1. Sakausējums 825 (UNS N08825) ir īpaši izstrādāts smagai kodīgai videi. Kāda ir leģējošo elementu galvenā "trīskāršā alianse", kas nodrošina tās izturību pret reducējošām skābēm, oksidējošām ķimikālijām un lokālu hlorīda uzbrukumu, un kāda ir katra īpašā loma?
Alloy 825 izturība pret koroziju ir balstīta uz spēcīgu, sinerģisku niķeļa, hroma un molibdēna kombināciju, ko bieži sauc par "trīskāršo aliansi".
Niķelis (~40%): fonds mediju samazināšanai.
Nozīme: niķelis nodrošina raksturīgu izturību pret reducējošām skābēm, piemēram, sērskābi un fosforskābi, un, pats galvenais, pret hlorīda stresa korozijas plaisāšanu (Cl-SCC). Tā -centrētā kubiskā (FCC) struktūra joprojām ir elastīga un izturīga pret plaisu izplatīšanos hlorīdu vidē, kur austenīta nerūsējošais tērauds (304, 316) trausls un katastrofāli sabojājas.
Hroms (~21,5%): aizstāvis pret oksidējošiem apstākļiem.
Loma: Hroms ir galvenais elements, lai uz virsmas izveidotu stabilu, aizsargājošu pasīvu hroma oksīda (Cr₂O₃) slāni. Šī plēve ir stabila oksidējošā vidē, piemēram, slāpekļskābē, karstos šķīdumos, kas satur dzelzs vai vara jonus, kā arī gaisa vai skābekļa klātbūtnē. Tā ir pirmā aizsardzības līnija pret vispārēju koroziju un oksidāciju.
Molibdēns (~3%): lokalizētas korozijas speciālists.
Nozīme: Molibdēns ievērojami uzlabo izturību pret punktveida koroziju un plaisu koroziju hlorīdu{0}}jonus- saturošos šķīdumos. Tas uzlabo pasīvās plēves stabilitāti šajās agresīvajās, lokalizētajās vidēs. Cr un Mo kombinācija nodrošina sakausējumam 825 augstu punktveida pretestības ekvivalenta numuru (PREN > 30), padarot to piemērotu iesāļajam ūdenim, jūras ūdenim un ķīmisko procesu plūsmām ar hlorīdiem.
Turklāt sakausējums 825 satur ~ 2,2% vara, kas vēl vairāk uzlabo tā izturību pret sērskābi, un titānu, kas stabilizējas pret sensibilizāciju metināšanas laikā.
2. Incoloy 800/800H/800HT ir slavens ar savu augstas -temperatūras izturību un stabilitāti. Lai gan tajā ir mazāk molibdēna nekā sakausējumā 825, kāda specifiska sakausējuma stratēģija un no tā izrietošā mikrostrukturālā īpašība padara to par vēlamo izvēli siltummaiņa caurulēm pārkarsēta tvaika, termiskās krekinga un reformētāja lietojumos?
Incoloy 800 sērijā tiek izmantota cita stratēģija: cietā-šķīduma stiprināšana un kontrolēta nokrišņu izvadīšana, lai nodrošinātu augstas-temperatūras šļūdes pretestību, nevis cīnās ar šķidrās{3}fāzes koroziju.
Leģēšanas stratēģija: dzelzs-niķeļa-hroma līdzsvars.
Pamatā ir sabalansēta Fe-Ni-Cr matrica (~32Ni-21Cr-bal Fe), kas nodrošina stabilu austenīta struktūru un labu oksidācijas izturību.
Svarīgākie 800H/800HT pakāpju diferenciāļi ir kontrolēts oglekļa un alumīnija/titāna līmenis.
Iegūtā mikrostrukturālā īpašība: šļūdes izturība.
Incoloy 800H ir kontrolēts oglekļa saturs (0,05–0,10%), un tam ir jābūt šķīduma atkvēlinātam temperatūrā virs 2100 °F (1150 grādi), lai sasniegtu ASTM graudu izmēru 5 vai rupjāku.
Incoloy 800HT papildina prasības attiecībā uz Al+Ti saturu (0,85-1,20%).
