1. Kāda ir Inconel 690 un Inconel 738 būtiskā kompozīcijas un filozofiskā atšķirība, un kā tas nosaka to izmantošanu dobās caurulēs?
Šie divi sakausējumi ir izstrādāti ļoti dažādām galējībām: viens kodīgai videi un otrs intensīvai mehāniskai un termiskai spriedzei.
Inconel 690 (UNS N06690): šis ir sakausējums ar augstu -hromu, niķeli-, kas paredzēts maksimālai izturībai pret koroziju. Tās filozofija sakņojas ķīmiskajā stabilitātē.
Galvenais sastāvs: Ni (58% min), Cr (27-31%), Fe (7-11%). Ļoti augstais hroma saturs ir galvenais atšķirības faktors.
Primārais pielietojums caurulēm: tā gandrīz{0}}ekskluzīvā pielietošana ir kodolenerģijas tvaika ģeneratora caurulēs, kur vissvarīgākā ir izturība pret sprieguma korozijas plaisāšanu augstas{1}}temperatūras primārajā ūdenī.
Inconel 738 (UNS N0738): šis ir nogulsnēs -rūdināms, liet niķeļa- bāzes supersakausējums, kas paredzēts maksimālai augstas-temperatūras izturībai un šļūdes pretestībai. Tās filozofija sakņojas mehāniskajā darbībā karstumā.
Galvenais sastāvs: Ni (bāze), Cr (15-17%), Co (8-9%), Mo (1,5-2,0%), + nozīmīgi alumīnija, titāna un tantala papildinājumi stiprināšanai.
Galvenais pielietojums caurulēm: tas galvenokārt ir lietie sakausējumi. Ražošanakaltas dobas caurulesir ārkārtīgi izaicinošs un reti sastopams. To izmanto visprasīgākajām statiskajām un rotējošām sastāvdaļām gāzturbīnu karstajā daļā, piemēram, vadošajām lāpstiņām (kuras var būt dobas dzesēšanai) un strukturālajiem gredzeniem.
Būtībā: Inconel 690 ir korozijas speciālists, savukārt Inconel 738 ir augstas-temperatūras izturības speciālists. Doba caurule, kas izgatavota no 690, ir paredzēta kodīga šķidruma saturēšanai, savukārt doba caurule (vai lējumi), kas izgatavota no 738, ir paredzēta milzīga spēka un karstuma izturēšanai, bieži vien caur tās dobo serdi izlaižot dzesēšanas gaisu.
2. Kāpēc Inconel 690 doba caurule ir kļuvusi par Inconel 600 zelta standarta aizstājēju atomelektrostaciju tvaika ģeneratoros?
Šo maiņu noteica nepieciešamība atrisināt kritisku un plaši izplatītu atteices režīmu: primāro ūdens stresa korozijas plaisāšanu (PWSCC).
Problēma ar Inconel 600: lai gan Inconel 600 (ar ~15% Cr) ir labs inženiertehniskais sakausējums, tika konstatēts, ka tas ir jutīgs pret PWSCC augstas -tīrības, augstas temperatūras (lielāka par vai vienāda ar 300 grādiem) ūdens vidē spiediena ūdens reaktoros (PWR). Tas izraisīja cauruļu degradāciju, noplūdes un dārgus neplānotus pārtraukumus.
Risinājums ar Inconel 690:
Hroms ir galvenais. Vissvarīgākais faktors ir krasi palielinātais hroma saturs (~30%). Hroms veicina daudz stabilāka, aizsargājošāka un nepārtrauktāka hroma oksīda (Cr₂O₃) slāņa veidošanos uz caurules virsmas.
Izcila PWSCC izturība: šī izturīgā oksīda plēve ir ļoti izturīga pret sprieguma korozijas plaisu rašanos un izplatīšanos. Plaša laboratorijas un lauka pieredze ir pierādījusi Inconel 690 imunitāti pret PWSCC nominālos darbības apstākļos, padarot to ievērojami uzticamāku.
Ilgtermiņa-iekārtas dzīvotspēja: visu tvaika ģeneratoru aizstāšana ar tādiem, kas izgatavoti no Inconel 690 caurulēm, komunālo pakalpojumu uzņēmumiem ir vairāku -miljardu- dolāru vērts lēmums. Tas tiek īpaši veikts, lai nodrošinātu drošu, uzticamu un ilgtermiņa (-gadu) kodolspēkstacijas darbību, novēršot tās priekšgājēja dominējošo atteices mehānismu.
