1. 253 MA i 654 SMO su klasifikovani kao "super" legure, ali za potpuno različite razloge. Koje su njihove temeljne metalurške klasifikacije, a koji su ključni legirani elementi koji definiraju svoj "super" status?
Uprkos tome što su nehrđajući čelici, ove legure pripadaju u osnovi različite porodice i su super "u različite svrhe.
253mA (UNS S30815): Ovo je toplota - otporna od nehrđajućeg čelika. Njegov "super" status odnosi se na vrhunsku otpornost na snagu i oksidaciju na vrlo visokim temperaturama (do 1150 stupnjeva / 2100 stepeni f). Njegova kompozicija temelji se na 18/10 CR {- ni austenitna struktura, ali je poboljšana sa:
Cerijum (CE) i Lanthanum (LA): Ovi rijetki elementi zemlje (REES) su ključni. Oni dramatično poboljšavaju prijanjanje i stabilnost zaštitne ljestvice oksida s hromijom pod toplinskom biciklizmom, sprečavajući se skraćenje (ispiranje).
Visok silicijuman (SI) i azot (N): Silicon dalje poboljšava otpor oksidacije, dok dušik djeluje kao potentno jačanje čvrstog rješenja, pružajući visoku sobu i povišenu temperaturu.
Umjeren ugljen (c): ugljik pruža visoko - temperaturne čvrstoće putem karbidne formacije.
654 SMO (UNS S32654): Ovo je super - austenitni nehrđajući čelik. Njegov "super" status označava svoj superlativni otpor na koroziju u agresivnoj vodenoj sredini, posebno onima koji sadrže hloride. Njegov sastav definiran je ekstremnim legurama:
Visoki kromij (CR ~ 24%), Nickel (Ni ~ 22%), molibden (MO ~ 7,3%): Ovaj TRIAD pruža osnovnu odličnu otpornost na koroziju.
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).
Bakar (Cu) i mangan (MN): Bakrena pomagala otpornost na sumpornu kiselinu, a mangan pomaže u otapanju visokog sadržaja dušika.
2. Njihove prijave su studija u suprotnostima. Koja su primarna uslužna okruženja koja opravdavaju izbor od 253mA nad standardnim nehrđajućim čelicima poput 309 ili 310, a obrnuto, kada je 654 SMO naveden preko nižeg ili dupleks čelika.
Odabir pokreću dominantni degradirajući mehanizam: temperatura za 253mA i koroziju za 654 SMO.
Opravdanje 253mA (visoko - temperaturne aplikacije):
Inženjer bi odredio 253mA preko 309/310 kada aplikacija uključuje cikličko grijanje i hlađenje u oksidansu atmosferu. Standardne legure čine bike koji puknu i spali tokom termalnog biciklizma, što dovodi do progresivnog gubitka metala . 253 MA Rijetkih zemaljskih elemenata osiguravaju da ljestvica ostane netaknuta, pružajući dugu - termin zaštitu.
Specifične aplikacije: Mineralna oprema za preradu (npr. Reakseri za mešanje, komponente za toplotu poput blistavih cijevi, valjka i prigušivača), pirolizni reaktori, namještaj od keramičkog peći i komponente u sistemima sagorijevanja plinskih turbina.
Opravdavanje 654 SMO (vodene korozije):
654 SMO je specificiran kada se standard 316L, 6mo austeniti (poput 254 SMO), ili čak dupleks čelici (poput 2205) ne uspiju zbog lokaliziranog pića ili korozije pukotina.
Specifične primjene: morska voda - hlađeni izmjenjivači topline i hemijskih postrojenja, offshore cijevi za ulje i plinovi i pupčani plin (FGD) Smirbeni sustavi koji upravljaju vrućim kloridom opterećenim i kemijskim procesnim procesima zasnovane na halogenu.
3. Izrada, posebno zavarivanje, predstavlja značajne izazove za obje legure. Koji je primarni metalurški rizik za vrijeme zavarivanja za svaki, a koji su određeni postupci i potrošni postupci ovlašteni za osiguranje integriteta?
Izazovi za zavarivanje su dijametralno suprotstavljeni zbog različitih mikrostrukture.
Zavarivanje 253mA:
Primarni rizik: vruće pucanje (pucanje učvršćenju). Potpuno austenitna mikrostruktura ima visoku toplotnu koeficijent ekspanzije i nisku provod za učvršćivanje, čineći ga osjetljivim na pucanje dok se bazen zavari učvršćuju.
Strategija ublažavanja:
Potrošni materijal: Koristite preko - legirani punilo za punilo koji deponira dupleks (Austenite - feritna) mikrostrukturu. Zajednički izbor je Ernicr - 3 (legura 82) punilo na bazi nikla. To uvodi malu količinu ferita u metal za zavarivanje, koji rastvara nečistoće i fosfora nečistoće i pruža veću otpornost na pucanje.
