1. Alloy 825 (UNS N08825) on spetsiaalselt välja töötatud tugevate söövitavate keskkondade jaoks. Mis on legeerelementide põhiline "kolmikliit", mis tagab selle vastupidavuse redutseerivatele hapetele, oksüdeerivatele kemikaalidele ja lokaalsele kloriidirünnakule ning milline on nende konkreetne roll?
Alloy 825 korrosioonikindlus põhineb tugeval, sünergilisel nikli, kroomi ja molübdeeni kombinatsioonil, mida sageli nimetatakse "kolmikliiduks".
Nikkel (~40%): meedia vähendamise sihtasutus.
Roll: niklil on omane vastupidavus redutseerivatele hapetele, nagu väävel- ja fosforhape, ning mis kõige olulisem, kloriidi pingekorrosioonipragunemise (Cl-SCC) suhtes. Selle esiosa-keskse kuubikujuline (FCC) struktuur jääb plastiliseks ja vastupidav pragude levimisele kloriidikeskkonnas, kus austeniitsed roostevabad terased (304, 316) habrastuvad ja purunevad katastroofiliselt.
Kroom (~21,5%): oksüdeerivate tingimuste kaitsja.
Roll: Kroom on põhielement stabiilse kaitsva passiivse kroomoksiidi (Cr₂O₃) kihi moodustamisel pinnal. See kile on stabiilne oksüdeerivates keskkondades, näiteks lämmastikhappes, kuumades raud- või vaseioone sisaldavates lahustes ning õhu või hapniku juuresolekul. See on esimene kaitseliin üldise korrosiooni ja oksüdatsiooni vastu.
Molübdeen (~3%): lokaalse korrosiooni spetsialist.
Roll: molübdeen parandab märkimisväärselt kloriidi{0}}ioone-sisaldavate lahuste vastupidavust punkt- ja pragukorrosioonile. See suurendab passiivse kile stabiilsust nendes agressiivsetes lokaliseeritud keskkondades. Cr ja Mo kombinatsioon annab sulamile 825 kõrge punktide moodustumise ekvivalendi (PREN > 30), mistõttu see sobib riimvee, merevee ja kloriididega keemilise protsessi voogude jaoks.
Lisaks sisaldab sulam 825 ~2,2% vaske, mis suurendab veelgi selle vastupidavust väävelhappele, ja titaani, mis stabiliseerib keevitamise ajal sensibilisatsiooni.
2. Incoloy 800/800H/800HT on tuntud oma kõrgel temperatuuril-tugevuse ja stabiilsuse poolest. Kuigi selles on vähem molübdeeni kui sulamis 825, siis milline konkreetne legeerimisstrateegia ja sellest tulenevad mikrostruktuurilised omadused muudavad selle eelistatud valikuks soojusvaheti torude jaoks ülekuumendatud auru, termilise krakkimise ja reformimise rakendustes?
Incoloy 800 seeria kasutab teistsugust strateegiat: tahke-lahuse tugevdamine ja kontrollitud sademete eraldamine kõrgel temperatuuril-libisemiskindluse tagamiseks, selle asemel, et võidelda vedela faasi{3}}korrosiooniga.
Legeerimisstrateegia: raua-nikli-kroomi tasakaal.
Alus on tasakaalustatud Fe-Ni-Cr-maatriks (~32Ni-21Cr-bal Fe), mis tagab stabiilse austeniitse struktuuri ja hea oksüdatsioonikindluse.
800H/800HT klasside kriitilised eristajad on süsiniku ja alumiiniumi/titaani kontrollitud tase.
Saadud mikrostruktuuriomadused: libisemistugevus.
Incoloy 800H on kontrollitud süsinikusisaldusega (0,05–0,10%) ja see peab olema lahusega lõõmutatud temperatuuril üle 2100 kraadi F (1150 kraadi), et saavutada ASTM-i tera suurus 5 või jämedam.
Incoloy 800HT lisab nõuded Al+Ti sisaldusele (0,85-1,20%).
