Yüksek sıcaklık ortamlarında farklı malzemelerden yapılmış flansların performansındaki farklılıklar nelerdir?

Yüksek sıcaklık ortamında farklı malzemelerden yapılmış flansların performans farkı, esas olarak dayanıklılığı koruma yeteneği, oksidasyon direnci, sürünme direnci,Termal istikrar ve orta uyumluluk, vb. Tipik malzeme kategorilerinden aşağıdaki analiz yapılır:
I. Karbon çelik flanslar (örneğin, Q235, 20# çelik): düşük ve orta sıcaklık senaryolarında temel seçim.
Yüksek sıcaklıklarda dayanıklılık açıkça zayıflıyor.
Karbon çeliklerin kullanım sıcaklığı genellikle 425°C'den fazla değildir ve sıcaklık 350°C'yi aştığında (örneğin,20# çelikten elde edilen sertlik, 400°C'de 245MPa'dan 180MPa'ya düşer). Sıcaklık 350°C'yi aştığında, verim sıklığı %30'dan fazla düşer (örneğin, 20% çelik verim sıklığı 400°C'de 245MPa'dan 180MPa'ya düşer).Mükemmellik için, “pearlite spheroidization” nedeniyle tahıl boyutu büyüyebilir.Bu da eninde sonunda sürünen kırıklara yol açacak.
Oksidasyona karşı sınırlı direnç
Karbon çelik, hızlı oksidasyonun başlangıcından 300 °C'de, yüzeyinde gevşek Fe 3 O 4 oksit tabakası oluşur, sıcaklık ne kadar yüksekse oksidasyon hızı o kadar hızlıdır (örneğin,300 °C'de oksidasyon hızı 5 katı olduğunda 500 °C)Eğer ortam kükürt veya su buharı içerirse, oksidasyon korozyonu daha da kötüleşir.
İkincisi, austenitik paslanmaz çelik flanslar (304/316, vb.): ana yüksek sıcaklıklı korozyon sahnesi
Yüksek sıcaklık dayanıklılığı ve oksidasyon direnci karbon çelikten daha iyidir.
304 paslanmaz çelik yaklaşık 870 ° C kullanım sıcaklığı üst sınırı, 316L molybden elemanları nedeniyle, 650 ° C altında hala iyi bir dayanıklılık (yük gücü ≥ 120MPa) koruyabilir,ve oksidasyon direnci önemli ölçüde iyileştirilmiştir (800 ° C oksidasyon oranı karbon çelik 90'dan daha düşüktür). %90 daha düşük oksidasyon oranı karbon çelik 800°C'de).
Prensip: Austenit organizasyonunun istikrarı, yüksek sıcaklıklarda incillit sferoidleşmesine daha az eğilimlidir ve krom elementi (18% ~ 20%) yoğun bir Cr2O3 oksit filmi oluşturur.Oksijen atomlarının yayılmasını engelleyen.
Yüksek sıcaklıklarda potansiyel riskler
Duyarlı korozyon: 450 ~ 850 °C aralığında uzun süre kullanıldığında, 304 paslanmaz çelik, karbid yağışından dolayı granüler korozyona neden olabilir.“stabilizasyon tedavileri” ile iyileştirilmesi gereken (e.g., 321 paslanmaz çeliklere eklenen titanyum).
Sürünme sınırlaması: 650°C'den fazla, austenit paslanmaz çeliklerin sürünme deformasyon hızı hızlandırılır.Tasarımın izin verilen gerilimi azaltması gerekir (örneğin izin verilen gerilimin oda sıcaklığının yalnızca% 15'i olduğu 700 °C'de 316L).
Üçüncüsü, çift katlı çelik flens (2205, 2507, vb.): yüksek sıcaklık ve güçlü koroziv ortam, uygun maliyetli seçim
Karbon çelik ve austenitik paslanmaz çelik arasındaki yüksek sıcaklıklı mekanik özellikler
2205 dupleks çelik genellikle ≤ 300 ° C, 2507 süper dupleks çelik 350 ° C olabilir ve 300 ° C'de verimlilik sıklığı hala 400MPa'dan fazla kalır (304 paslanmaz çelik 2 kez),ama 350 °C'den yüksek, ferrit fazının ferritik fazı hızlandırılır, tasarım izin verilen gerilimi azaltmak gerekir (örneğin 316L 700 ° C'de izin verilen gerilim oda sıcaklığında sadece% 15'tir). °C,Ferrit faz sürünme direnci azalır., austenitik paslanmaz çelikten daha hızlı.
Dördüncüsü, krom ve molibden çelik flens (15CrMo, P91, vb.): çekirdek malzemelerinin yüksek sıcaklık ve yüksek basınç çalışma koşulları
Yüksek sıcaklık dayanıklılığı ve sürünme direnci önemli ölçüde iyileştirilmiştir
15CrMo çelik (krom% 1 ~ 1.5%, molibden% 0.5) 550 ° C, 500 ° C'ye kadar bir sıcaklıkta kullanılabilir;daha yüksek sınıf P91 çelik (9% krom + 1% molibden) uzun vadede 650 ° C aşağıdaki işlem olabilir, sürünme kırılma dayanıklılığı austenitik paslanmaz çelikten daha fazladır. operasyon, sürünme kırılma dayanıklılığı 15CrMo 2 katıdır (örneğin 600 °C P91 100.000 saat sürünme dayanıklılığı 100MPa,15CrMo sadece 40MPa).
V. Nikel bazlı alaşım flanslar (Inconel 625, Hastelloy C-276 vs.): aşırı yüksek sıcaklıkta koroziv ortamlar için en iyi çözüm
Diğer malzemelerin ultra yüksek sıcaklıkta kırılması
Inconel 625 1093 °C'de hala 100MPa'dan fazla bir germe dayanıklılığını koruyabilir, Hastelloy C-276 1200 °C ve altındaki oksidasyona dayanıklı olabilir,Ve yüksek sıcaklıklarda sürünen kırık ömrü 10 milyon'a kadar. 100000 saat veya daha fazla süren sürüklenme kırılma ömrü (örneğin 800 °C, C-276 sürüklenme sıklığı 316L'nin 5 katıdır).
Sıcaklığa karşı karmaşık korozyon “all-rounder”
Yüksek sıcaklıkta güçlü asitlerde (örneğin 150 °C yoğun sülfürik asit), flüor/klor içeren ortamlarda veya yüksek sıcaklık ve yüksek basınçta sülfür içeren yağ ve gazlarda,Yüksek nikel (≥50%) alaşım sistemi nedeniyle nikel bazlı alaşımlar, yüksek krom (20% ila 30%), yüksek molibden (10% ila 16%), aynı anda oksidatif korozyona, stres korozyona ve granüler korozyona karşı dayanıklıdır.Yüksek sıcaklıklı kömür gazlayıcıda (sıcaklığı 650 °C) kömür kimyasal endüstrisi, H 2 S / CO 2 içeren), sadece nikel bazlı alaşım flensler 20 yıldan fazla bir hizmet gereksinimlerini karşılayabilir.