1. Lydinys 825 (UNS N08825) yra specialiai sukurtas stipriai korozinei aplinkai. Koks yra pagrindinis legiruojamųjų elementų „trigubas aljansas“, užtikrinantis atsparumą redukuojančioms rūgštims, oksiduojančioms cheminėms medžiagoms ir vietiniam chlorido poveikiui, ir koks yra kiekvieno iš jų specifinis vaidmuo?
Alloy 825 atsparumas korozijai sukurtas remiantis tvirtu, sinergišku nikelio, chromo ir molibdeno deriniu, dažnai vadinamu „trigubu aljansu“.
Nikelis (~40%): žiniasklaidos mažinimo fondas.
Vaidmuo: nikelis užtikrina būdingą atsparumą redukuojančioms rūgštims, tokioms kaip sieros ir fosforo rūgštis, o svarbiausia – chlorido įtempių korozijos įtrūkimams (Cl-SCC). Jo paviršiaus -centruota kubinė (FCC) struktūra išlieka lanksti ir atspari įtrūkimų plitimui chloridinėje aplinkoje, kur austenitiniai nerūdijantys plienai (304, 316) trapūs ir katastrofiškai genda.
Chromas (~21,5%): gynėjas nuo oksidacinių sąlygų.
Vaidmuo: Chromas yra pagrindinis elementas, formuojantis stabilų, apsauginį pasyvų chromo oksido (Cr₂O₃) sluoksnį ant paviršiaus. Ši plėvelė yra stabili oksiduojančioje aplinkoje, pvz., azoto rūgštyje, karštuose tirpaluose, kuriuose yra geležies arba vario jonų, ir esant orui ar deguoniui. Tai pirmoji gynybos linija nuo bendros korozijos ir oksidacijos.
Molibdenas (~3%): vietinės korozijos specialistas.
Vaidmuo: Molibdenas labai pagerina atsparumą duobių ir plyšių korozijai tirpaluose, kurių sudėtyje yra chlorido{0}}jonų-. Tai padidina pasyvios plėvelės stabilumą šiose agresyviose, lokalizuotose aplinkose. Cr ir Mo derinys suteikia lydiniui 825 didelį atsparumo įdubimams ekvivalentinį skaičių (PREN > 30), todėl jis tinka sūrokam vandeniui, jūros vandeniui ir cheminių procesų srautams su chloridais.
Be to, lydinyje 825 yra ~2,2% vario, kuris dar labiau padidina jo atsparumą sieros rūgščiai, ir titano, kad suvirinimo metu stabilizuotųsi nuo įjautrinimo.
2. Incoloy 800/800H/800HT garsėja savo tvirtumu ir stabilumu aukštoje-temperatūroje. Nors jame yra mažiau molibdeno nei 825 lydinyje, dėl kokios konkrečios legiravimo strategijos ir dėl to atsirandančios mikrostruktūrinės savybės jis yra tinkamiausias pasirinkimas šilumokaičio vamzdžiams perkaitintuose garuose, terminio krekingo ir reformavimo įrenginiuose?
„Incoloy 800“ serijoje taikoma kitokia strategija: kieto -tirpalo stiprinimas ir kontroliuojamas kritulių kiekis, užtikrinantis atsparumą šliaužimui aukštoje-temperatūroje, o ne kovoti su skystos fazės{3}} korozija.
Legiravimo strategija: geležies-nikelio-chromo balansas.
Pagrindas yra subalansuota Fe-Ni-Cr matrica (~32Ni-21Cr-bal Fe), užtikrinanti stabilią austenitinę struktūrą ir gerą atsparumą oksidacijai.
Svarbiausi 800H/800HT klasių skirtumai yra kontroliuojamas anglies ir aliuminio/titano lygis.
Gaunama mikrostruktūrinė savybė: Valkšnumo stiprumas.
„Incoloy 800H“ turi kontroliuojamą anglies kiekį (0,05–0,10 %) ir turi būti atkaitintas tirpalu aukštesnėje nei 2100 °F (1150 laipsnių) temperatūroje, kad ASTM grūdelių dydis būtų 5 arba stambesnis.
Incoloy 800HT papildo Al+Ti kiekio reikalavimus (0,85-1,20%).
