1. Hastelloy X būtībā ir sakausējums ar augstu temperatūru{1}}. Kāda ir tā augstā dzelzs (~18%) un molibdēna (~9%) satura īpašā metalurģiskā loma, nodrošinot izcilu oksidācijas izturību un šļūdes stiprību virs 1800°F (980°)?
Dzelzs un molibdēna kombinācija Hastelloy X pilda izsmalcinātu, sinerģisku lomu, veidojot stabilu, aizsargājošu skalu un spēcīgu metālisku matricu.
Oksidācijas izturība: kompleksa, aizsargājoša špinela veidošanās.
Hroms (~22%): veido primāro hroma oksīda (Cr₂O₃) aizsargslāni.
Dzelzs un molibdēns: šie elementi modificē un uzlabo šo oksīda skalu. Tie integrējas skalā, veidojot blīvu, pieliptu un nepārtrauktu kompleksu spineļa struktūru (piemēram, (Ni, Fe) (Cr, Fe, Mo)₂O4). Šis špineļa slānis ir daudz izturīgāks pret atslāņošanos (atlobīšanos) termiskās cikla laikā nekā vienkāršs Cr₂O₃ slānis. Tas darbojas kā efektīva barjera pret turpmāku oksidāciju un karburizāciju, kas ir ļoti svarīga krāsns atmosfērā.
Šļūdes stiprība: cieta{0}}šķīduma stiprināšana un karbīda stabilizācija.
Molibdēns (~9%): tas ir spēcīgs cieto{1}}šķīduma stiprinātājs. Tā lielais atomu izmērs rada ievērojamu režģa deformāciju niķeļa -hroma matricā, kavējot dislokāciju kustību augstās temperatūrās. Tas tieši palielina sakausējuma izturību pret šļūdes -laika- atkarīgo deformāciju pastāvīgā spriedzē augstā temperatūrā.
Dzelzs (~18%): kopā ar molibdēnu, dzelzs veicina stabilu, smalku karbīdu veidošanos (galvenokārt M₂3C₆ un M₆C, kur M ir Cr, Mo, Fe) ilgstošas -temperatūras iedarbības laikā. Šie karbīdi izgulsnējas gar graudu robežām un graudos, nostiprinot tos un nodrošinot papildu ilgtermiņa -stiprinājumu, kas apkaro graudu robežu slīdēšanu, kas ir primārais šļūdes mehānisms.
Šī līdzsvarotā ķīmija ļauj Hastelloy X saglabāt noderīgu slodzes{0}}nesuma spēju oksidējošā atmosfērā līdz 2200 °F (1204 grādiem) — režīmā, kurā lielākā daļa citu inženiertehnisko sakausējumu ātri oksidējas, mīkstinās vai sabojājas.
2. Gāzturbīnās un kosmosa iekārtās Hastelloy X izmanto sadedzināšanas tvertnēm, pārejas kanāliem un pēcdedzes detaļām. Kāda īpaša īpašību kombinācija padara to neaizvietojamu šajās lomās, kur dominē termiskā cikliskums un liela -ātruma gāzes erozija?
Hastelloy X ir izvēlēts šiem ekstrēmiem lietojumiem, pateicoties īpašību triādei, kuras ir ārkārtīgi grūti atrast vienā materiālā:
Īpaši augstas{0}}temperatūras izturība un šļūdes pārrāvuma ilgums: sadegšanas kannās un pārejas kanālos ir karstas, zem spiediena esošās gāzes. Hastelloy X izturība temperatūrā no 1000 °F līdz 2100 °F (540 grādiem līdz 1150 °F) ļauj šīm plānām -sienu detaļām saglabāt to strukturālo integritāti zem spiediena un termiskā stresa, nelīstot un nedeformējoties tūkstošiem darbības stundu.
Izcila oksidācijas un karburācijas izturība: Degšanas vide ir ļoti oksidējoša. Sakausējuma spēja veidot stabilu spineļa zvīņu novērš strauju sieniņu retināšanu no oksidēšanās un pretojas iekšējai karburācijai no degvielu bagātām zonām, kas pretējā gadījumā varētu izraisīt trauslumu.
Laba termiskā noguruma izturība: komponenti tiek pakļauti atkārtotiem sildīšanas un dzesēšanas cikliem (palaišana, izslēgšana, jaudas maiņa). Tas izraisa cikliskus termiskos spriegumus. Hastelloy X ir labs izturības, lokanības un siltumvadītspējas līdzsvars, kas ļauj tam izturēt šos spriegumus, neplaisājot-īpašību, kas pazīstama kā termiskā noguruma izturība.