Mehhanism: kõrgetel temperatuuridel moodustavad süsinik ja Al/Ti karbiidide peene ja stabiilse dispersiooni ning gamma{0}}prime ['] sademete austeniitses maatriksis. Need sademed toimivad tugevate takistustena dislokatsiooni tõusule ja terade piiride libisemisele-, mis takistab roomamise deformatsiooni esmaseid mehhanisme. See annab 800H/HT klassidele nende erakordse tugevuse ja vastupidavuse deformatsioonile mehaanilise koormuse korral temperatuuridel, mis sageli üle 1000 kraadi F (540 kraadi) ja kuni 1300 kraadi F (705 kraadi).
Ilma selle spetsiifilise tugevdusmehhanismita kaotaks sulam 825 sellistes tingimustes kiiresti tugevuse ja roomaks. Seetõttu eelistatakse kõrgel -temperatuuril ja kõrgsurvel{3}} pakkuvate gaasiteenuste jaoks Incoloy 800H/HT, samas kui Alloy 825 on valitud madalamal-temperatuuril ja veepõhise korrosioonitõrje jaoks.
3. Soojusvaheti torude kimp tuleb valmistada torude keevitamise teel torulehe külge. Mis on Alloy 825 kimbu puhul peamine keevitusega-seotud korrosioonitõkete mehhanism ja kuidas sulami titaanisisaldus ja madala süsinikusisaldusega või "stabiliseeritud" täitemetallide kasutamine seda takistab?
Peamine keevitusega{0}}seotud rikkemehhanism on Weld Decay või Knife{1}}Line Attack (KLA), mis on teradevahelise korrosiooni vormid kuumus{2}}mõjutatud tsoonis (HAZ).
Mehhanism: sensibiliseerimine.
Keevitamise ajal kuumutatakse HAZ kriitilisse temperatuurivahemikku (~800-1500 kraadi F / 427-816 kraadi). Selles vahemikus võivad kroomkarbiidid (Cr₂3C6) sadestuda eelistatavalt piki tera piire. See kahandab külgnevat kroomimaatriksit, luues kitsa kroomivaese tsooni, mis on ülejäänud tera suhtes anoodiline. Söövitavas keskkonnas rünnatakse seda tsooni valikuliselt, mis viib teradevahelise pragunemiseni ja rikkeni.
Lahendus: titaanist stabiliseerimine.
Alloy 825 sisaldab titaani (~0,9-1,2%), millel on palju tugevam afiinsus süsiniku suhtes kui kroomil.
Toru lõpplahuse kuumtöötlemise ajal ühineb titaan süsinikuga, moodustades stabiilsed titaankarbiidid (TiC).
Need TiC osakesed on keevitustemperatuuridel stabiilsed, "siduvad" süsiniku ja takistavad sellel kroomkarbiidide moodustumist. See tagab, et passiivsuse säilitamiseks jääb tahkesse lahusesse piisavalt kroomi, vältides seega sensibiliseerimist.
Täitemetalli praktika:
Täiendava kindlustunde saamiseks kasutatakse keevitamiseks täitemetalle ERNiFeCr-1 või ERNiCr-3, mis on samuti stabiliseeritud titaaniga (ja mõnikord ka nioobiumiga). See tagab, et keevismetall ise on samuti tundlikkuse suhtes immuunne, luues täielikult korrosioonikindla vuugi.
4. Mereveega jahutatud kesta{1}}ja-toru soojusvaheti puhul seisab toru materjal silmitsi keeruka korrosiooniprobleemiga. Miks tuleks sulam 825 valida 316-liitrise roostevaba terase asemel ja millistel konkreetsetel töötingimustel (seoses voolu ja puhtusega) oleks isegi sulam 825 vaja tugevamat alternatiivi, näiteks 6% molübdeeni superausteniitset või nikli{8}}vasesulamit?
Alloy 825 on valitud üle 316 liitri ühel peamisel põhjusel: vastupidavus kloriidi pingekorrosioonipragunemisele (Cl-SCC) ja suurepärane vastupidavus täppide tekkele.