Postupak: Koristite niske toplotne unose, uskim perlama zavare i održavajte nisku internu temperaturu da biste smanjili ukupnu ekspoziciju topline i kontroliše miconture za zavarivanje metala.
Zavarivanje 654 SMO:
Primarni rizik: Formiranje sekundarnih faza i gubitka otpornosti na koroziju. Ekstremni legirani sadržaj, posebno vrlo visok dušik, čini leguru vrlo sklonim nitridima (npr., Cr ₂n) i intermetalnih faza (npr. Sigma, CHI) u toplini (HAZ) ako se presporo hladi kroz kritični raspon od 600-1000 stepeni.
Strategija ublažavanja:
Potrošni: Koristite visoko preko - legirani nikl; To osigurava da zavariva metal ima dovoljno CR, MO i n tolerancije da se odupru mikrozazegaciji i održavanju otpornosti na koroziju.
Postupak: Koristite visoke toplotne unose i sporo rashladne stope. Ovo je suprotno od 253mA. Cilj je izbjeći brzo kritični temperaturni raspon, sprečavajući vrijeme - ovisne talovine. Natrag - Pročišćavanje argona je neophodno za sprečavanje oksidacije na korijenskoj strani.
4. Iz perspektive tehničke nabave, koji su dva najkritičnija testova osiguranja kvalitete koji će zatražiti 654 SMO da se osigura da će se nastupiti kao što se očekuje u ozbiljnom hloridnom okruženju?
Jednostavno provjerava hemiju nije dovoljna. Dvije performanse - temeljene su testovi kritični:
Intergranularni test korozije (IGC) Nakon preosjetstva: materijal se mora testirati prema standardu poput ASTM G28 metode A (Streecher test). Krivno, uzorak ispitivanja prvo se mora proći namjernom senzibilizacijskom toplinskom tretmanu (npr. 700 stepeni 30 minuta) dizajniran za preboljeti štetne faze. Nakon ovog tretmana, uzorak mora pokazati nisku brzinu korozije, dokazujući stvarnu toplinu materijala otporna je na formiranje tih štetnih faza za vrijeme zavarivanja ili nenamjernog termička obrade.
Kritična temperatura u pitanju (CPT) i / ili kritična test temperature (CCT) (CCT): materijal treba testirati prema ASTM G48 (test feričnog hlorida) za određivanje njenog CPT-a i CCT-a. Za 654 SMO, CPT bi trebao biti dobro iznad 50 stepeni (često> 70 stepeni), a CCT, dok bi niži, trebao biti znatno veći od onog standardnih legura 6mo. Ovaj kvantitativni podaci pružaju izravne dokaze da će se materijal odoljeti u pingama i koroziji pukotina na predviđenoj temperaturi usluge.
5 U ekonomskom smislu, ovo su premium materijali. Iza puke otpornost na temperaturu ili temperaturu, koje druge inženjerske prednosti mogu opravdati njihove visoke početne troškove, što dovodi do niže ukupne troškove vlasništva?
Obrazloženje dolazi iz vrhunske metrike performansi koji utječu na čitav životni ciklus projekta:
Za 253mA:
Veći dopušteni dizajnerski stres na temperaturi: njegova visoka čvrstoća na povišenim temperaturama omogućava dizajn tanjih zbirnih komponenti, smanjenje težine materijala i troškova. To može dovesti do lakših pratećih struktura i manje energije potrebne za grijanje.
Duži vijek trajanja i smanjeni prekid: komponente traju značajno duže u cikličkoj toplinskoj usluzi, smanjujući frekvenciju isključivanja za zamjenu. Troškovi zastoja proizvodnje često patuljači materijalni trošak.
Za 654 SMO:
Tanji zidovi i ušteda težine: Njegova vrlo visoka čvrstoća prinosa (~ 550 MPa) omogućava da se posude i cjevovodi mogu dizajnirati s tanjim zidovima u odnosu na standardne austenitike poput 316L, štedeći težinu i zapremine materijala.
Eliminacija katastrofalnog zatajenja: trošak jednog curenja ili kvara u postrojenju za offshore, hemijsku ili fgd - zbog oštećenja okoliša, sigurnosti i izgubljene proizvodnje - SMO je izazvan za hlorid - izazvan.
Koristite sa agresivnom hladnom vodom: Omogućuje upotrebu morske vode ili bočačke vode kao rashladni medij bez straha od neuspjeha, eliminirajući potrebu za skupim postrojenjima za pročišćavanje vode ili izmjenjivači titana.
