1 klausimas: kodėl angliavandenių krosnies aplinkoje Incoloy 800 (UNS N08800) yra tinkamiausia medžiaga armatūrai, grotelėms ir strypams palygintistandartiniam austenitiniam nerūdijančiam plienui, pvz., 310 arba 314?
A: Karbiuracinėje atmosferoje atrankos kriterijus keičiamas nuo paprasto atsparumo oksidacijai prie atsparumo karbiuracijai ir terminio stabilumo. Dėl unikalaus nikelio, chromo ir geležies balanso „Incoloy 800“ pralenkia standartinį karščiui{2}}atsparų nerūdijantį plieną.
Standartinio nerūdijančio plieno gedimo mechanizmas:
Karbiuruojančioje atmosferoje (didelis anglies aktyvumas aukštesnėje temperatūroje, paprastai 870-980 laipsnių arba 1600-1800 laipsnių F), anglis iš atmosferos pasklinda į metalą. Standartiniame nerūdijančiame pliene, pvz., 310 (25% Cr, 20% Ni):
Karbido susidarymas: anglis reaguoja su chromu, sudarydama masyvius chromo karbidus (Cr₂3C₆) grūdelių viduje ir grūdelių ribose.
Chromo išeikvojimas: tai išeikvoja laisvo chromo matricą, sumažina atsparumą korozijai ir oksidacijai.
Trapumas: Karbido tinklas daro medžiagą trapią, todėl šiluminis ir mechaninis įtempimas sukelia įtrūkimus.
„Metalų dulkėjimo“ pažeidžiamumas: tam tikromis sąlygomis ši karbiuracija sukelia katastrofišką suirimą, vadinamą metalo dulkėjimu.
Kodėl „Incoloy 800 Excels“:
Didelis nikelio kiekis (30–35 %): Nikelio tirpumas ir difuziškumas anglies atžvilgiu yra labai mažas. Didelis nikelio kiekis veikia kaip barjeras, žymiai sulėtinantis greitį, kuriuo anglis gali prasiskverbti į lydinį.
Subalansuotas chromas (19–23 %): nors chromas gali sudaryti karbidus, didelis nikelio kiekis užtikrina, kad net susidarius karbidams jie bus ne tokie ištisiniai ir mažiau žalingi. Chromas taip pat palaiko apsauginį oksido sluoksnį, kuris sulėtina pradinį anglies patekimą.
Stabili austenitinė struktūra: skirtingai nuo feritinio plieno, lydinio 800 austenitinė struktūra išlieka kieta ir plastiška net ir po ilgalaikio poveikio, jei kontroliuojamas per didelis karbido kritulių kiekis.
Strypai, atlaikantys dideles apkrovas karbiuracinėje krosnyje, reiškia, kad „Incoloy 800“ išlaiko savo apkrovą{1}} ir yra atsparus deformacijai bei įtrūkimams daug ilgiau nei standartinis karščiui{2}}atsparus nerūdijantis plienas.
2 klausimas: krosnies operatorius pastebi, kad „Incoloy 800“ atraminiai strypai tampa trapūs ir magnetiški po kelerių metų, praleistų karbiuracinėje krosnyje. Kokia metalurginė šio gedimo priežastis ir ar galima atgauti strypus?
A: Apibūdinti -trapumas ir magnetizmo išsivystymas-yra klasikiniai stipraus anglies susidarymo ir dėl to kylančios fazės transformacijos rodikliai. Tai ženklas, kad medžiagos efektyvus tarnavimo laikas baigėsi.
Metalurgijos skilimo mechanizmas:
Anglies prisotinimas: per naudojimo metus, nepaisant atsparumo, anglis galiausiai giliai pasklinda į Incoloy 800 strypus. Paviršius labai karburizuotas, sudarydamas sluoksnį, kuriame gausu chromo karbidų.
Chromo karbido nusodinimas: masyvūs chromo karbidai (M₂3C6 ir M₇C3) nusėda, sunaudodami chromą iš matricos.
Matricos išeikvojimas: chromo pašalinimas iš kieto tirpalo destabilizuoja austenitinę (-centre kubinę) struktūrą.
Ferito susidarymas: zonose, kuriose -prisodrinta ir išeikvota chromo{1}}, stabili struktūra pasislenka. Atvėsus nuo darbinės temperatūros, šios zonos gali virsti feritu (kūno -centru kubinis) arba martensitu. Feritas ir martensitas yra magnetiniai, o austenitas – ne. Taigi strypas tampa magnetinis.
Trapumas: masyvių karbidų derinys ties grūdelių ribomis ir trapios ferito/martensito fazės naikina strypo lankstumą. Veikiant apkrovai jis įtrūks, o ne sulinks.
Atkūrimo galimybė:
Ne, strypų atkurti negalima. Tai nuolatinis mikrostruktūros pokytis.
Terminis apdorojimas yra nenaudingas: nors atkaitinimas aukštoje{0}}temperatūroje gali ištirpinti kai kuriuos karbidus ir iš naujo{1}}austenituoti struktūrą, jis negali pašalinti anglies pertekliaus. Pakartotinai-paveikus darbinę temperatūrą, karbidai iš karto iš naujo- nusodins, dažnai dar blogiau.
