1. 253 Ma và 654 SMO đều được phân loại là hợp kim "siêu" nhưng vì lý do hoàn toàn khác nhau. Phân loại luyện kim cơ bản của họ là gì, và các yếu tố hợp kim chính xác định trạng thái "siêu" của chúng là gì?
Mặc dù cả hai đều là thép không gỉ, những hợp kim này thuộc về các gia đình khác nhau về cơ bản và "siêu" cho các mục đích riêng biệt.
253MA (UNS S30815): Đây là một nhiệt - Thép không gỉ Austenitic chịu được. Trạng thái "siêu" của nó đề cập đến sức mạnh vượt trội và khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ rất cao (lên tới 1150 độ / 2100 độ F). Thành phần của nó dựa trên cấu trúc 18/10 cr - ni Austenitic nhưng được tăng cường với:
Cerium (CE) & lanthanum (LA): Những yếu tố đất hiếm (Rees) là chìa khóa. Chúng cải thiện đáng kể độ bám dính và độ ổn định của thang đo oxit crom bảo vệ dưới chu kỳ nhiệt, ngăn ngừa sự phát triển (bong tróc).
Silicon cao (SI) & nitơ (N): Silicon tăng cường hơn nữa khả năng kháng oxy hóa, trong khi nitơ hoạt động như một chất tăng cường dung dịch rắn mạnh, cung cấp sức mạnh cao và cường độ nhiệt độ cao.
Carbon vừa phải (c): carbon cung cấp độ cao - thông qua sự hình thành cacbua.
654 SMO (UNS S32654): Đây là một siêu - Thép không gỉ Austenitic. Trạng thái "siêu" của nó biểu thị khả năng chống triệt để và ăn mòn kẽ hở trong môi trường nước tích cực, đặc biệt là các loại chứa clorua. Thành phần của nó được định nghĩa bằng hợp kim cực đoan:
Crom cao (Cr ~ 24%), niken (Ni ~ 22%), molybdenum (mo ~ 7,3%): Bộ ba này cung cấp một cơ sở của khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.
Very High Nitrogen (N ~0.5%): This is an extraordinary amount. Nitrogen is a powerful austenite stabilizer (allowing the high Cr/Mo content) and a phenomenal strengthener. Most critically, it synergizes with Molybdenum to drastically elevate the Pitting Resistance Equivalent Number (PREN >50).
Đồng (Cu) & mangan (MN): Hỗ trợ đồng với axit sunfuric, và mangan giúp hòa tan hàm lượng nitơ cao.
2. Ứng dụng của họ là một nghiên cứu về mặt đối lập. Các môi trường dịch vụ chính biện minh cho việc lựa chọn 253mA so với các thép không gỉ tiêu chuẩn như 309 hoặc 310, và ngược lại, khi 654 SMO được chỉ định trên Lower - Lớp austenitic hoặc thép song công?
Lựa chọn được thúc đẩy bởi cơ chế suy giảm thống trị: nhiệt độ 253mA và ăn mòn cho 654 SMO.
Biện minh 253MA (High - Ứng dụng nhiệt độ):
Một kỹ sư sẽ chỉ định 253mA trên 309/310 khi ứng dụng liên quan đến việc sưởi ấm theo chu kỳ và làm mát trong bầu không khí oxy hóa. Hợp kim tiêu chuẩn hình thành các thang đo oxit nứt và spall trong quá trình đạp xe nhiệt, dẫn đến mất kim loại tiến triển . 253 Các yếu tố đất hiếm của MA đảm bảo tỷ lệ vẫn còn nguyên, cung cấp bảo vệ thuật ngữ - dài.
Các ứng dụng cụ thể: Thiết bị xử lý khoáng sản (ví dụ, thắt lưng thiêu kết, các thành phần lò xử lý nhiệt như ống rạng rỡ, con lăn và bóp nghẹt), lò phản ứng nhiệt phân, đồ nội thất lò nung gốm và các thành phần trong hệ thống đốt cháy tua -bin.
Biện minh cho 654 SMO (các ứng dụng ăn mòn nước):
654 SMO được chỉ định khi tiêu chuẩn 316L, 6mo austenitic (như 254 SMO) hoặc thậm chí thép song công (như 2205) bị hỏng do rỗ hoặc ăn mòn kẽ hở cục bộ.
Các ứng dụng cụ thể: Nước biển - Bộ trao đổi nhiệt và ngưng tụ nhiệt trong các nhà máy điện và hóa chất, đường ống dầu khí ngoài khơi và rốn, máy lọc khí thải khí thải (FGD).
3. Chế tạo, đặc biệt là hàn, đưa ra những thách thức đáng kể cho cả hai hợp kim. Rủi ro luyện kim chính trong quá trình hàn cho mỗi, và những quy trình và vật phẩm cụ thể nào được ủy quyền để đảm bảo tính toàn vẹn?
Các thách thức hàn bị phản đối theo các cấu trúc vi mô khác nhau của chúng.
Hàn 253ma:
Rủi ro chính: nứt nóng (nứt hóa rắn). Cấu trúc vi mô austenit hoàn toàn có hệ số giãn nở nhiệt cao và độ dẻo hóa rắn thấp, khiến nó dễ bị nứt khi nhóm hàn hóa rắn.
Chiến lược giảm thiểu:
Có thể tiêu thụ: Sử dụng Over - kim loại phụ được hợp kim gửi một cấu trúc vi mô song công (austenite - ferrite). Một lựa chọn chung là Ernicr - 3 (Hợp kim 82) FILLER dựa trên niken. Điều này giới thiệu một lượng nhỏ ferrite vào kim loại hàn, hòa tan các tạp chất lưu huỳnh và phốt pho và cung cấp khả năng chống nứt lớn hơn.
