1. برای کاربرد ساختاری با دمای بالا در یک کوره (به عنوان مثال، یک سبد لوله تابشی)، باید بین صفحه Inconel 600 و Incoloy 800H انتخاب شود. عوامل متالورژیکی کلیدی که منجر به انتخاب Incoloy 800H می شود چیست؟
انتخاب Incoloy 800H به دلیل قدرت پارگی خزش عالی آن در دماهای بالاتر از 1100 درجه فارنهایت (593 درجه) است.
Inconel 600 یک آلیاژ جامد-نیکل-کروم تقویت شده با محلول است. مقاومت اکسیداسیون خوبی دارد اما تنها به استحکام ماتریس خود متکی است. در دماهای بسیار بالا، تحت بار ثابت (خزش) به راحتی تغییر شکل می دهد.
Incoloy 800H یک آلیاژ آهن-نیکل-کروم است. علامت "H" به این معنی است:
محتوای کربن کنترل شده (0.05-0.10%): این کربن امکان تشکیل کاربیدهای پایدار را در داخل دانه و در مرزهای دانه در حین سرویس می دهد که ساختار را در برابر تغییر شکل خزشی تقویت می کند.
محلول بازپخت برای اندازه دانه درشت: صفحه به اندازه دانه ASTM 5 یا درشت تر عمل می کند. مرزهای دانه کمتر به معنای مسیر طولانی تر برای انتشار ترک های خزشی است که به طور قابل توجهی عمر مفید تحت بار در دما را افزایش می دهد.
برای یک جزء حامل بار مانند یک سبد، قدرت خزش ویژگی تعیین کننده است. Incoloy 800H به طور خاص برای این کار طراحی شده است، در حالی که Inconel 600 برای محافظ حرارتی بدون بار-یا کاربردهایی که مقاومت خوردگی خاص آن مورد نیاز است، مناسب تر است.
2. یک مخزن راکتور شیمیایی به پوششی از صفحه آلیاژ نیکل برای رسیدگی به اسید سولفوریک داغ و آلوده نیاز دارد. چرا Hastelloy C-276 یک انتخاب ارجح نسبت به Inconel 625 برای این سرویس سخت است؟
در حالی که هر دو عالی هستند، Hastelloy C-276 اغلب برای این سرویس به دلیل شیمی بهینه آن برای کاهش اسیدها و مقاومت برتر در برابر خوردگی موضعی ترجیح داده می شود.
محیط زیست: اسید سولفوریک داغ و آلوده یککاهش می دهداسید آلاینده ها (به عنوان مثال، کلریدها، یون های آهن) می توانند پتانسیل اکسید کننده را ایجاد کنند و خطر ایجاد حفره را افزایش دهند.
Inconel 625: استحکام قابل توجهی را از نیوبیم و مولیبدن می گیرد. با این حال، در اسیدهای کاهنده بسیار تهاجمی، عملکرد آن، در عین حال که خوب است، می تواند با آلیاژهای دیگر مطابقت داشته باشد یا از آن فراتر رود.
Hastelloy C-276:
مولیبدن بالاتر (~15-16٪ در مقابل{1}}٪ در 625): مولیبدن عنصر کلیدی برای مقاومت در برابر اسیدهای احیا کننده مانند سولفوریک و هیدروکلریک است. محتوای بالاتر در C-276 حاشیه ایمنی بیشتری را فراهم می کند.
افزودن تنگستن (~3-4.5%): تنگستن مقاومت در برابر اسیدهای کاهش دهنده و حفره شدن را بیشتر می کند.
کربن/سیلیکون کم: تشکیل فازهای مضر را در حین جوشکاری به حداقل می رساند، به این معنی که به عنوان-مقاومت در برابر خوردگی جوش داده شده بدون عملیات حرارتی پس از جوش{1}} عالی از خود نشان می دهد. این برای ساخت یک کشتی بزرگ بسیار مهم است.
برای تهاجمیترین و غیرقابلپیشبینیترین محیطهای شیمیایی، بهویژه آنهایی که شامل اسیدها و کلریدهای احیاکننده هستند، ترکیب شیمیایی و جوشپذیری متعادل Hastelloy C-276 آن را به انتخابی قویتر و قابل اطمینانتر تبدیل کرده است.
3. هنگام ساخت یک مخزن تحت فشار از صفحه Inconel 718، ترتیب عملیات حرارتی بسیار مهم است. چرا جزء باید محلول درمان و پیر شود؟بعد ازعملیات عمده جوشکاری و شکل دهی کامل شده است؟
اینکونل 718 یک آلیاژ-سختشدنی (بارشی-سختشده) با سن است. استحکام بیشمار آن ذاتی نیست، اما با یک- عملیات حرارتی دو مرحلهای خاص «باز» میشود.
درمان محلول: صفحه تا دمای بالا (~1700-1850 درجه فارنهایت / 927-1010 درجه) گرم می شود تا تمام مراحل تقویتی (عمدتاً گاما پرایم و گاما دو پرایم) در یک محلول جامد همگن حل شود، سپس به سرعت سرد شود. در این حالت، مواد نسبتاً نرم و انعطاف پذیر است که برای جوشکاری و شکل دهی ایده آل است.