Izgatavojamība un metināmība: atšķirībā no dažiem nokrišņiem{0}}cietinātiem supersakausējumiem, Hastelloy X ir ciets{1}}šķīduma sakausējums. To var viegli noformēt, metināt (izmantojot HASTELLOY X pildmetālu vai ENiCrFe-2) un remontēt, kas ir būtiski sarežģītas sadegšanas sistēmas aparatūras izgatavošanai un apkopei.
3. Augstas temperatūras rūpnieciskai krāsnij dizainers var izvēlēties starp Hastelloy X un alumīnija oksīdu{2}}veidojošu sakausējumu, piemēram, Kanthal APM starojuma caurulēm. Kādos specifiskos ekspluatācijas apstākļos saistībā ar mehānisko slodzi un atmosfēru Hastelloy X būtu nepieciešamā izvēle?
Izvēle ir atkarīga no prasības pēc konstrukcijas slodzes{0}}nespējas stresa apstākļos sarežģītā atmosfērā.
Kanthal APM (Fe-Cr-Al sakausējums): tas ir lielisks materiāls augstas -temperatūras sildelementiem un viegli noslogotām starojuma caurulēm. Tā galvenā stiprība ir aizsargājoša alumīnija oksīda (Al2O3) skalas veidošanās, kas nodrošina izcilu oksidācijas izturību pret hroma sārņiem ļoti augstās temperatūrās. Tomēr Fe-Cr-Al sakausējumiem ir zemāka izturība pret augstu-temperatūru un šļūdes pretestība, salīdzinot ar supersakausējumiem, kuru pamatā ir niķelis-. Tie var būt trausli arī istabas temperatūrā un pēc ilgstošas{10}}novecošanas.
Hastelloy X ir nepieciešamā izvēle, ja:
Komponents ir pakļauts ievērojamam mehāniskam spriegumam: tas ietver iekšējo spiedienu (procesa caurulēm), tukšo slodzi (garās horizontālās caurules) vai konstrukcijas svaru (piemēram, atbalsta iekšējās daļas). Hastelloy X izcilā šļūdes izturība novērš nokarāšanos vai plīsumu.
Atmosfēra ir sarežģīta vai mainīga: lai gan Kanthal izceļas ar sausu oksidējošu gaisu, krāsns atmosfēra var būt reducējoša, karburējoša, sulfidējoša vai saturēt ūdens tvaikus. Hastelloy X hroma-bagātīgā skala un niķeļa bāze nodrošina daudzpusīgāku izturību pret plašāku atmosfēru klāstu, tostarp tādām, kas var ātri noārdīt alumīnija oksīda veidotājus (piemēram, sēra-nesošā vai augsta{5}}ūdens-tvaiku vidē).
Nepieciešama lokanība un tolerance pret bojājumiem: lieliem, sarežģītiem izgatavotiem mezgliem, kas saskaras ar termisko ciklu, Hastelloy X raksturīgā elastība un stingrība ir būtiska, lai izvairītos no trausliem lūzumiem.
Īsāk sakot, izvēlieties Kanthal par vienkāršu, statisku, oksidējošu sildelementu. Izvēlieties Hastelloy X slodzi-nesošai, zem spiediena vai sarežģītai-atmosfēras krāsns sastāvdaļai, kurai jāsaglabā izmēru stabilitāte un integritāte.
4. Hastelloy X metināmība ir laba sakausējumam ar augstu temperatūru, taču tam ir nepieciešamas īpašas vadības ierīces. Kāda ir primārā jutība pret sacietēšanas plaisāšanu, kas saistīta ar tās ķīmisko sastāvu, un kāda metināšanas parametru stratēģija (piemēram, siltuma ievade) tiek izmantota, lai mazinātu šo risku?
Galvenais Hastelloy X metināšanas izaicinājums ir tā jutība pret sacietēšanas (karstās) plaisāšanu metinātajā metālā, ko nosaka tā sastāvs.
Galvenais iemesls: elementu segregācija un zemas kušanas fāzes{0}}
Hastelloy X satur tādus elementus kā molibdēns un dzelzs, kas metināšanas baseina sacietēšanas beigu posmā kopā ar piemaisījumiem, piemēram, sēru un fosforu, var izdalīties starpdendritiskajos reģionos. Tas var veidot zemas-kušanas-eutektiskas plēves pie graudu robežām. Metinātajai šuvei atdziestot un saraujoties, šīs vājās, šķidrās plēves tiek saplēstas termisko spriegumu ietekmē, kā rezultātā veidojas starpgranulāras plaisas.