316L Stainless Steel: Will almost certainly suffer from Cl-SCC in hot seawater (>~60 kraadi / 140 kraadi F). Selle PREN on liiga madal, et kindlalt vastu seista punktide ja pragude korrosioonile, eriti ladestuste all või seisvates piirkondades.
Sulam 825: selle kõrge niklisisaldus muudab selle Cl-SCC suhtes immuunseks. Selle kõrgem PREN tagab palju suurema ohutusvaru kloriidides tekkivate punkt- ja pragukorrosiooni vastu.
Seisund, mis nõuab tugevamat alternatiivi: madal vool ja saastumine.
Sulami 825 piirang merevees ilmneb seisva või vähese voolu tingimustes, kus toimub biosastumine ja muda sadestumine.
Maardla all muutub keskkond hapnikuvabaks ja happeliseks (praguseisund).
Kuigi Alloy 825 (PREN ~33) on vastupidav, võib nendes eriti agressiivsetes, pikaajalistes paigalseisutingimustes olla siiski vastuvõtlik lõhekorrosioonile.
Selle stsenaariumi korral on kõrgema PREN-iga sulam kohustuslik:
A 6% Molybdenum super austenitic (e.g., 254 SMO, PREN >43) or a super duplex (e.g., 2507, PREN >42) pakub suuremat vastupidavust pragude korrosioonile.
Kõige raskema, seisva ja saastunud merevee jaoks on nikli{0}}vasesulamid, nagu Alloy 400 (Monel), sageli parim valik, kuna neil on suurepärane vastupidavus seisvale, suurel{2}kiirusel ja saastunud mereveele.
5. Kui Incoloy 800H toru on määratud küttekeha teenuse jaoks, on tähis "H" (kõrge -temperatuuri jaoks) kriitiline. Millised kaks spetsiifilist keemilist ja metallurgilist nõuet määravad H-klassi ja kuidas need aitavad otseselt kaasa toru pikema kasutuseale roomamistingimustes?
Incoloy 800H täht "H" tähistab kontrollitud keemiat ja mikrostruktuuri, mis on spetsiaalselt kohandatud kõrgel temperatuuril{1}}libisemiskindluse jaoks vastavalt standardile ASTM B407 / B163.
Keemiline nõue: kontrollitud süsinikusisaldus.
Spetsifikatsioon: süsinikusisaldus peab olema vahemikus 0,05–0,10%. See on oluliselt kõrgem kui standardsel Incoloy 800 klassil (0,03% max C).
Panus kasutusiga: see kõrgem, kontrollitud süsinikusisaldus annab vajaliku "kütuse" sekundaarsete kroomkarbiidide moodustumiseks terades ja terade piiridel töötamise ajal. Need peened karbiidid tugevdavad terade piire libisemise ja maatriksi nihkumise vastu, mis on roomamisel peamised rikkemehhanismid.
Metallurgilised nõuded: Lahuse lõõmutamine ja tera suuruse reguleerimine.
Spetsifikatsioon: materjal peab olema lahusega lõõmutatud minimaalsel temperatuuril 2100 kraadi F (1149 kraadi). Kõrgtemperatuuriline lõõmutamine on vajalik selleks, et saavutada ASTM-i tera suurus 5 või jämedam (st suurem tera suurus).
Panus kasutusiga: jämedateralisel struktuuril on vähem terade piire mahuühiku kohta. Kuna roomamiskahjustused algavad sageli terade piiridel (tühjade moodustumise ja koalestsentsi kaudu), tähendab piiride vähenemine pikemat aega roomamise purunemiseni. Jämedad terad tagavad pragude levimiseks pikema ja käänulisema tee.
Sademeid tugevdava süsiniku ja jämedateralise struktuuri kombinatsioon, mis vähendab roomamiskahjustuste kogunemist, võimaldab Incoloy 800H torudel aastakümneid usaldusväärselt töötada suure pinge all temperatuuril, kus enamik teisi tehnilisi sulamid kiiresti rikki lähevad.