Quy trình: Sử dụng đầu vào nhiệt thấp, hạt hàn hẹp và duy trì nhiệt độ giao thoa thấp để giảm thiểu phơi nhiễm nhiệt tổng thể và kiểm soát cấu trúc kim loại hàn.
Hàn 654 SMO:
Rủi ro chính: Sự hình thành các giai đoạn thứ cấp & mất khả năng chống ăn mòn. Hàm lượng hợp kim cực, đặc biệt là nitơ rất cao, làm cho hợp kim dễ bị kết tủa nitrua (ví dụ, CR₂N) và các pha intermetallic (ví dụ: sigma, chi) ở vùng nhiệt - (HAZ) nếu được làm mát quá chậm qua phạm vi tới 600-1000.
Chiến lược giảm thiểu:
Có thể tiêu thụ: Sử dụng một - Niken hợp kim - kim loại phụ dựa trên, chẳng hạn như Ernicrmo-3 (Hợp kim 625) hoặc Ernicrmo-13 (Hợp kim 59). Điều này đảm bảo kim loại hàn có đủ CR, MO và N dung sai để chống lại sự phân tách và duy trì khả năng chống ăn mòn.
Quy trình: Sử dụng đầu vào nhiệt cao và tốc độ làm mát chậm. Điều này trái ngược với 253mA. Mục tiêu là để tránh phạm vi nhiệt độ tới hạn một cách nhanh chóng, ngăn chặn thời gian - lượng mưa phụ thuộc. Quay lại - thanh lọc với argon là điều cần thiết để ngăn chặn quá trình oxy hóa ở phía gốc.
4. Từ góc độ mua sắm kỹ thuật, hai thử nghiệm đảm bảo chất lượng quan trọng nhất để yêu cầu 654 SMO để đảm bảo nó sẽ thực hiện như mong đợi trong môi trường clorua nghiêm trọng là gì?
Đơn giản chỉ cần xác minh hóa học là không đủ. Hai hiệu suất - Các thử nghiệm dựa trên rất quan trọng:
Thử nghiệm ăn mòn giữa các tế bào (IGC) sau khi nhạy cảm: Vật liệu phải được kiểm tra theo một tiêu chuẩn như phương pháp ASTM G28 A (thử nghiệm Stre Rich). Điều quan trọng, mẫu thử trước tiên phải trải qua quá trình xử lý nhiệt nhạy cảm có chủ ý (ví dụ: 700 độ trong 30 phút) được thiết kế để kết tủa các pha có hại. Sau khi điều trị này, mẫu phải cho thấy tốc độ ăn mòn thấp, chứng minh nhiệt thực tế của vật liệu có khả năng chống lại sự hình thành các pha bất lợi này trong quá trình hàn hoặc xử lý nhiệt vô tình.
Thử nghiệm nhiệt độ rỗ tới hạn (CPT) và/hoặc kiểm tra nhiệt độ kẽ hở (CCT): vật liệu nên được kiểm tra theo ASTM G48 (thử nghiệm clorua ferric) để xác định CPT và CCT của nó. Đối với 654 SMO, CPT nên cao hơn 50 độ (thường> 70 độ) và CCT, trong khi thấp hơn, nên cao hơn đáng kể so với hợp kim 6MO tiêu chuẩn. Dữ liệu định lượng này cung cấp bằng chứng trực tiếp rằng vật liệu sẽ chống lại sự ăn mòn rỗ và kẽ hở ở nhiệt độ dịch vụ dự định.
5. Về mặt kinh tế, đây là những vật liệu cao cấp. Ngoài sự ăn mòn đơn thuần hoặc kháng nhiệt độ, những lợi thế kỹ thuật khác nào khác có thể biện minh cho chi phí ban đầu cao của họ, dẫn đến tổng chi phí sở hữu thấp hơn?
Sự biện minh đến từ các số liệu hiệu suất vượt trội có tác động đến toàn bộ vòng đời dự án:
Cho 253ma:
Ứng suất thiết kế cho phép cao hơn ở nhiệt độ: cường độ cao của nó ở nhiệt độ cao cho phép thiết kế mỏng hơn - các thành phần có tường bao quanh, giảm trọng lượng vật liệu và chi phí. Điều này có thể dẫn đến các cấu trúc hỗ trợ nhẹ hơn và ít năng lượng cần thiết để sưởi ấm.
Tuổi thọ dịch vụ lâu hơn & giảm thời gian ngừng hoạt động: Các thành phần tồn tại lâu hơn đáng kể trong dịch vụ nhiệt theo chu kỳ, giảm tần suất tắt máy để thay thế. Chi phí sản xuất thời gian ngừng hoạt động thường lấn át chi phí vật liệu.
Cho 654 SMO:
Các bức tường mỏng hơn và tiết kiệm trọng lượng: Sức mạnh năng suất rất cao (~ 550 MPa) cho phép các bình áp suất và đường ống được thiết kế với các bức tường mỏng hơn so với austenitic tiêu chuẩn như 316L, tiết kiệm trọng lượng và khối lượng vật liệu.
Loại bỏ sự thất bại thảm khốc: chi phí của một rò rỉ hoặc thất bại trong một nhà máy ngoài khơi, hóa học hoặc FGD - do thiệt hại môi trường, sự cố an toàn và mất sản xuất - có thể là một bản sao . 654
Sử dụng với nước làm mát mạnh mẽ: Nó cho phép sử dụng nước biển hoặc nước lợ làm phương tiện làm mát mà không sợ thất bại, loại bỏ sự cần thiết của các nhà máy xử lý nước đắt tiền hoặc trao đổi nhiệt titan.