Mechanizmas: esant aukštai temperatūrai, anglis ir Al/Ti sudaro smulkią, stabilią karbidų ir gama{0}}pirminio [ '] nuosėdų dispersiją austenitinėje matricoje. Šios nuosėdos veikia kaip stiprios kliūtys kilti į dislokaciją ir grūdų ribas slysti-pagrindiniams šliaužimo deformacijos mechanizmams. Tai suteikia 800H/HT rūšims išskirtinį stiprumą ir atsparumą deformacijai esant mechaninei apkrovai, kai temperatūra dažnai viršija 1000 laipsnių F (540 laipsnių) ir iki 1300 laipsnių F (705 laipsnių).
825 lydinys be šio specifinio stiprinimo mechanizmo tokiomis sąlygomis greitai prarastų stiprumą ir šliaužtų. Todėl aukštos{2}}temperatūros ir aukšto slėgio dujų paslaugoms pirmenybė teikiama „Incoloy 800H/HT“, o „Alloy 825“ pasirenkamas žemesnės-temperatūros vandens korozijai.
3. Šilumokaičio vamzdžių pluoštas turi būti pagamintas suvirinant vamzdžius į vamzdžio lakštą. Koks yra 825 lydinio paketo pagrindinis suvirinimu-susijęs korozijos gedimo mechanizmas ir kaip lydinyje esantis titano kiekis ir mažai anglies dioksido išskiriančių ar stabilizuotų metalų užpildymas apsaugo nuo to?
Pagrindinis suvirinimu{0}}susijęs gedimo mechanizmas yra Weld Decay arba Knife{1}}Line Attack (KLA), tarpkristalinės korozijos formos karščio{2}}paveiktoje zonoje (HAZ).
Mechanizmas: jautrinimas.
Suvirinimo metu HAZ įkaista iki kritinės temperatūros diapazono (~800-1500 laipsnių F / 427-816 laipsnių). Šiame diapazone chromo karbidai (Cr₂3C6) gali nusodinti išilgai grūdelių ribų. Tai išeikvoja gretimą chromo matricą ir sukuria siaurą chromo išeikvotą zoną, kuri yra anodinė likusiai grūdo daliai. Korozinėje aplinkoje ši zona yra selektyviai atakuojama, o tai sukelia tarpgranulinį įtrūkimą ir gedimą.
Sprendimas: titano stabilizavimas.
825 lydinyje yra titano (~0,9-1,2%), kuris turi daug stipresnį afinitetą anglies atžvilgiu nei chromas.
Galutinio tirpalo atkaitinimo vamzdžio terminio apdorojimo metu titanas susijungia su anglimi ir sudaro stabilius titano karbidus (TiC).
Šios TiC dalelės yra stabilios suvirinimo temperatūroje, „suriša“ anglį ir neleidžia jai susidaryti chromo karbidams. Taip užtikrinama, kad kietame tirpale liktų pakankamai chromo, kad būtų išlaikytas pasyvumas, taip užkertant kelią įsijautrinimui.
Užpildo metalo praktika:
Siekiant papildomos garantijos, suvirinimas atliekamas naudojant ERNiFeCr-1 arba ERNiCr-3 užpildų metalus, kurie taip pat stabilizuojami titanu (o kartais ir niobu). Tai užtikrina, kad pats suvirinimo metalas taip pat yra atsparus įjautrinimui, sukuriant visiškai korozijai atsparią jungtį.
4. Jūros vandeniu aušinamame korpuso-ir vamzdžių šilumokaityje vamzdžio medžiaga susiduria su sudėtingu korozijos iššūkiu. Kodėl 825 lydinys turėtų būti pasirinktas, o ne 316 l nerūdijantis plienas ir kokiomis konkrečiomis eksploatavimo sąlygomis (susijusiomis su tekėjimu ir švara) net 825 lydiniui reikėtų tvirtesnės alternatyvos, pvz., 6 % molibdeno superaustenito arba nikelio{8}}vario lydinio?
Lydinys 825 pasirinktas daugiau nei 316 l dėl vienos pagrindinės priežasties: atsparumas chlorido įtempių korozijos įtrūkimams (Cl-SCC) ir geresnis atsparumas įdubimams.