Mehānisms: augstā temperatūrā ogleklis un Al/Ti veido smalku, stabilu karbīdu dispersiju un gamma{0}}prime ['] nogulsnes austenīta matricā. Šīs nogulsnes darbojas kā spēcīgi šķēršļi dislokācijas kāpšanai un graudu robežas slīdēšanai-galvenajiem šļūdes deformācijas mehānismiem. Tas nodrošina 800H/HT pakāpēm to izcilo izturību un izturību pret deformāciju mehāniskās slodzes apstākļos temperatūrā, kas bieži pārsniedz 1000 °F (540 grādi) un līdz 1300 °F (705 grādi).
Sakausējums 825 bez šī īpašā stiprināšanas mehānisma šādos apstākļos strauji zaudētu spēku un ložņātu. Tāpēc augstas -temperatūras un augstspiediena gāzes pakalpojumiem priekšroka tiek dota Incoloy 800H/HT, savukārt Alloy 825 ir izvēlēts zemākas-temperatūras ūdens korozijai.
3. Siltummaiņa cauruļu saišķis jāizgatavo, piemetinot caurules pie caurules loksnes. Kāds ir sakausējuma 825 komplekta primārais ar metināšanu saistītais korozijas atteices mehānisms un kā sakausējuma titāna saturs un "zema-oglekļa" vai "stabilizētu" pildmetālu izmantošana to novērš?
Primārais ar metināšanu{0}}saistītais atteices mehānisms ir Weld Decay vai Knife{1}}Line Attack (KLA), starpgranulārās korozijas formas karstuma{2}}ietekmētajā zonā (HAZ).
Mehānisms: Sensibilizācija.
Metināšanas laikā HAZ tiek uzkarsēts līdz kritiskajam temperatūras diapazonam (~800-1500 grādi F / 427-816 grādi). Šajā diapazonā hroma karbīdi (Cr₂3C₆) var izgulsnēties gar graudu robežām. Tas noārda blakus esošo hroma matricu, radot šauru, hroma noplicinātu zonu, kas ir anodiska attiecībā pret pārējo graudu. Kodīgā vidē šī zona tiek selektīvi uzbrukta, izraisot starpgranulu plaisāšanu un bojājumus.
Risinājums: titāna stabilizācija.
Sakausējums 825 satur titānu (~0,9-1,2%), kam ir daudz spēcīgāka afinitāte pret oglekli nekā hromam.
Caurules galīgās šķīduma atkausēšanas termiskās apstrādes laikā titāns apvienojas ar oglekli, veidojot stabilus titāna karbīdus (TiC).
Šīs TiC daļiņas ir stabilas metināšanas temperatūrā, "saista" oglekli un neļauj tai veidot hroma karbīdus. Tas nodrošina, ka pietiekami daudz hroma paliek cietā šķīdumā, lai saglabātu pasivitāti, tādējādi novēršot sensibilizāciju.
Metāla pildījuma prakse:
Papildu pārliecības labad metināšana tiek veikta, izmantojot ERNiFeCr-1 vai ERNiCr-3 pildmetālus, kas arī ir stabilizēti ar titānu (un dažreiz arī ar niobiju). Tas nodrošina, ka arī pats metinātais metāls ir imūns pret sensibilizāciju, radot pilnībā pret koroziju izturīgu savienojumu.
4. Korpusa-un-caurules siltummainī, ko dzesē jūras ūdens, caurules materiāls saskaras ar sarežģītu korozijas problēmu. Kāpēc sakausējums 825 būtu jāizvēlas, nevis 316 l nerūsējošais tērauds, un kādos īpašos darbības apstākļos (kas attiecas uz plūsmu un tīrību) pat 825. sakausējumam būtu nepieciešama izturīgāka alternatīva, piemēram, 6% molibdēna superaustenīta vai niķeļa{8}}vara sakausējums?
Sakausējums 825 ir izvēlēts vairāk nekā 316 l viena galvenā iemesla dēļ: imunitāte pret hlorīda spriedzes korozijas plaisāšanu (Cl-SCC) un izcila izturība pret punktveida veidošanos.