Vienintelis sprendimas: reikia pakeisti strypus. Norėdami pratęsti naujojo rinkinio tarnavimo laiką, operatoriai turėtų atsižvelgti į:
Žemesnė darbinė temperatūra: jei įmanoma.
Aukštesnio lydinio atnaujinimas: pereinant prie 600 lydinio (didesnis nikelio kiekis) arba 601 lydinio (aliuminis, -modifikuotas, kad geriau sukibtų su oksidu), kad būtų dar didesnis atsparumas karbiuracijai.
Danga: naujų strypų padengimas anti-karbiuracija (keramikinėmis arba aliuminio{1}}daugybėmis).
3 klausimas: techninės priežiūros metu turime suvirinti naują Incoloy 800 atraminį strypą prie esamo anglies dioksido tinklelio. Kokie yra specifiniai suvirinimo iššūkiai ir koks užpildas turėtų būti naudojamas norint užtikrinti patikimą jungtį?
A: Naujo Incoloy 800 bar suvirinimas su esamu angliavandeniu komponentu yra sudėtingas remontas, kuris kelia didelę riziką. Pagrindinis iššūkis yra anglies migracija iš senos, karbonizuotos dalies į suvirinimo metalą ir naują strypą.
Suvirinimo iššūkiai:
Anglies paėmimas: sename, angliavandeniame tinkle yra didelis anglies kiekis. Suvirinimo metu dėl lanko sklindančios šilumos ši anglis gali ištirpti ir migruoti į išlydytą suvirinimo baseiną. Tai padidina suvirinimo metalo anglies kiekį, todėl jis tampa kietas, trapus ir jautrus karštam įtrūkimui.
Skiedimo problemos: Jei suvirinimo baseinas atskiedžia per daug seno angliavandenio netauriojo metalo, susidarančios suvirinimo nuosėdų cheminės savybės bus išjungtos, todėl sumažės jo atsparumas korozijai ir karščiui.
Įtempimas-Skilimas pagal amžių: senos, sudegintos medžiagos šilumos-paveikta zona (HAZ) jau gali būti trapi ir linkusi įtrūkti dėl suvirinimo įtempių.
Rekomenduojama procedūra ir užpildas:
Pasiruošimas yra svarbiausia:
Ant seno tinklelio nušlifuokite vietą, kurioje bus suvirinta. Pašalinkite bent 1–2 mm karburizuoto paviršiaus sluoksnio, kad po juo būtų „šviežesnis“ metalas. Tai sumažina migracijai prieinamą anglies kiekį.
Užpildo metalo pasirinkimas:
NENAUDOKITE atitinkamo užpildo (pvz., ERNiCr-3). Nors ERNiCr-3 (600 lydinio tipo užpildas) yra įprastas lydinio 800 suvirinimui, jis gali būti jautrus anglies surinkimui iš karbonizuoto netauriojo metalo.
Rekomenduojamas užpildas: naudokite per{0}}legiruotą užpildą, pvz., ERNiCrMo-3 (lydinys 625) arba ERNiCrMo-4 (lydinys C-276).
Kodėl: šie daug{0}}molibdeno ir{1}}nikelio turintys užpildai daug geriau toleruoja anglį ir priemaišas. Jie yra lankstesni ir atsparesni trūkinėjimui, net jei anglies dioksidas pasiima iš senų angliavandenių tinklelio.
Suvirinimo technika:
Naudokite mažą šilumos įvestį (pageidautina GTAW/TIG).
Sumažinkite skiedimą naudodami nedidelį pynimo techniką, kad suvirinimo metalas susilietų abiejose pusėse ir pernelyg neištirptų sena angliavandenių pagrindo medžiaga.
Laikykite žemą tarptakų temperatūrą.
Net ir laikantis šių atsargumo priemonių tokio tipo remontas laikomas laikinu. Sena angliavandenių medžiaga ir toliau blogės, o suvirinimo vieta išliks galima silpna vieta.
4 klausimas: be cheminės sudėties, kokie „Incoloy 800“ barų žaliavų gamybos kokybės veiksniai yra svarbūs norint užtikrinti ilgą karbiuravimo įrangos tarnavimo laiką?
A: Karbiuravimo paslaugos atveju baro atsargų kokybė yra ne tik ASTM B408 cheminių medžiagų diapazono atitikimas. Du veiksniai,-grūdelių dydis ir paviršiaus būklė-yra svarbiausi našumui.
1. Grūdelių dydis ("stambių grūdų" pranašumas):
Reikalavimas: Karbieravimo aukštoje-temperatūroje dažnai nurodomas stambus grūdelių dydis (ASTM grūdelių dydis Nr.. 3 arba stambesnis), o ne smulkių grūdelių dydis, kurio reikia aplinkos temperatūros stiprumui.
Priežastis: grūdų ribos yra didelės-energijos sritys ir veikia kaip greiti anglies difuzijos keliai (reiškinys vadinamas grūdelių ribų difuzija). Stambiagrūdės -grūdės medžiagos bendras grūdelių ribos plotas tūrio vienete yra mažesnis. Tai sumažina anglies prasiskverbimo į juostą kelius.
