy X) βασίζονται σε ενισχυτικά στοιχεία στερεού διαλύματος (Cr, Mo, W) και φάσεις ενίσχυσης της καθίζησης ( ', '') για την αναστολή της κίνησης εξάρθρωσης σε υψηλές θερμοκρασίες. Η διάρκεια ρήξης ερπυσμού τους στις 650 μοίρες και στα 100 MPa μπορεί να υπερβεί τις 10.000 ώρες, που είναι 3-5 φορές μεγαλύτερη από αυτή των ανθεκτικών στη θερμότητα μαρτενσιτικών χάλυβων. Αυτό αποτρέπει την πρόωρη έκρηξη του σωλήνα που προκαλείται από παραμόρφωση ερπυσμού υπό μακροπρόθεσμη πίεση υψηλής-θερμοκρασίας{-.
Καλή αντοχή στη θερμική κόπωση: Κατά την εκκίνηση-και τον τερματισμό λειτουργίας των μονάδων θερμικής ισχύος, οι σωλήνες υπερθερμαντήρα υφίστανται κυκλική θέρμανση και ψύξη, με αποτέλεσμα θερμική κόπωση. Ο χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής και η υψηλή θερμική αγωγιμότητα των κραμάτων με βάση το νικέλιο- μειώνουν τη συσσώρευση θερμικής καταπόνησης, βελτιώνοντας σημαντικά την αντίσταση στο ράγισμα λόγω θερμικής κόπωσης.
1.2 Ανώτερη αντίσταση στη διάβρωση και την οξείδωση
Αντοχή στην οξείδωση σε υψηλές{0} θερμοκρασίες: Τα κράματα με βάση το νικέλιο σχηματίζουν ένα πυκνό, προσκολλημένο προστατευτικό φιλμ Cr2O3 στην επιφάνεια σε υψηλές θερμοκρασίες, το οποίο εμποδίζει αποτελεσματικά την εισχώρηση οξυγόνου και διαβρωτικών μέσων. Ακόμη και στους 700 βαθμούς, ο ρυθμός οξείδωσης είναι μικρότερος από 0,01 mm/έτος, πολύ χαμηλότερος από αυτόν των παραδοσιακών{4} ανθεκτικών στη θερμότητα χάλυβων.
Αντοχή στη διάβρωση από καυσαέρια και τέφρα: Τα καυσαέρια στις θερμοηλεκτρικές μονάδες περιέχουν SO2, HCl και άλατα αλκαλιμετάλλων (π.χ. Na2SO4, K2SO4). Αυτές οι ουσίες αντιδρούν με την επιφάνεια του σωλήνα για να σχηματίσουν ευτηκτική χαμηλού-σημείου τήξης-, προκαλώντας διάβρωση υψηλής- θερμοκρασίας και διάβρωση τέφρας. Κράματα με βάση το νικέλιο-με υψηλή περιεκτικότητα σε Mo και W μπορούν να αντισταθούν στη διάβρωση αυτών των διαβρωτικών μέσων, αποφεύγοντας το άνοιγμα και τη λέπτυνση του τοιχώματος του σωλήνα.
1.3 Ισχυρή δομική σταθερότητα
Τα κράματα με βάση το νικέλιο-διατηρούν μια σταθερή κρυσταλλική δομή με όψη-κεντρικά κυβικά (FCC) στο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας των υπερθερμαντήρων, χωρίς να υφίστανται εύθραυστους μετασχηματισμούς φάσης (π.χ. μαρτενσιτικός μετασχηματισμός) που συμβαίνουν σε ορισμένους{{4} ανθεκτικούς στη θερμότητα χάλυβες. Αυτό εξασφαλίζει σταθερές μηχανικές ιδιότητες κατά τη διάρκεια-μακροχρόνιας υπηρεσίας.
Ιχνοστοιχεία όπως το Ti και το Nb στο κράμα σχηματίζουν σταθερά καρβίδια, τα οποία καρφώνουν τα όρια των κόκκων και εμποδίζουν τη χονδροποίηση των κόκκων σε υψηλές θερμοκρασίες, ενισχύοντας περαιτέρω τη δομική σταθερότητα των σωλήνων.
1.4 Εκτεταμένη διάρκεια ζωής και μειωμένο κόστος συντήρησης
Η διάρκεια ζωής των σωλήνων υπερθερμαντήρων από κράμα-με βάση το νικέλιο μπορεί να φτάσει τα 20-30 χρόνια, που είναι διπλάσια από αυτή των παραδοσιακών-ανθεκτικών στη θερμότητα σωλήνων από χάλυβα (10-15 χρόνια). Αυτό μειώνει τη συχνότητα αντικατάστασης σωλήνα και το χρόνο διακοπής λειτουργίας της μονάδας.
Η εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση ελαχιστοποιεί τους κινδύνους λέπτυνσης του τοιχώματος των σωλήνων και διαρροών, μειώνοντας το κόστος συντήρησης του συστήματος λέβητα και βελτιώνοντας τη λειτουργική αξιοπιστία των θερμοηλεκτρικών σταθμών.
