Yüksek Sıcaklık Ortamlarında Farklı Malzemelerden Yapılmış Flanşların Performans Farklılıkları

Yüksek sıcaklık koşullarında flens malzemelerinin performansı,Dayanıklılık, oksidasyon direnci, sürünme direnci, termal istikrar, veKimyasal uyumlulukAşağıda tipik malzeme kategorilerine dayanan ayrıntılı bir değerlendirme bulunmaktadır.

1Karbon Çelik Flanges (örneğin, Q235, 20# Çelik)

Karbon çelik genellikle düşük ve orta sıcaklık uygulamaları için uygundur.20# çelikten gelen sertlik oda sıcaklığında yaklaşık 245 MPa'dan 400°C'de yaklaşık 180 MPa'ya düşer.450 ° C'den yukarı, malzeme, sonunda sürüklenme başarısızlığına yol açabilecek perlit sferoidleşmesi nedeniyle tanenin kabalaşmasına giderek daha duyarlı hale gelir.

Oksidasyon direnci açısından, karbon çelik düşük performans gösterir. Oksidasyon 300 ° C'nin üzerinde hızlanmaya başlar ve gevşek bir Fe3O4 oksit ölçeği oluşur.Oksitlenme hızı 300°C'de olduğundan beş kat daha yüksek olabilir.Çevrede kükürt bileşikleri veya buhar varsa, oksidasyon korozyonu daha da şiddetlenir ve bu koşullarda malzemenin güvenilirliği sınırlandırılır.

2. Austenitik Paslanmaz Çelik Flanges (örneğin, 304, 316)

Austenitik paslanmaz çelikler, üstün oksidasyon direnci ve termal kararlılığı nedeniyle yüksek sıcaklıklarda, koroziv ortamlarda yaygın olarak kullanılır.Tip 304 yaklaşık 870°C'ye kadar sıcaklıklarda kullanılabilir, Molybden içeren 316L ise 650°C'ye kadar iyi bir dayanıklılığı (çalışma dayanıklılığı ≥ 120 MPa) korur.Yüksek krom içeriği (18% ~ 20%), oksidasyonu önemli ölçüde yavaşlatan yoğun bir Cr2O3 pasif tabakasının oluşmasını sağlarÖrneğin, 800 °C'de 304/316'nın oksidasyon hızı karbon çelikten %90'dan daha düşüktür.

Bununla birlikte, austenitik paslanmaz çeliklerin sınırlamaları yoktur.Karbit kromun tahıl sınırlarında çöktüğüBu sorun, 321 paslanmaz çelik gibi titanyum-stabilize sınıfları kullanmak gibi stabilizasyon tedavileri ile hafifletilebilir.

Diğer bir endişe de sürüklenme deformasyonudur. 650 °C'den yukarı, sürüklenme hızı önemli ölçüde artar, bu da izin verilen tasarım gerginliğinin azaltılmasını gerektirir. Örneğin, 700 °C'de316L'in izin verilen gerilimi, ortam sıcaklığında değerinin sadece yaklaşık% 15'ine düşebilir..

3Çifte Paslanmaz Çelik Flanges (örneğin, 2205, 2507)

Dupleks paslanmaz çelikler, dayanıklılık ve korozyon direnci arasındaki dengeyi sunar ve onları agresif ortamları içeren orta derecede yüksek sıcaklıklı ortamlarda uygun maliyetli bir çözüm haline getirir.2205 tipi tipik olarak 300°C'ye kadar sıcaklıklarda kullanılır2507 ise 350°C'ye kadar kullanılabilir. 300°C'de 2205 400 MPa'dan daha fazla verim gücünü korur, bu da 304 paslanmaz çelikten neredeyse iki kat daha fazladır.

Güç avantajlarına rağmen, dupleks çelikler yüksek sıcaklıklarda austenit sınıflarından daha az istikrarlıdır.Ferritik faz, tahıl büyümesine ve azalan sürünme direncine eğilimlidir.Bu hızlanan mekanik bütünlük kaybı, uzun süreli yüksek sıcaklık hizmetleri için uygunluğunu sınırlamaktadır.