Specifikacija: įsitikinkite, kad strypo žaliavos tiekiamos atkaitintos ir kontroliuojamos stambiagrūdžių grūdelių struktūra. Kai kurie gamintojai siūlo „H-klasę“ (800H/HT lydinys), kuris iš prigimties pasižymi stambesniu grūdėtumu ir didesniu valkšnumo stiprumu.
2. Paviršiaus būklė („švarios odos“ reikalavimas):
Rizika: bet koks paviršiaus defektas-, pvz., sulenkimai, siūlės, įbrėžimai ar anglies pašalinimas-, padidina įtampą ir, dar svarbiau, yra greitesnio anglies patekimo į vietą.
Kodėl tai svarbu: karbonizuojant anglis puola paviršių. Jei strypo paviršius yra grubus arba karšto valcavimo metu liko nuosėdų, kurios nebuvo tinkamai pašalintos, efektyvusis anglies susidarymo paviršiaus plotas padidėja. Dar svarbiau yra tai, kad dekarbonizuotas sluoksnis (paviršius, kuriame nėra anglies) yra minkštesnis ir silpnesnis, o prasidėjus karbiuracijai, jis vyks netolygiai.
Kokybės indikatorius: šios paslaugos aukštos-kokybės strypai paprastai yra šlifuojami be centro arba pasukami ir poliruojami, kad būtų pašalinti visi paviršiaus trūkumai ir pašalinimas iš karšto apdirbimo proceso. Tai suteikia lygų, vienodą paviršių, kuris veiksmingiau atsispiria pradiniam anglies atakai.
5 klausimas: dizaineris renkasi standartinį Alloy 800 (UNS N08800) ir Alloy 800HT (UNS N08811), skirtą sunkiasvorių angliavandenių krosnies atraminių strypų rinkiniui, veikiančiam 980 laipsnių (1800 laipsnių F). Kas yra lemiamas veiksnys?
A. Esant 980 laipsnių (1800 laipsnių F) temperatūrai, esate ties pačia viršutine geležies -nikelio-chromo lydinių atsparumo riba. Pasirinkimas tarp standartinių Alloy 800 ir Alloy 800HT priklauso nuo apkrovos-reikalavimų ir specifinio būtino atsparumo valkšnumui.
Pagrindinis skirtumas: šliaužimo stiprumas
Standartinis lydinys 800 (N08800): turi gerą stiprumą, bet nėra optimizuotas didžiausiam atsparumui valkšnumui. Esant 980 laipsnių kampu, jo valkšnumo stipris gali būti nepakankamas stipriai apkrautiems komponentams, todėl laikui bėgant laipsniškas nusileidimas (valkšnumo deformacija).
Alloy 800HT (N08811/N08810): tai kontroliuojamos chemijos lydinio 800 versija, specialiai sukurta optimaliam atsparumui valkšnumui. Jame yra:
Didesnis anglies kiekis: kontroliuojamas iki 0,06–0,10 % (palyginti su mažesniu anglies kiekiu standartiniame 800).
Griežtai kontroliuojamas grūdelių dydis: norint pasiekti maksimalų valkšnumo stiprumą, reikalingas stambus grūdelių dydis (ASTM 5 arba stambesnis).
Tikslus Ti:C santykis: reikalingas minimalus titano -su -anglies santykis (paprastai 4:1), kad visa anglis būtų surišta kaip stabilus TiC, kuris sustiprina grūdelių ribas ir neleidžia susidaryti chromo karbidui.
Sprendimų matrica 980 laipsnių kampu:
| faktorius | Standartinis lydinys 800 (N08800) | 800HT lydinys (N08811) |
|---|---|---|
| Atsparumas anglies susidarymui | Gerai | Geras (panašus) |
| Atsparumas oksidacijai | Gerai | Geras (panašus) |
| Valkšnumo stiprumas (apkrovos{0}}guolis) | Vidutinis | Puikus (geresnis) |
| Kaina | Žemesnis | Aukštesnis |
| Taikymo tinkamumas | Lengvai apkrautos atramos, pertvaros, spinduliavimo vamzdžiai su minimaliu mechaniniu įtempimu. | Labai apkrauti atraminiai strypai, darbiniai ritinėliai, grotelės ir konstrukciniai elementai aukštos{0}}temperatūros krosnyse. |
Verdiktas:
Jei atraminiai strypai išlaiko didelį svorį (pvz., didelį krepšį sunkių komponentų) 980 laipsnių kampu, Alloy 800HT yra būtinas pasirinkimas. Padidėjęs valkšnumo stiprumas neleis strypams nusmigti ir deformuotis per visą įrangos projektavimo laiką. Jei strypai yra šiek tiek apkrauti arba temperatūra yra šiek tiek žemesnė, gali pakakti standartinio 800 lydinio, tačiau esant 980 laipsnių kampui, papildomos 800HT išlaidos paprastai pateisinamos ilgesniu tarnavimo laiku ir sumažinta priežiūra.