316L Stainless Steel: Will almost certainly suffer from Cl-SCC in hot seawater (>~60 laipsnių / 140 laipsnių F). Jo PREN yra per žemas, kad būtų patikimai atsparus duobių ir plyšių korozijai, ypač po nuosėdomis arba sustingusiose vietose.
825 lydinys: dėl didelio nikelio kiekio jis atsparus Cl-SCC. Jo didesnis PREN suteikia daug didesnę saugumo ribą nuo įdubimų ir plyšių korozijos chloriduose.
Būklė, kuriai reikalinga tvirtesnė alternatyva: mažas srautas ir užsiteršimas.
825 lydinio apribojimas jūros vandenyje išryškėja stovinčiomis arba mažo srauto sąlygomis, kai susidaro biologinis užsiteršimas ir dumblas.
Po nuosėdų aplinka tampa deguonies ir rūgštinga (plyšių būklė).
Nors ir atsparus, 825 lydinys (PREN ~33) vis tiek gali būti jautrus plyšinei korozijai šiomis ypač agresyviomis, ilgalaikėmis sąstingio sąlygomis.
Pagal šį scenarijų lydinys su aukštesniu PREN yra privalomas:
A 6% Molybdenum super austenitic (e.g., 254 SMO, PREN >43) or a super duplex (e.g., 2507, PREN >42) užtikrina didesnį atsparumą plyšių korozijai.
Pačiam atšiauriausiam, stovinčiam ir užterštam jūros vandeniui vario lydiniai, pvz., Alloy 400 (Monel), dažnai yra geriausias pasirinkimas dėl puikaus atsparumo stovinčiam, dideliu-greičiu ir užterštam jūros vandeniui.
5. Kai „Incoloy 800H“ vamzdis nurodomas kūrenamo šildytuvo paslaugai, „H“ žymėjimas (aukštai temperatūrai) yra labai svarbus. Kokie du specifiniai cheminiai ir metalurginiai reikalavimai apibrėžia „H“ klasę ir kaip jie tiesiogiai prisideda prie ilgesnio vamzdžio eksploatavimo laiko šliaužimo sąlygomis?
„H“ „Incoloy 800H“ reiškia kontroliuojamą chemiją ir mikrostruktūrą, specialiai pritaikytą atsparumui aukštai -temperatūrai, kaip nurodyta ASTM B407 / B163.
Cheminis reikalavimas: kontroliuojamas anglies kiekis.
Specifikacija: Anglies kiekis turi būti nuo 0,05 % iki 0,10 %. Tai yra daug daugiau nei standartinės Incoloy 800 klasės (0,03 % max C).
Įnašas į eksploatavimo trukmę: Šis didesnis, kontroliuojamas anglies kiekis suteikia būtinų „degalų“, kad eksploatacijos metu susidarytų antriniai chromo karbidai grūduose ir grūdelių ribose. Šie smulkūs karbidai sustiprina grūdelių ribas nuo slydimo, o matricą – nuo išnirimo, o tai yra pagrindiniai gedimo mechanizmai valkšnumo metu.
Metalurgijos reikalavimas: tirpalo atkaitinimas ir grūdelių dydžio kontrolė.
Specifikacija: medžiaga turi būti atkaitinta tirpalu, esant mažiausiai 2100 laipsnių F (1149 laipsnių) temperatūrai. Šis atkaitinimas aukštoje-temperatūroje reikalingas, kad ASTM grūdelių dydis būtų 5 arba stambesnis (ty didesnis grūdelių dydis).
Įnašas į tarnavimo laiką: stambių grūdelių struktūra turi mažiau grūdelių ribų tūrio vienetui. Kadangi šliaužimo pažeidimai dažnai prasideda ties grūdelių ribomis (susidaro tuštuma ir susilieja), mažiau ribų tiesiogiai reiškia ilgesnį šliaužimo plyšimo laiką. Stambūs grūdai suteikia ilgesnį, vingiesnį kelią įtrūkimams plisti.
Anglies, stiprinančios nuosėdas, ir stambių grūdelių struktūros derinys, sumažinantis valkšnumo pažeidimo kaupimąsi, leidžia Incoloy 800H vamzdžiams patikimai veikti dešimtmečius esant dideliam įtempimui esant tokioms temperatūroms, kuriose dauguma kitų inžinerinių lydinių greitai sugestų.
