1. Pamatā, kas ir Inconel 690 un 738 dobās caurules, un kādi ir to primārie rūpniecības pielietojumi?
Inconel 690 un 738 nav viens materiāls, bet divi atšķirīgi niķeļa - balstīti superaloys, katrs pielāgots īpašai ekstrēmai videi. Lietojumprogrammām tiek izvēlēta "dobas caurules" ģeometrija, kurai nepieciešama augstas stiprības, iekšējā spiediena ierobežošanas un efektīvas šķidruma vai gāzes plūsmas kombinācija.
Inconel 690 ir augsts - hroms (apm. Tās viskritiskākais pielietojums ir kodolenerģijas ražošanā, īpaši tvaika ģeneratora caurulēm spiediena ūdens reaktoros (PWR). Dobās caurules forma ļauj primārajam dzesēšanas šķidrumam (radioaktīvajam ūdenim) plūst caurulēs, pārnesot siltumu uz - radioaktīvo sekundāro ūdeni ārpusē, tādējādi radot tvaiku, lai virzītu turbīnas. Tās augstākā izturība pret stresa korozijas plaisāšanu (SCC) šajā vidē ir tā galvenā priekšrocība salīdzinājumā ar iepriekšējiem sakausējumiem, piemēram, sakausējuma 600.
Inconel 738 (bieži apzīmēts kā - 738 vai Inconel sakausējuma 738) ir nokrišņi - sacietējāms niķelis - balstīts superaloy, kas satur ievērojamu daudzumu hroma, kobalta un refraktārus elementus, piemēram, tantalum un vundr. Tas ir īpaši paredzēts augstas temperatūras izturībai un šļūdes pretestībai. Tās primārā izmantošana ir karstākajās gāzes turbīnu, piemēram, turbīnu asmeņu un lāpstiņu, sekcijās. Izgatavojot kā dobas caurules vai metot ar sarežģītiem iekšējiem dzesēšanas kanāliem, šie komponenti var izturēt ekstrēmus centrbēdzes un termiskos spriegumus, vienlaikus ļaujot vēsam gaisam iziet cauri, izveidojot aizsargājošu plēvi, kas ļauj darboties virs sakausējuma kausēšanas punkta.
Rezumējot, lai gan abi ir niķeļa - bāzes caurules prasīgām lietojumprogrammām, Inconel 690 ir čempions korozijas pretestībai kodolieroču un ķīmiskajā sektorā, turpretī Inclamel 738 ir čempions mehāniskajai izturībai aviācijas un enerģijas ražošanas turbīnu karstākajās daļās.
2. Kādas ir nozīmīgās problēmas šo dobo caurulīšu ražošanā un metināšanā?
Šo sakausējumu cauruļu ražošana ir ārkārtīgi izaicinoša, pateicoties to augstajai stiprībai, darbam - sacietēšanas ātrumi un jutība pret termisko apstrādi.
Ražošanas izaicinājumi:
Karsts un auksts darbs: Inconel 690 ir ārkārtīgi augsts darbs - sacietēšanas ātrums. Veidojot to bezšuvju caurulē, ir nepieciešami sarežģīti procesi, piemēram, karsta ekstrūzija, kam seko vairāki auksti zīmējumi un atkvēlināšana. Katrs aukstā darba posms ievērojami palielina izturību un cietību, apgrūtinot turpmāku deformāciju bez starpposma termiskās apstrādes (atkvēlināšanas), lai atjaunotu elastību.
Precizitāte - 738: Inconel 738, ko bieži izmanto investīciju veidotajām turbīnu asmeņiem, "dobā caurule" parasti tiek izveidota, izmantojot sarežģītu keramikas kodolu tehnoloģiju liešanas laikā. Galvenais veido iekšējās dzesēšanas fragmentus, un tā precīza noņemšana pēc liešanas ir kritiska. Jebkurš atlikušais keramika var izraisīt plaisas ierosināšanu stresa apstākļos. Šo dalībnieku komponentu apstrāde ar galīgajiem izmēriem ir sarežģīta arī sakausējuma cietības un abrazivitātes dēļ.
Metināšanas izaicinājumi: Šo sakausējumu metināšana prasa ārkārtēju piesardzību, lai izvairītos no defektiem, kas varētu izraisīt katastrofisku neveiksmi.
