1. 253 MA και 654 SMO ταξινομούνται και τα δύο ως "σούπερ" κράματα, αλλά για εντελώς διαφορετικούς λόγους. Ποιες είναι οι θεμελιώδεις μεταλλουργικές ταξινομήσεις τους και ποια είναι τα βασικά στοιχεία κράματος που καθορίζουν την κατάσταση "σούπερ" τους;
Παρά το γεγονός ότι και οι δύο είναι ανοξείδωτοι χάλυβες, αυτά τα κράματα ανήκουν σε θεμελιωδώς διαφορετικές οικογένειες και είναι "σούπερ" για ξεχωριστούς σκοπούς.
253mA (UNS S30815): Αυτή είναι μια θερμότητα - ανθεκτικός ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας. Η κατάσταση "σούπερ" αναφέρεται στην ανώτερη αντοχή και την οξείδωση της σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες (έως και 1150 βαθμούς / 2100 βαθμούς στ). Η σύνθεσή του βασίζεται στο 18/10 CR - ni austenitic δομή, αλλά ενισχύεται με:
Cerium (CE) & Lanthanum (LA): Αυτά τα στοιχεία σπάνιων γαιών (Rees) είναι το κλειδί. Βελτιώνουν δραματικά την προσκόλληση και τη σταθερότητα της προστατευτικής κλίμακας οξειδίου του χρωμίου υπό θερμική κύκληση, εμποδίζοντας την αποσύνθεση (απομάκρυνση).
Υψηλό πυρίτιο (SI) & άζωτο (N): Το πυρίτιο ενισχύει περαιτέρω την αντοχή στην οξείδωση, ενώ το άζωτο δρα ως ένα ισχυρό στερεό διάλυμα ενισχυτικό, παρέχοντας υψηλό δωμάτιο και αυξημένη αντοχή θερμοκρασίας.
Μέτρια άνθρακα (C): Ο άνθρακας παρέχει υψηλή ισχύ- μέσω σχηματισμού καρβιδίου.
654 SMO (UNS S32654): Πρόκειται για Super - Austenitic ανοξείδωτο χάλυβα. Η κατάσταση του "σούπερ" υποδηλώνει την υπερθετική της αντίσταση στη διάβρωση και στη διάβρωση της σχισμής σε επιθετικά υδατικά περιβάλλοντα, ιδιαίτερα εκείνα που περιέχουν χλωρίδια. Η σύνθεσή του ορίζεται από ακραίο κράμα:
Υψηλό χρωμίου (Cr ~ 24%), νικέλιο (Ni ~ 22%), μολυβδαινικό (MO ~ 7,3%): Αυτή η τριάδα παρέχει μια γραμμή βάσης εξαιρετικής αντοχής στη διάβρωση.
Very High Nitrogen (N ~0.5%): This is an extraordinary amount. Nitrogen is a powerful austenite stabilizer (allowing the high Cr/Mo content) and a phenomenal strengthener. Most critically, it synergizes with Molybdenum to drastically elevate the Pitting Resistance Equivalent Number (PREN >50).
Χαλκός (Cu) & μαγγάνιο (MN): Η αντίσταση στο θειικό οξύ και το μαγγάνιο βοηθά στη διάλυση της υψηλής περιεκτικότητας σε άζωτο.
2. Οι εφαρμογές τους είναι μια μελέτη στα αντίθετα. Ποια είναι τα πρωταρχικά περιβάλλοντα υπηρεσιών που δικαιολογούν την επιλογή των 253mA πάνω από τους τυπικούς ανοξείδωτους χάλυβες όπως 309 ή 310, και αντιστρόφως, όταν είναι 654 SMO που καθορίζεται πάνω από το χαμηλότερο - βαθμολογία Austenitics ή Duplex χάλυβες;
Η επιλογή οδηγείται από τον κυρίαρχο μηχανισμό υποβάθμισης: θερμοκρασία για 253mA και διάβρωση για 654 SMO.
Δικαιολογώντας 253mA (Υψηλή - Εφαρμογές θερμοκρασίας):
Ένας μηχανικός θα καθορίζει 253mA πάνω από 309/310 όταν η εφαρμογή περιλαμβάνει κυκλική θέρμανση και ψύξη σε μια οξειδωτική ατμόσφαιρα. Τα τυποποιημένα κράματα σχηματίζουν κλίμακες οξειδίου που σπάζουν και σπαρώνουν κατά τη διάρκεια της θερμικής κύκλησης, οδηγώντας σε προοδευτική απώλεια μετάλλων . 253 Τα στοιχεία σπάνιων γαιών της MA εξασφαλίζουν ότι η κλίμακα παραμένει άθικτη, παρέχοντας μακρά προστασία -.
Ειδικές εφαρμογές: Εξοπλισμός επεξεργασίας ορυκτών (π.χ., ζώνες πυροσυσσωμάτωσης, εξαρτήματα θερμικής επεξεργασίας όπως ακτινοβολούμενες σωλήνες, κυλίνδρους και muffles), αντιδραστήρες πυρόλυσης, έπιπλα κεραμικού κλιβάνου και συστατικά σε συστήματα καύσης αεριοστροβίλων.
