Ποια κράματα με βάση το νικέλιο-προτιμώνται για έντονα διαβρωτικές συνθήκες εργασίας στη χημική βιομηχανία;
1. Κράματα σειράς Hastelloy C - (διάλυμα - ενισχυμένο νικέλιο - μολυβδαίνιο - κράματα χρωμίου)
Βασικά πλεονεκτήματα: Αυτά τα κράματα περιέχουν υψηλή περιεκτικότητα σε Mo (15% - 16%) και Cr (15% - 22%), με προστιθέμενη μικρή ποσότητα W. Παρουσιάζουν εξαιρετική αντοχή σεδιάβρωση διάτρησης, διάβρωση ρωγμών και διακοκκώδη διάβρωση, ειδικά για μέσα που περιέχουν χλωρίδιο - και οξειδωτικά - αναγωγικά οξέα (π.χ. θειικό οξύ + υδροχλωρικό οξύ, θειικό οξύ + νιτρικό οξύ). Το Hastelloy C276 είναι γνωστό ως «καθολικό κράμα ανθεκτικό στη διάβρωση -» και μπορεί να αντισταθεί στη διάβρωση από υγρό χλώριο, υποχλωριώδες και διάφορα οργανικά οξέα.
2. Κράματα σειράς Hastelloy B - (κράματα νικελίου - μολυβδαινίου)
Βασικά πλεονεκτήματα: Το υψηλό περιεχόμενο Mo (26% - 28%) τους δίνειεξαιρετική αντοχή στα αναγωγικά οξέα, ιδιαίτερα υδροχλωρικό οξύ όλων των συγκεντρώσεων και θερμοκρασιών (εκτός από τις οξειδωτικές ακαθαρσίες όπως ιόντα σιδήρου και ιόντα χαλκού). Είναι σχεδόν άνοσα στη διάβρωση σε αραιό και πυκνό υδροχλωρικό οξύ σε θερμοκρασία δωματίου έως μεσαίες θερμοκρασίες.Περιορισμοί: Χαμηλή αντοχή σε οξειδωτικά μέσα. διαβρώνεται εύκολα σε νιτρικό οξύ ή αναμεμειγμένα οξέα με οξειδωτικά.
3. Inconel 625 (διάλυμα - ενισχυμένο νικέλιο - χρώμιο - κράμα νιοβίου)
4. Monel 400 (νικέλιο - κράμα χαλκού)
Περίληψη της αρχής της επιλογής
Γιαοξειδωτική - μείωση μεικτών διαβρωτικών μέσων: Δώστε προτεραιότητα στο Hastelloy C276/C22.
Γιαπεριβάλλοντα καθαρού αναγωγικού οξέος (υδροχλωρικό οξύ).: Επιλέξτε Hastelloy B2/B3.
Γιασυνθήκες υψηλής - θερμοκρασίας + διαβρωτικής + μηχανικής καταπόνησης: Επιλέξτε Inconel 625.
Γιαυδροφθορικό οξύ και αλκαλικά μέσα: Το Monel 400 είναι η βέλτιστη επιλογή.
Ποιες είναι οι απαιτήσεις για την εφαρμογή κραμάτων με βάση το νικέλιο - σε εξαρτήματα πυρηνικών αντιδραστήρων;
1. Απαιτήσεις αντοχής στη διάβρωση
Αντοχή στην ομοιόμορφη διάβρωση: Ο ρυθμός διάβρωσης στο ψυκτικό υγρό του αντιδραστήρα πρέπει να είναι μικρότερος από 0,01 mm/έτος για να διασφαλιστεί μεγάλη διάρκεια ζωής - (συνήθως πάνω από 40 χρόνια).
Αντοχή σε τοπική διάβρωση: Πρέπει να έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση με λακκούβες, στη διάβρωση με ρωγμές και στη διάβρωση λόγω καταπόνησης (SCC). Η διάβρωση λόγω καταπόνησης που προκαλείται από ιόντα χλωρίου και νερό υψηλής θερμοκρασίας/υψηλής πίεσης είναι μια κύρια κατάσταση αστοχίας των εξαρτημάτων του αντιδραστήρα, επομένως κράματα όπως το Inconel 690 και το Hastelloy X επιλέγονται για την υψηλή περιεκτικότητά τους σε Cr (πάνω από 20%) για να σχηματίσουν ένα πυκνό παθητικό φιλμ.