"Dobās caurules" šajā kontekstā ir tūkstošiem mazu -diametra, tievu-sienu cauruļu, kas veido kritisko barjeru starp radioaktīvo primāro dzesēšanas šķidrumu un ne-radioaktīvo sekundāro tvaika sistēmu.
3. Ņemot vērā to, ka Inconel 738 ir liešanas sakausējums, kādi ir milzīgi izaicinājumi, ražojot no tā kaltas dobas caurules, un kam šāda sastāvdaļa tiktu izmantota?
Kaltas dobas caurules izgatavošana no klasiskā lietā supersakausējuma, piemēram, 738, ir metalurģiskās apstrādes pašā priekšgalā tās sarežģītās ķīmijas dēļ.
Izaicinājumi kaltas caurules ražošanā:
Augsts sakausējuma saturs: ļoti liela gamma{0}}primāro (') veidotāju (Al, Ti, Ta) tilpuma daļa padara sakausējumu īpaši izturīgu un izturīgu pret deformāciju pat paaugstinātā temperatūrā. Tas padara tradicionālos procesus, piemēram, ekstrūzijas un cauruļu izspiešanu,{2}}ļoti sarežģītus.
Ierobežota apstrādājamība: Karstās apstrādes logs ir šaurs, un sakausējums ir pakļauts plaisāšanai, ja temperatūra un deformācijas ātrums netiek pilnībā kontrolēts.
Ķīmiskā segregācija: Lietu konstrukcijām ir raksturīga ķīmiska neviendabība (dendriti), kas jāsadala, veicot intensīvu karsto apstrādi, lai iegūtu viendabīgu, kaltu struktūru ar nemainīgām mehāniskām īpašībām.
Iespējamais pielietojums kaltai 738 dobai caurulei:
Veiksmīgas ražošanas gadījumā kaltas dobas caurules no 738 būtu paredzētas visprasīgākajiem lietojumiem kosmosa un enerģijas ražošanā. Īpašs lietošanas gadījums varētu būt augsts{2}spiediena turbīnas korpusa atbalsta gredzens vai augstas{3}}temperatūras sadegšanas oderējums nākamās-paaudzes reaktīvajos dzinējos. Šajās lomās komponentam ir nepieciešams:
Izcila šļūdes izturība: lai saglabātu izmēru stabilitāti un nepakļautu gaisa balonam spiedienam temperatūrā virs 1500 °F (815 grādi).
Augsta-Temperatūra, zema-Cikla noguruma pretestība: lai izturētu atkārtotus dzinēja palaišanas{2}}iedarbināšanas un izslēgšanas ciklus.
Oksidācijas/karstās korozijas izturība: nodrošina hroma saturs.
Dobais dizains būtu būtisks svara samazināšanai un, iespējams, dzesēšanas gaisa izvadīšanai. Šāda sastāvdaļa būtu ievērojams veiktspējas uzlabojums salīdzinājumā ar izplatītākiem kaltiem sakausējumiem, piemēram, 625 vai 718.
4. Kā Inconel 690 cauruļu metināšanas un savienošanas metodes atšķiras no tām, kas nepieciešamas augstas -nogulsnes-cietējamam sakausējumam, piemēram, Inconel 738?
Metodes būtiski atšķiras, atspoguļojot to metalurģiskos stāvokļus: viens ir stabils, ciets{0}}šķīdums, bet otrs ir sarežģīta, termiski{1}}apstrādājama sistēma.
Inconel 690 dobu cauruļu metināšana:
Mērķis: izveidot skaņu, pret koroziju{0}}izturīgu savienojumu, kas atbilst parastā metāla PWSCC pretestībai.
Process: parasti metināts, izmantojot gāzes volframa loka metināšanu (GTAW/TIG).
Pildmetāls: ERNiCrFe-7 vai ERNiCrFe-13 (pazīstams arī kā Inconel Filler Metal 52 un 52M), kas kopumā ir leģēti ar hromu, lai nodrošinātu, ka metinātā metāla izturība pret koroziju ir vienāda vai lielāka par parasto metālu 690.