Celms - Vecuma plaisāšana (- 738): tas ir galvenais izaicinājums, metinot nokrišņus - sacietējušies sakausējumi, piemēram, - 738. Metinātā siltuma ieeja izraisa spriegumus, un sekojošais stabs - metināšanas termiskās apstrādes (PWHT), kas nepieciešams, lai sakausētais sakausējums varētu izraisīt šo spriegumu mazināšanos, plaisājot siltuma skartajā zonā (HAZ). Precīza metināšanas parametru un PWHT ciklu kontrole ir būtiska.
Porainība un karsta plaisāšana (abi sakausējumi): sakausējumu sastāvs padara izkausēto metināto baseinu viskozu un lēnīgu, izraisot sliktu metināšanas lodītes formu un potenciālu gāzu ieslodzījumu, izraisot porainību. Pastāv arī jutība pret sacietēšanas plaisāšanu (karstā plaisāšanas tips), kas prasa izmantot saskaņošanu vai virs - atbilstošiem pildvielu metāliem ar rūpīgi kontrolētu ķīmiju.
Post - metināšanas termiskās apstrādes (PWHT): IN-690 var būt nepieciešama stresa mazināšanas atdeve, savukārt In-738 ir nepieciešams pilns risinājums un novecošanās ārstēšana. Sildīšanas un dzesēšanas ātrums šo procesu laikā ir rūpīgi jākontrolē, lai sasniegtu vēlamo mikrostruktūru un īpašības, neieviešot kropļojumus vai plaisāšanu.
3. Kā šo divu sakausējumu mikrostruktūra diktē to īpašības un pielietojuma piemērotību?
Mikrostruktūra ir to atšķirīgo lietojumprogrammu pamat iemesls.
Inconel 690 ir vienkārša, stabila, viena - fāzes austenitic (seja - Centrēta kubiskā) mikrostruktūra. Tā izcilā korozijas pretestība izriet no šī augstā hroma satura (27 - 31%). Hroms veido izturīgu, pašdziedinošu hroma oksīda (cr₂o₃) slāni uz virsmas, kas aizsargā pamatā esošo metālu no turpmākas oksidācijas un korozīvu sugu uzbrukuma. Sakausējumu parasti izmanto rūdītā stāvoklī, nodrošinot maksimālo elastību un izturību pret koroziju. Nav sekundāru fāžu, kas varētu izraisīt un pasliktināt izturību vai izturību pret koroziju.
Inconel 738 ir kompleksa, vairāku - fāzes mikrostruktūra, kas izstrādāta stiprībai. Tās īpašības ir iegūtas no nokrišņu - sacietēšanas mehānisma.
Gamma Prime (') fāze: primārā stiprināšanas fāze ir Gamma Prime (Ni₃ (Al, Ti)). Liela apjoma frakcija smalki izkliedēta, saskaņota “nogulsne niķeļa matricā (gamma fāze) darbojas kā milzīgs šķērslis dislokācijas kustībai, nodrošinot milzīgu izturību un šļūdes izturību augstā temperatūrā.
Karbīdi: tādi elementi kā hroms un tantalums veido karbīdus (piemēram, MC, M₂₃c₆) pie graudu robežām. Šie karbīdi nosaka robežas, kavējot graudu augšanu termiskās apstrādes laikā un nodrošinot papildu augstu - temperatūras stiprumu.
In-738 termiskā apstrāde (šķīduma apstrāde un novecošana) ir kritiska šo 'nogulsņu lieluma, sadalījuma un tilpuma daļas kontrolei. Nepareiza termiskā apstrāde var izraisīt pārāk lielus, nestabilus vai nevienmērīgi sadalītus nogulsnes, krasi samazinot komponenta kalpošanas laiku.
4. Aktīvu dzīves pagarināšanas un labošanas kontekstā, kādi ir galvenie apsvērumi komponentiem, kas izgatavoti no šīm caurulēm?
Dzīves pagarināšana ir galvenais ekonomiskais virzītājspēks, it īpaši enerģijas ražošanā.
Inconel 690 kodola caurulēm: primārā dzīve - Ierobežojošais faktors ir korozija un nodilums.
Pārbaude: regulāra - destruktīva pārbaude (NDT), piemēram, virpuļu strāvas pārbaude (ECT), tiek veikta no caurulīšu iekšpuses, lai noteiktu retināšanu, izvietošanu vai plaisu sākšanu.
Remonts: ja bojājumi ir lokalizēti, parastā remonta tehnika ir caurules aizbāzšana. Bojātā caurule ir noslēgta abos galos, neatgriezeniski izņemot to. Augi ir izstrādāti ar rezervi noteiktam procentam caurules, kas jāpievieno. Nozīmīgākiem jautājumiem, piedurknes - mazāka diametra caurules ievietošana bojātajā un metināšana galos - var būt risinājums.