Δικαιολογώντας 654 SMO (υδατικές εφαρμογές διάβρωσης):
654 SMO καθορίζεται όταν τα πρότυπα 316L, 6mo austenitics (όπως 254 SMO), ή ακόμα και οι χάλυβες διπλής όψης (όπως 2205) αποτυγχάνουν λόγω της τοπικής διάβρωσης ή της διάβρωσης της σχισμής.
Ειδικές εφαρμογές: Θαλάσσια υδάτινα - Ψύλλοι εναλλάκτες θερμότητας και συμπυκνωτές σε ισχύ και χημικά φυτά, υπεράκτιες σωληνώσεις πετρελαίου και φυσικού αερίου και ομφαλέες, επεξεργασία καυσαερίων (2}} με βάση τη διαδικασία.
3. Η κατασκευή, ειδικά η συγκόλληση, παρουσιάζει σημαντικές προκλήσεις και για τα δύο κράματα. Ποιος είναι ο πρωταρχικός μεταλλουργικός κίνδυνος κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης για καθένα και ποιες συγκεκριμένες διαδικασίες και αναλώσιμα έχουν εντολή να εξασφαλιστεί η ακεραιότητα;
Οι προκλήσεις συγκόλλησης αντιτίθενται διαμετρικά λόγω των διαφορετικών μικροδομών τους.
Συγκόλληση 253mA:
Πρωτογενής κίνδυνος: καυτή ρωγμή (ρωγμή στερεοποίησης). Η πλήρως ωστενιτική μικροδομή έχει υψηλό συντελεστή θερμικής διαστολής και χαμηλή στερεοποίηση, καθιστώντας την επιρρεπή σε ρωγμές καθώς στερεοποιείται η πισίνα συγκόλλησης.
Στρατηγική μετριασμού:
Αναλώσιμο: Χρησιμοποιήστε ένα microstructure -} που καταθέτει ένα duplex (austenite - ferrite) microstructure. Μια κοινή επιλογή είναι το Ernicr - 3 (κράμα 82) με βάση το πλήρες νικέλιο. Αυτό εισάγει μια μικρή ποσότητα φερρίτη στο μέταλλο συγκόλλησης, το οποίο διαλύει τις ακαθαρσίες του θείου και του φωσφόρου και παρέχει μεγαλύτερη αντίσταση στη ρωγμή.
Διαδικασία: Χρησιμοποιήστε εισροή χαμηλής θερμότητας, στενές σφαιρίδια συγκόλλησης και διατηρήστε μια χαμηλή θερμοκρασία διαστολής για να ελαχιστοποιήσετε τη συνολική έκθεση στη θερμότητα και να ελέγξετε τη μικροδομή μετάλλων συγκόλλησης.
Συγκόλληση 654 SMO:
Πρωτογενής κίνδυνος: σχηματισμός δευτερογενών φάσεων και απώλεια αντίστασης στη διάβρωση. Το ακραίο περιεχόμενο κράματος, ειδικά το πολύ υψηλό άζωτο, καθιστά το κράμα εξαιρετικά επιρρεπή σε κατακρημνίσεις νιτρίδων (π.χ., Cr₂n) και διαμεταλλικές φάσεις (π.χ. Sigma, Chi) στη ζέστη {{5} που επηρεάζεται από την ζώνη (HAZ) αν ψύχεται πολύ αργά μέσω του κρίσιμου εύρους 600-1000 βαθμού.
Στρατηγική μετριασμού:
Αναλώσιμη: Χρησιμοποιήστε ένα πολύ πάνω από - κράμα νικελίου - βασισμένο σε μέταλλο πλήρωσης, όπως ErnicRMO-3 (κράμα 625) ή ErnicRMO-13 (Alloy 59). Αυτό εξασφαλίζει ότι το μέταλλο συγκόλλησης έχει επαρκή CR, MO και N ανοχή για να αντισταθεί στη μικροσυστοιχία και να διατηρήσει την αντίσταση στη διάβρωση.
Διαδικασία: Χρησιμοποιήστε υψηλές εισροές θερμότητας και αργούς ρυθμούς ψύξης. Αυτό είναι το αντίθετο του 253mA. Ο στόχος είναι να αποφευχθεί γρήγορα το κρίσιμο εύρος θερμοκρασίας, εμποδίζοντας τον χρόνο - εξαρτώμενη βροχόπτωση. Πίσω - Η εκκαθάριση με αργόν είναι απαραίτητη για την πρόληψη της οξείδωσης στην πλευρά της ρίζας.