Galvenie apsvērumi: Tīrība un siltuma ievades kontrole, lai novērstu mikroplaisāšanos (karsto plaisāšanu) tā pilnībā austenīta struktūras dēļ.
Inconel 738 "komponentu" savienošana (remonts):
Konteksts: tā kā 738 ir lieta turbīnas sastāvdaļa, "metināšana" parasti attiecas uz nodilušu sekciju remontu vai izveidošanu (piemēram, uz lāpstiņu platformām vai lāpstiņu galiem), nevis uz garu cauruļu izgatavošanu.
Process: precizitātei un kontrolei bieži izmanto lāzera apšuvumu vai pulveri{0}}karstās stieples TIG.
Pildījuma materiāls: specializēta metināšanas stieple vai pulveris, kas atbilst 738 sastāvam vai īpašai remonta ķīmijai.
Galvenais apsvērums: ārkārtējs deformācijas-laika plaisu risks. Metināšanas vieta ir ļoti ierobežota, un nokrišņu -cietēšanas reakcija dzesēšanas laikā rada lielu spriegumu. Tas prasa:
Īpašs pēc-metināšanas termiskās apstrādes (PWHT) cikls tūlīt pēc metināšanas, lai mazinātu stresu.
Pilnīga{0}}novecošanās termiskā apstrāde, lai atjaunotu spēku karstuma-ietekmētajā zonā (HAZ).
Kopsavilkums: Welding 690 ir kontrolēts korozijas{1}}izsardzības pasākums. 738 pievienošana/remonts ir liela-sprieguma, plaisu{5}}izvairīšanās procedūra, kas ir neatņemama{6}}augstvērtīgu turbīnas komponentu apkope.
5. Kāpēc kodolelektrostacijas dzīves-cikla izmaksu analīzē Inconel 690 caurules augstās sākotnējās izmaksas nodrošina milzīgas ekonomiskās priekšrocības salīdzinājumā ar tās priekšgājējiem?
Inconel 690 ekonomika ir mācību grāmata, kurā "jāmaksā vairāk avansā, lai vēlāk izvairītos no katastrofālām izmaksām".
Neveiksmes izmaksas ar Inconel 600:
Neplānoti pārtraukumi: viena noplūde tvaika ģeneratora caurulē var piespiest tūlītēju reaktora izslēgšanu. Nomaiņas enerģijas izmaksas (elektrības pirkšana no tīkla) var sasniegt miljoniem dolāru dienā.
Pārbaude un pievienošana: komunālie uzņēmumi bija spiesti veikt biežas, dārgas apkopes pārbaudes (virpuļstrāvas pārbaude) un pieslēgt simtiem vai tūkstošiem bojātu cauruļu, samazinot iekārtas efektivitāti un jaudu.
Priekšlaicīga nomaiņa: vislielākās izmaksas: visa tvaika ģeneratora nomaiņa gadu desmitiem pirms plānotā laika,{0}}projekts, kas izmaksā simtiem miljonu līdz miljardiem dolāru vienai iekārtai, neskaitot ieņēmumus no ilgstošas darbības pārtraukuma.
Inconel 690 vērtības piedāvājums:
PWSCC likvidēšana: gandrīz{0}}nulles cauruļu atteices risks PWSCC dēļ nodrošina plānotus, paredzamus pārtraukumus un maksimāli palielina rūpnīcas tiešsaistes jaudas koeficientu.
Pagarināts aktīvu kalpošanas laiks: 690 cauruļu robustā veiktspēja ir stūrakmens, lai pamatotu ilgtermiņa (60–80 gadu) kodolelektrostaciju darbības licences. Ieņēmumi no gadu desmitiem ilgas papildu, uzticamas darbības samazina sākotnējo kapitāla izmaksu atšķirību caurulēs.
Samazinātas ekspluatācijas izmaksas: tas krasi samazina tvaika ģeneratoru{0}}apkopes pārbaužu un apkopes apjomu, biežumu un izmaksas.
Tāpēc dzīves cikla izmaksu analīze nav tuvs salīdzinājums. Milzīgie finanšu un darbības riski, kas saistīti ar Inconel 600 caurulēm, padara ieguldījumus Inconel 690 dobajās caurulēs par vienu no ekonomiski piesardzīgākajiem lēmumiem, ko var pieņemt kodolenerģijas operators.