Dzīves prognozēšana: inženieri izmanto modeļus, kuru pamatā ir ūdens ķīmijas kontrole, darbības temperatūra un novērotie noārdīšanās ātrumi, lai prognozētu tvaika ģeneratora atlikušo lietderīgās lietošanas laiku.
Inconel 738 turbīnu komponentiem: Galvenā dzīve - ierobežojošie faktori ir šļūdes, termiskais nogurums un oksidācija/pārklājuma noārdīšanās.
Pārbaude: komponentus pārbauda plaisas (izmantojot fluorescējošu iespiešanos vai x - staru pārbaudi), asmeņu ģeometrijas izkropļojumu (šļūdes) un bāzes materiāla vai aizsargājošu pārklājumu oksidēšanu (piemēram, TBCS - siltuma barjeru pārklājumi).
Remonts: uzlaboti remonta procesi ietver:
Metināšanas remonts: saplaisājušas sekcijas var nolaist un re - metinātas, izmantojot specializētas metodes, lai izvairītos no celma - Vecuma plaisāšanu, kam seko pilnīga re - termiskā apstrāde.
Atjaunošanās siltuma procedūras: Pēc ilgas apkalpošanas 'nogulsnes var virs - rupjas. Īpašs termiskās apstrādes cikls var izšķīdināt šīs daļiņas un re - tās nogulsnēt smalkākā, optimālākā sadalījumā, efektīvi atjaunojot lielu daļu komponenta mehāniskās īpašības.
Re - pārklājums: nolietots - Iziet vides vai termiskās barjeras pārklājumi, un tiek uzklāti jauni pārklājumi.
5. Izvēloties starp Inconel 690, Inconel 738 un citiem superalveidiem, piemēram, sakausējuma 625 vai Haynes 282, lai iegūtu augstus - temperatūras cauruļveida lietojumprogrammu, kādi ir galvenie lēmuma faktori?
Atlase ir rūpīgs temperatūras, stresa, vides un izmaksu līdzsvars.
Temperatūra un stress: tas ir primārais diferenciālis.
Inconel 738 ir skaidra izvēle ekstrēmākajiem apstākļiem, parasti virs 850 grādiem (1560 grādiem F), kur nepieciešama visaugstākā šļūdes stiprība (piemēram, turbīnu aerodinamentās).
Haynes 282 ir vēl viens progresīvs superaloks, kas konkurē līdzīgā temperatūras diapazonā (~ 750-950 grādos) un bieži piedāvā labāku metināmību un izgatavojamību nekā in-738.
Inconel 625 ir lieliski piemērots lietojumprogrammām līdz aptuveni 700 grādiem (1300 grādiem F). Tas iegūst izturību no cieta šķīduma sacietēšanas (niobium un molibdēna), un to ir daudz vieglāk metināt un veidoties nekā - 738. Tā ir laba izvēle augstas izturības cauruļvadu, vadu un spiediena traukiem, kur ir galvenais.
Inconel 690 tiek izvēlēts nevis tā augstajai - temperatūras stiprībai, bet gan par korozijas pretestību paaugstinātā temperatūrā. Tās lietošanas temperatūru bieži nosaka korozīva vide (piemēram, ~ 300 grādi PWR primārajā ūdenī), nevis tās mehāniskās stiprības robežas.
Vide: īpašu korekentu klātbūtne ir izšķiroša.
Kaustiskās vides vai augsta - temperatūras ūdens ar hlorīdiem Inconel 690 ir pārāks.
Atmosfēras oksidēšanai (piemēram, sadegšanas gāzēm) gan 690, gan 738 augstais hroms ir izdevīgs, bet mehāniskā izturība kļūst par ierobežojošo faktoru.
Izmantojamība un izmaksas: Inconel 625 un 690 ir daudz vieglāk izgatavoti cauruļveida izstrādājumos nekā In-738. Sarežģītā termiskā apstrādes un IN-738 atlases/metināšanas problēmas padara to ievērojami dārgāku. Tāpēc to izmanto tikai tad, ja tā veiktspēja ir absolūti nepieciešama.
Noslēgumā var izvēlēties, kura sakausējums ir "labāks", bet kurš ir piemērots - {- mērķi, pamatojoties uz detalizētu darbības apstākļu analīzi visā komponenta paredzētajā dzīves ciklā.