Αντοχή στη διακοκκώδη διάβρωση: Αποφύγετε την ευαισθητοποίηση του κράματος (η καθίζηση καρβιδίων πλούσιων σε Cr - στα όρια των κόκκων οδηγεί σε εξάντληση του Cr σε παρακείμενες περιοχές). Για παράδειγμα, το Inconel 690 έχει χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (< 0.03%) and is stabilized with Ti/Nb to prevent intergranular corrosion.
2. Απαιτήσεις μηχανικής απόδοσης υψηλής θερμοκρασίας -
Υψηλή αντοχή εφελκυσμού και αντοχή διαρροής: Στη θερμοκρασία λειτουργίας (300 - 650 βαθμοί ), η αντοχή διαρροής θα πρέπει να διατηρείται σε μεγαλύτερη από 200 MPa για να αντέχει στην πίεση του ψυκτικού και στη δομική καταπόνηση.
Εξαιρετική αντοχή σε ερπυσμό: Η παραμόρφωση ερπυσμού είναι η κύρια μορφή αστοχίας εξαρτημάτων υπό μακροχρόνια - υψηλή - καταπόνηση θερμοκρασίας. Τα κράματα με βάση το νικέλιο - (π.χ. Inconel 718, Waspaloy) βασίζονται στην κατακρήμνιση των φάσεων ' και '' για την αναστολή της κίνησης της εξάρθρωσης και η διάρκεια ρήξης ερπυσμού τους στις 600 μοίρες και στα 100 MPa θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 10.000 ώρες.
Καλή αντοχή στην κόπωση: Τα στοιχεία του αντιδραστήρα υπόκεινται σε κυκλική καταπόνηση που προκαλείται από την εκκίνηση -, τον τερματισμό λειτουργίας και τις αλλαγές φορτίου. Το κράμα πρέπει να έχει υψηλή αντοχή σε κόπωση για να αποφευχθεί το ράγισμα λόγω κόπωσης.
3. Απαιτήσεις αντίστασης στην ακτινοβολία
Αντοχή στην ευθραυστότητα της ακτινοβολίας: Η ακτινοβολία νετρονίων θα προκαλέσει τον σχηματισμό ελαττωμάτων όπως κενές θέσεις και εξαρθρώσεις στο πλέγμα του κράματος, οδηγώντας σε αύξηση της σκληρότητας και μείωση της σκληρότητας (ευθραυστότητα). Το κράμα θα πρέπει να έχει χαμηλή περιεκτικότητα σε στοιχεία ακαθαρσίας (όπως P, S) και να βελτιστοποιείται μέσω θερμικής επεξεργασίας για μείωση της ευαισθησίας στην ευθραυστότητα της ακτινοβολίας.
Αντοχή στην ακτινοβολία οίδημα που προκαλείται από -: Η μακροπρόθεσμη - ακτινοβολία νετρονίων θα προκαλέσει ατομική μετατόπιση, οδηγώντας σε διόγκωση όγκου του κράματος (διόγκωση). Για τα στοιχεία του αντιδραστήρα ταχέων νετρονίων, ο ρυθμός διόγκωσης του κράματος σε ροή νετρονίων 10²² n/cm² θα πρέπει να είναι μικρότερος από 5% για να διασφαλιστεί η δομική ακεραιότητα.
4. Απαιτήσεις απόδοσης και αξιοπιστίας της διαδικασίας
Συγκολλησιμότητα: Τα περισσότερα εξαρτήματα του αντιδραστήρα συναρμολογούνται με συγκόλληση. Το κράμα πρέπει να έχει καλή συγκολλησιμότητα και η ένωση συγκόλλησης πρέπει να έχει την ίδια αντοχή στη διάβρωση και μηχανική απόδοση με το βασικό μέταλλο. Για παράδειγμα, το Inconel 690 χρησιμοποιείται ευρέως ως σωλήνες γεννήτριας ατμού λόγω της εξαιρετικής συγκολλητικότητας και της μη θερμικής επεξεργασίας μετά την συγκόλληση -.
Σταθερότητα χημικής σύνθεσης: Ελέγξτε αυστηρά την περιεκτικότητα σε ιχνοστοιχεία (π.χ. B, Cd, τα οποία είναι απορροφητές νετρονίων) για να αποφύγετε την επίδραση της κατανομής ροής νετρονίων στον πυρήνα του αντιδραστήρα. Η περιεκτικότητα σε επιβλαβή στοιχεία (όπως Pb, Bi) πρέπει να είναι μικρότερη από 10 ppm για να αποφευχθεί η θερμή διάβρωση.