316L Stainless Steel: Will almost certainly suffer from Cl-SCC in hot seawater (>~60 grādi / 140 grādi F). Tā PREN ir pārāk zems, lai droši izturētu punktveida un plaisu koroziju, īpaši zem nosēdumiem vai stāvošās vietās.
825. sakausējums: augstais niķeļa saturs padara to imūnu pret Cl-SCC. Tā augstākais PREN nodrošina daudz lielāku drošības rezervi pret punktveida koroziju un plaisu koroziju hlorīdos.
Stāvoklis, kam nepieciešama izturīgāka alternatīva: zema plūsma un piesārņojums.
Sakausējuma 825 ierobežojums jūras ūdenī parādās stagnācijas vai zemas plūsmas apstākļos, kad notiek bioloģiska piesārņošana un nogulsnes.
Zem nogulsnēm vide kļūst deoksigenēta un skāba (plaisas stāvoklis).
Lai gan sakausējums 825 (PREN ~33) ir izturīgs, tas joprojām var būt jutīgs pret spraugas korozijas ierosmi šajos īpaši agresīvajos, ilgstošajos stagnācijas apstākļos.
Šajā scenārijā sakausējums ar augstāku PREN ir noteikts:
A 6% Molybdenum super austenitic (e.g., 254 SMO, PREN >43) or a super duplex (e.g., 2507, PREN >42) piedāvā lielāku izturību pret spraugu koroziju.
Vissmagākajam, stāvošajam un piesārņotākajam jūras ūdenim niķeļa{0}}vara sakausējumi, piemēram, Alloy 400 (Monel), bieži vien ir labākā izvēle, jo tie ir lieliski noturīgi pret stāvošu, lielu{2}ātrumu un piesārņotu jūras ūdeni.
5. Ja Incoloy 800H caurule ir norādīta apkurināmā sildītāja pakalpojumam, apzīmējums "H" (augstai temperatūrai) ir ļoti svarīgs. Kādas divas specifiskas ķīmiskās un metalurģijas prasības nosaka "H" pakāpi, un kā tās tieši veicina caurules pagarināto kalpošanas laiku šļūdes apstākļos?
"H" incoloy 800H apzīmē kontrolētu ķīmiju un mikrostruktūru, kas īpaši pielāgota augstas temperatūras šļūdei, kā noteikts ASTM B407/B163.
Ķīmiskās prasības: kontrolēts oglekļa saturs.
Specifikācija: Oglekļa saturam ir jābūt no 0,05% līdz 0,10%. Tas ir ievērojami augstāks nekā standarta Incoloy 800 klases (0,03% max C).
Ieguldījums kalpošanas laikā: šis augstākais, kontrolētais oglekļa saturs nodrošina nepieciešamo "degvielu" sekundāro hroma karbīdu veidošanai graudos un graudu robežās ekspluatācijas laikā. Šie smalkie karbīdi stiprina graudu robežas pret slīdēšanu un matricu pret dislokācijas kustību, kas ir primārie atteices mehānismi zem šļūdes.
Metalurģijas prasības: šķīduma atkausēšana un graudu izmēra kontrole.
Specifikācija: materiālam jābūt atkausētam ar šķīdumu vismaz 1149 grādu temperatūrā. Šī augstas temperatūras atkvēlināšana ir nepieciešama, lai ASTM graudu izmēra skaitlis būtu 5 vai rupjāks (ti, lielāks graudu izmērs).
Ieguldījums kalpošanas laikā: rupjai graudu struktūrai ir mazāk graudu robežu uz tilpuma vienību. Tā kā šļūdes bojājumi bieži sākas pie graudu robežām (caur tukšumu veidošanos un saplūšanu), mazāka robežu klātbūtne tieši nozīmē ilgāku šļūdes pārrāvuma laiku. Rupjie graudi nodrošina garāku, līkumotāku ceļu plaisu izplatībai.
Oglekļa kombinācija nogulšņu stiprināšanai un rupjā graudu struktūra, lai samazinātu šļūdes bojājumu uzkrāšanos, ļauj Incoloy 800H caurulēm uzticami darboties gadu desmitiem augsta spriedzes apstākļos temperatūrā, kurā vairums citu inženiertehnisko sakausējumu ātri sabojātos.