4. Krom-molibden alaşımlı çelik flanslar (örneğin, 15CrMo, P91)

Cr-Mo alaşımlı çelikler, elektrik santralleri ve kazan sistemleri gibi yüksek sıcaklıklı, yüksek basınçlı ortamlar için özel olarak tasarlanmıştır.Bu koşullarda mekanik performansları karbon çeliklerinin ve standart paslanmaz çeliklerin çok daha üstündedir..

15CrMo çelik, %1,5 krom ve yaklaşık %0,5 molibden içeren, 550°C'ye kadar hizmet sıcaklıklarına uygundur.Yüksek performanslı 9%Cr1Mo alaşımı, mükemmel sürüklenme direnciyle 650 °C'nin altında uzun süreli çalışmaya sahiptir. Örneğin, 600 °C'de 100.000 saat boyunca, P91'in sürüklenme direnci 100 MPa civarında kalır.15CrMo için sadece 40 MPa ile karşılaştırıldığında.

Bu malzemeler yüksek sıcaklık dayanıklılığını iyi oksidasyon direnciyle birleştirerek zorlu termal ve basınç koşullarında iyi uygulanırlar.

5Nikel bazlı alaşım flanşlar (örneğin, Inconel 625, Hastelloy C-276)

Nikel bazlı alaşımlar hem aşırı sıcaklıklarda hem de çok koroziv ortamlarda en yüksek performansı temsil eder.Hastelloy C-276 ise 1200°C'ye kadar mükemmel bir oksidasyon direnci sağlar.Bu alaşımlar ayrıca olağanüstü sürünme dayanıklılığını sunar. Örneğin, Hastelloy C-276 800 ° C'de, 316L paslanmaz çelikten yaklaşık beş kat daha fazla sürünme dayanıklılığına sahiptir.

Olağanüstü korozyon dirençleri, yüksek nikel (≥ 50%), krom (20% 30%) ve molibden (10% 16%) içeriğinden kaynaklanmaktadır.Bu kombinasyon, çok çeşitli bozulma mekanizmalarına direnç sağlar., oksidasyon, stres korozyonu kraklama ve granüler arası korozyon da dahil olmak üzere en agresif kimyasal ortamlarda bile.Gazlaştırıcılar 650°C'de çalışır ve H2S ve CO2 içerirken, sadece nikel bazlı alaşımlar 20 yıldan fazla bir hizmet ömrü için güvenilir bir performans sağlayabilir.

Sonuçlar

Yüksek sıcaklık uygulamalarında, flensler için malzeme seçimi sadece sıcaklık eşiği değil, aynı zamanda uzun süreli mekanik performans ve korozyon direnci de dikkate alınmalıdır.

• Karbon çelikEkonomiktir, ancak daha düşük sıcaklıklar ve koroziv olmayan ortamlarla sınırlıdır.

• Austenitik paslanmaz çeliklerYüksek sıcaklıkta daha iyi korozyon direnci sunar, ancak hassasiyete ve sürünmeye duyarlıdır.

• Çifte paslanmaz çeliklerOrta sıcaklıklarda yüksek dayanıklılık sağlar, ancak yüksek sıcaklıklarda hızla bozulur.

• Cr-Mo alaşımlı çeliklerYüksek basınçlı, yüksek sıcaklıklı hizmet için optimize edilmiş ve güçlü sürünme direnci vardır.

• Nikel bazlı alaşımlarEkstrem koşullarda eşsiz bir performans sunar, ancak önemli ölçüde daha yüksek maliyetle.

Güvenliği, dayanıklılığı ve maliyet etkinliğini sağlamak için uygun flens malzemesini seçmek için çalışma sıcaklığının, basıncının ve ortamın bileşiminin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesi gereklidir.