درمان پیری: این جزء تا دمای پایین تری (~1325-1450 درجه فارنهایت / 718-788 درجه) گرم می شود و برای مدت زمان دقیق نگهداری می شود. این باعث می شود که فازهای تقویتی به صورت ذرات ریز و یکنواخت پراکنده در سراسر ماتریس رسوب کنند و به طور چشمگیری استحکام و سختی را افزایش دهند.
اگر سن-ابتدا سخت میشوید و سپس جوش میدهید:
گرمای حاصل از جوشکاری بیش از-ریزساختار در ناحیه تحت تأثیر حرارت-حرارت (HAZ) را پیر میکند و رسوبهای بهدقت تشکیلشده را حل میکند.
این یک "منطقه نرم" با استحکام قابل توجهی کمتر و خواص متفاوت در کنار جوش ایجاد می کند و به محل بالقوه ای برای شکست تحت فشار تبدیل می شود.
همچنین می تواند به طور چشمگیری حساسیت به ترک خوردگی کرنشی-در طول جوشکاری را افزایش دهد.
Therefore, the correct sequence is: Fabricate (cut, form, weld) in the soft, solution-treated condition ->درمان محلول نهایی و سن را روی کل مجموعه تمام شده انجام دهید. این یک ریزساختار همگن- با استحکام بالا را در سرتاسر کشتی تضمین میکند.
4. برای سیستم انتقال آب دریا، صفحه Monel 400 اغلب برای اجزای مهم پمپ و شیر مشخص می شود. چه ترکیب خاصیت آن را نسبت به بسیاری از فولادهای زنگ نزن در این محیط برتری می دهد و یکی از آسیب پذیری های خوردگی قابل توجه آن چیست؟
پاسخ: برتری Monel 400 در آب دریا ناشی از ترکیبی از مقاومت عالی در برابر خوردگی و استحکام بالا است.
خواص برتر:
مقاومت عالی در برابر جریان آب دریا: بهتر از فولادهای ضد زنگ در برابر خوردگی و مهمتر از حمله برخورد و آسیب حفره مقاومت می کند.
مقاومت در برابر رسوب زیستی بالا: محتوای مس (~31٪) سمیت ذاتی را برای موجودات دریایی ایجاد می کند و چسبندگی ماهی صدف و صدف را کاهش می دهد.
مصونیت در برابر ترک خوردگی استرس کلرید (SCC): محتوای نیکل بالای آن باعث می شود که در برابر این حالت شکست رایج برای فولادهای زنگ نزن در محلول های کلرید گرم مصون بماند.
آسیب پذیری قابل توجه:
آسیب پذیری اولیه Monel 400 عملکرد ضعیف آن در محیط های اسیدی اکسید کننده است. به سرعت توسط:
اسید نیتریک
اسیدهای هیدروکلریک و سولفوریک هوادهی شده
محلول های حاوی یون های آهن (Fe3+) یا مس (Cu2+) که اکسید کننده های قوی هستند.
در این شرایط، فیلم غیرفعال محافظ شکسته می شود و نرخ خوردگی به طور غیر قابل قبولی بالا می رود. برای چنین خدماتی، آلیاژ نجیب تری مانند Hastelloy C-276 یا تیتانیوم مورد نیاز است.
5. یک طراح یک انتخاب بین صفحه Incoloy 800 و Inconel 600 برای ورق لوله مبدل حرارتی دارد. سمت پوسته بخار را می بیند و سمت لوله یک سیال فرآیند غنی از کلرید{4}} را حمل می کند. منطق فنی اولیه برای انتخاب Inconel 600 برای این قطعه چیست؟
دلیل اصلی، مصونیت Inconel 600 در برابر ترک خوردگی استرس کلرید (Cl-SCC) از سیال- لوله، همراه با استحکام و پایداری کافی آن در سمت بخار است.
تهدید Cl-SCC: ورق لوله یک جزء مهم و ضخیم است که برای صدها لوله سوراخ شده است. شکست در اینجا فاجعه بار خواهد بود. مایع غنی از کلرید-در سمت لوله میتواند در شکافها متمرکز شود و وقتی گرم است، محیطی عالی برای Cl-SCC در مواد حساس ایجاد میکند.
Incoloy 800: در حالی که مقاومت به خوردگی عمومی خوبی دارد، محتوای نیکل کمتر آن (~ 32٪) در مقایسه با Inconel 600 (~ 72٪) باعث می شود که از نظر تئوری در شرایط شدید و متمرکز، به ویژه در حالت تنش (تنش های پسماند ناشی از ماشینکاری و نورد در لوله ها) نسبت به Cl{4}}SCC حساس باشد.
Inconel 600: با محتوای نیکل بسیار بالایی که دارد، تقریباً در برابر Cl-SCC مصون است. این یک حاشیه ایمنی بسیار بزرگتر و قابل اعتمادتر برای یکپارچگی کل مبدل حرارتی فراهم می کند.
در حالی که Incoloy 800 یک ماده عالی است، برای یک جزء حیاتی و غیرقابل تعویض مانند یک ورق لوله در معرض کلرید، مقاومت قطعی Cl-SCC Inconel 600 آن را به انتخاب محافظهکارانهتر و از نظر فنی مناسبتر برای کاهش خطر خرابی اولیه تبدیل میکند.