4. Από την άποψη της τεχνικής προμήθειας, ποιες είναι οι δύο πιο κρίσιμες δοκιμές διασφάλισης ποιότητας για να ζητήσουν 654 SMO για να εξασφαλίσουν ότι θα εκτελέσει όπως αναμένεται σε ένα σοβαρό περιβάλλον χλωριούχου;
Η απλή επαλήθευση της χημείας είναι ανεπαρκής. Δύο επιδόσεις - βασισμένες σε δοκιμές είναι κρίσιμες:
Δοκιμή διάβρωσης (IGC) μετά από ευαισθητοποίηση: Το υλικό πρέπει να δοκιμάζεται σύμφωνα με ένα πρότυπο όπως η μέθοδος ASTM G28 Α (δοκιμή Streicher). Βασικά, το δείγμα δοκιμής πρέπει πρώτα να υποβληθεί σε μια σκόπιμη θερμική επεξεργασία ευαισθητοποίησης (π.χ. 700 βαθμοί για 30 λεπτά) που έχει σχεδιαστεί για να καθορίζει τις επιβλαβείς φάσεις. Μετά από αυτή τη θεραπεία, το δείγμα πρέπει να παρουσιάζει χαμηλό ρυθμό διάβρωσης, αποδεικνύοντας ότι η πραγματική θερμότητα του υλικού είναι ανθεκτική στον σχηματισμό αυτών των επιζήμιων φάσεων κατά τη συγκόλληση ή την ακούσια θερμική επεξεργασία.
Κρίσιμη θερμοκρασία σχισμής (CPT) ή/και κρίσιμη θερμοκρασία ρωγμών (CCT): Το υλικό πρέπει να δοκιμάζεται σύμφωνα με το ASTM G48 (δοκιμή χλωριούχου σίδηρο) για τον προσδιορισμό του CPT και CCT. Για το 654 SMO, το CPT θα πρέπει να είναι πολύ πάνω από 50 μοίρες (συχνά> 70 μοίρες), και το CCT, ενώ χαμηλότερο, θα πρέπει να είναι σημαντικά υψηλότερο από αυτό των τυποποιημένων κραμάτων 6mo. Αυτά τα ποσοτικά δεδομένα παρέχουν άμεσες αποδείξεις ότι το υλικό θα αντισταθεί στη διάβρωση της διάβρωσης και της διάβρωσης της ρωγμής στη θερμοκρασία της προβλεπόμενης υπηρεσίας.
5. Από οικονομική άποψη, αυτά είναι υλικά υψηλής ποιότητας. Πέρα από την απλή διάβρωση ή την αντίσταση στη θερμοκρασία, ποια άλλα πλεονεκτήματα της μηχανικής μπορούν να δικαιολογήσουν το υψηλό αρχικό κόστος τους, οδηγώντας σε χαμηλότερο συνολικό κόστος ιδιοκτησίας;
Η δικαιολογία προέρχεται από ανώτερες μετρήσεις απόδοσης που επηρεάζουν ολόκληρο τον κύκλο ζωής του έργου:
Για 253mA:
Υψηλότερη επιτρεπόμενη τάση σχεδιασμού σε θερμοκρασία: Η υψηλή αντοχή του σε αυξημένες θερμοκρασίες επιτρέπει το σχεδιασμό λεπτότερων στοιχείων - τοίχο, μειώνοντας το βάρος και το κόστος του υλικού. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ελαφρύτερες δομές υποστήριξης και λιγότερη ενέργεια που απαιτείται για τη θέρμανση.
Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και μειωμένο χρόνο διακοπής: Τα εξαρτήματα διαρκούν σημαντικά μεγαλύτερη σε κυκλική θερμική υπηρεσία, μειώνοντας τη συχνότητα των διακοπών για αντικατάσταση. Το κόστος διακοπής του κόστους παραγωγής συχνά ασχολείται με το κόστος του υλικού.
Για 654 SMO:
Οι λεπτότεροι τοίχοι και η εξοικονόμηση βάρους: η πολύ υψηλή αντοχή της απόδοσης (~ 550 MPa) επιτρέπει τα δοχεία πίεσης και τις σωληνώσεις να σχεδιάζονται με λεπτότερους τοίχους σε σύγκριση με τα τυποποιημένα ωστενίτια όπως 316L, εξοικονομώντας βάρος και όγκο υλικού.
Εξάλειψη της καταστροφικής αποτυχίας: Το κόστος μιας ενιαίας διαρροής ή αποτυχίας σε μια υπεράκτια, χημική ή FGD εργοστάσιο - λόγω περιβαλλοντικής βλάβης, περιστατικών ασφαλείας και χαμένη παραγωγή - μπορεί να είναι αστρονομικό . 654 SMO κοντά στην ασυλία του χλωριούχου-.
Χρησιμοποιήστε με επιθετικό νερό ψύξης: επιτρέπει τη χρήση θαλασσινού νερού ή υφάλμυρου νερού ως μέσο ψύξης χωρίς φόβο αποτυχίας, εξαλείφοντας την ανάγκη για ακριβά εργοστάσια επεξεργασίας νερού ή εναλλάκτες θερμότητας τιτανίου.