2. Ποια κράματα με βάση το νικέλιο-είναι κατάλληλα για σωλήνες υψηλής-θερμοκρασίας και υψηλής-πίεσης στην πετροχημική βιομηχανία;
2.1 Inconel 625 – Ιδανικό για γενικές συνθήκες υψηλής-θερμοκρασίας και υψηλής{3}}διαβρωτικής πίεσης
Σύνθεση κλειδιού: Ni-Cr-Mo-κράμα Nb με 21% Cr, 9% Mo και 3,6% Nb.
Βασικά πλεονεκτήματα: Συνδυάζει εξαιρετικό αποτέλεσμα ενίσχυσης στερεού διαλύματος και αντοχή στη διάβρωση. Έχει ισχυρή αντοχή στη διάβρωση με διάβρωση, στη διάβρωση με ρωγμές και στη διάβρωση λόγω καταπόνησης (SCC) σε μέσα που περιέχουν χλωριούχο-. Το στοιχείο Nb σχηματίζει σταθερά καρβίδια, ενισχύοντας την αντοχή σε υψηλές-θερμοκρασίες και τη δομική σταθερότητα. Μπορεί να λειτουργήσει σταθερά σε θερμοκρασίες έως και 980 μοίρες και είναι κατάλληλος για σωλήνες υψηλής-πίεσης σε συστήματα αποθείωσης καυσαερίων (FGD) και μονάδες υδρογονοπυρόλυσης.
Τυπικές εφαρμογές: Σωλήνες εξόδου αντιδραστήρα υδρογονοπυρόλυσης πετροχημικών, σωλήνες κλιβάνου αναμόρφωσης και αγωγοί ατμού υψηλής- θερμοκρασίας.
2.2 Hastelloy X – Προτιμάται για εξαιρετικά-υψηλές-οξειδωτικά περιβάλλοντα θερμοκρασίας
Σύνθεση κλειδιού: Ni-Cr-Co-Κράμα Mo με 22% Cr, 9% Mo και 18% Co.
Βασικά πλεονεκτήματα: Εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση σε υψηλές-θερμοκρασίες και αντοχή στη θερμική κόπωση. Μπορεί να διατηρήσει καλές μηχανικές ιδιότητες σε περιβάλλοντα οξειδωτικών καυσαερίων στους 1000 βαθμούς και έχει εξαιρετική συγκολλησιμότητα. Η υψηλή περιεκτικότητα σε Co βελτιώνει την αντίσταση ερπυσμού του κράματος σε ακραίες θερμοκρασίες, καθιστώντας το κατάλληλο για σωλήνες σε κλιβάνους θέρμανσης υψηλής θερμοκρασίας και κλιβάνους πυρόλυσης.
Τυπικές εφαρμογές: Σωλήνες ακτινοβολίας κλιβάνου πυρόλυσης αιθυλενίου, αγωγοί καυσαερίων υψηλής θερμοκρασίας σε πετροχημικές μονάδες.
2.3 Hastelloy C276 – Βέλτιστο για διαβρωτικά περιβάλλοντα υψηλής-θερμοκρασίας και υψηλής{3}}πίεσης
Σύνθεση κλειδιού: Κράμα Ni-Cr-Mo-W με 15,5% Cr, 16% Mo και 4% W.
Βασικά πλεονεκτήματα: Γνωστό ως «καθολικό κράμα ανθεκτικό στη διάβρωση-», έχει εξαιρετική αντοχή στη μείωση και την οξείδωση μικτών οξέων, καθώς και στη διάβρωση ιόντων χλωρίου. Μπορεί να αντέξει τη διάβρωση του υδρόθειου, του θειικού οξέος και των οργανικών οξέων σε περιβάλλοντα υψηλής-θερμοκρασίας και υψηλής{3}}πίεσης. Είναι κατάλληλο για σωλήνες σε διεργασίες με ισχυρή διάβρωση και υψηλή πίεση, όπως μονάδες ανάκτησης θείου και συστήματα επεξεργασίας όξινων αερίων.
Τυπικές εφαρμογές: Αγωγοί μεταφοράς αερίου πετροχημικού οξέος, σωλήνες μονάδας αλκυλίωσης θειικού οξέος.
2.4 Inconel 718 – Κατάλληλο για περιβάλλοντα υψηλής-θερμοκρασίας και υψηλής{3}}πίεσης που απαιτούν υψηλή αντοχή
Σύνθεση κλειδιού: Ni-Cr-Fe-κράμα Nb με 19% Cr, 5% Nb και 3% Mo.
Βασικά πλεονεκτήματα: Βασιζόμενος στην ενίσχυση '' φάσης καθίζησης, έχει εξαιρετικά-υψηλή αντοχή εφελκυσμού (πάνω από 1300 MPa) και αντοχή διαρροής σε μεσαίες θερμοκρασίες (400–650 μοίρες). Έχει επίσης καλή αντίσταση στη διάβρωση, καθιστώντας το κατάλληλο για σωλήνες υψηλής-θερμοκρασίας και υψηλής-πίεσης που πρέπει να φέρουν μεγάλη μηχανική καταπόνηση Ανθεκτικό σε ρωγμές λόγω διάβρωσης και παραμόρφωση ερπυσμού.
Τυπικές εφαρμογές: Σωλήνες έγχυσης υψηλής-πίεσης σε εξοπλισμό πετροχημικών φρεατίων, αγωγοί υψηλής-θερμοκρασίας και υψηλής-πίεσης σε υπεράκτιες πλατφόρμες πετρελαίου.