Seku mazināšanas stratēģija: zemas siltuma padeves metināšana
Profilakses atslēga ir samazināt metināšanas baseina izmēru un laiku, ko metāls pavada kritiskās sacietēšanas temperatūras diapazonā.
Izmantojiet zemu siltuma padevi: izmantojiet metināšanas procedūras ar mazu strāvas stiprumu un pārvietošanās ātrumu. Priekšroka tiek dota tādiem procesiem kā gāzes volframa loka metināšana (GTAW), nevis augstākas siltuma ievades procesi.
Šaurā lodīšu ģeometrija: tas veicina smalku, šūnu dendrītu struktūru ar mazāk izteiktu segregāciju, jo sacietēšanas fronte ātri pārvietojas.
Kontroles savienojuma dizains: izvairieties no pārmērīgas ierobežošanas, kas palielina stiepes spriegumu uz cietinātās metināšanas.
Pildmetāls: izmantojiet atbilstošu HASTELLOY X pildvielu metālu (ERNiCrMo-2) vai īpaši modificētu šķirni, kas paredzēta uzlabotai metināmībai. Pildvielai jābūt tīrai un bez piesārņotājiem.
Papildu kritiskā kontrole: pēc{0}}metināšanas termiskā apstrāde (PWHT)
Lai nodrošinātu maksimālu izturību pret spriedzes relaksācijas plaisāšanu, strādājot ar augstu{0}}temperatūru, bieži tiek noteikta šķīduma atkausēšanas apstrāde 2150–2250 °F (1177–1232 grādi), kam seko ātra dzesēšana. Tas izšķīdina visas kaitīgās sekundārās fāzes, kas varētu būt izveidojušās HAZ, un atjauno optimālo elastību.
5. Salīdzinot Hastelloy X ar Inconel 625 augstas -temperatūras pirolīzes procesam, kāda galvenā augstās-temperatūras īpašība dod priekšroku Hastelloy X, un kādas konkrētas zemākas-temperatūras korozijas vai ražošanas priekšrocības varētu dot priekšroku Inconel 625?
Šis salīdzinājums izceļ kompromisu-starp tīri augstas-temperatūras spēju un daudzpusību ar izturību pret koroziju.
Īpašumam labvēlīgs Hastelloy X: Šļūdes stiprums ļoti augstā temperatūrā.
Virs aptuveni 1800 °F (980 °) Hastelloy X ir izcila šļūdes{2}izturība. Tā ķīmija ir īpaši optimizēta slodzes-nestspējai šajā diapazonā. Pirolīzes krāsns starojuma spolei vai pārvades līnijai, kur metāla temperatūra ir ārkārtēja un ir mehānisks spriegums, Hastelloy X piedāvās ilgāku kalpošanas laiku un lielāku konstrukcijas drošības rezervi.
Priekšrocības, dodot priekšroku Inconel 625:
Izturība pret koroziju zemākā temperatūrā: Inconel 625 ar augstu molibdēna (~9%) un niobija (~3,5%) saturu ir daudz labāka izturība pret punktveida koroziju, plaisu koroziju un plašāku skābju klāstu (gan oksidējošo, gan reducējošo). Ja procesa straume kondensējas vai tai ir korozīvā fāze zemākā temperatūrā, Inconel 625 nodrošina būtisku aizsardzību, kuras Hastelloy X trūkst.
Izgatavojamība: Inconel 625 parasti tiek uzskatīts par nedaudz labāku apstrādājamību un metināmību nekā Hastelloy X, ar mazāku jutību pret sacietēšanas plaisāšanu. Tā lieliskā -metinātā izturība pret koroziju arī vienkāršo izgatavošanu.
Atlases kopsavilkums:
Choose Hastelloy X for a dedicated, high-stress, high-temperature (>1800 °F/980 grādi) gāzveida pakalpojums, kur oksidēšanās un šļūde ir vienīgās problēmas.
Izvēlieties Inconel 625 pakalpojumiem ar plašāku temperatūras diapazonu vai kur zemākas-temperatūras korozija no kondensāta vai procesa traucējumiem ir risks, pat ja maksimālā temperatūra ir nedaudz zemāka.
