โปรโตคอลการประกันคุณภาพและการทดสอบที่เข้มงวดอะไรคือไม่ใช่ - ต่อรองได้สำหรับสูง - ท่อโลหะผสมอุณหภูมิในบริการที่สำคัญ?

1. Hastelloy X (UNS N06002) คืออะไรและ Hastelloy R - 135 และปรัชญาการออกแบบพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังโลหะผสมอุณหภูมิสูงเหล่านี้คืออะไร?

Hastelloy X และ Hastelloy R - 135 เป็นนิกเกิล - โครเมียม - ron - โมลิบดีนัมอัลลอยด์ที่ได้รับการออกแบบโดยเฉพาะ การย่อยสลายโครงสร้างจุลภาค ซึ่งแตกต่างจากการกัดกร่อน - ซีรีส์ Hastelloy C/B/G ที่เน้นปรัชญาการออกแบบสำหรับโลหะผสมเหล่านี้จัดลำดับความสำคัญความแข็งแรงอุณหภูมิสูงความมั่นคงและการต่อต้านสิ่งแวดล้อม

Hastelloy X (UNS N06002): นี่คืออัลลอยด์คลาสสิกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่ออกแบบมาเพื่อแสดงการผสมผสานที่ยอดเยี่ยมของคุณสมบัติหลักสามประการ:

ความต้านทานออกซิเดชันที่ยอดเยี่ยม: สูงถึงประมาณ 1,200 องศา (2200 องศา F) จัดทำโดยปริมาณโครเมียมสูง (~ 22%)

ความแข็งแรงเชิงกลสูง: ที่อุณหภูมิสูงขึ้นผ่านการแก้ปัญหาของแข็งจากการเสริมแรงจากโมลิบดีนัม (~ 9%) และทังสเตน (~ 0.6%)

การประดิษฐ์ที่ดี: สามารถเชื่อมและเกิดขึ้นได้โดยใช้เทคนิคมาตรฐานซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญกว่าการตกตะกอนจำนวนมาก - superalloys ที่แข็งตัว

Hastelloy R - 135 (UNS N26135): นี่เป็นอนุพันธ์ที่สูงขึ้นและมีประสิทธิภาพสูงกว่าที่ออกแบบมาเพื่อผลักดันขอบเขตของอุณหภูมิและความแข็งแรงเพิ่มเติม ข้อเสนอ:

ความเสถียรของโครงสร้างจุลภาคที่เหนือกว่า: ความต้านทานที่เพิ่มขึ้นต่อการก่อตัวของขั้นตอนการปิดทอพอโลยี - ขั้นตอนที่บรรจุ (TCP) เช่น Sigma และ MU ซึ่งสามารถกอดโลหะผสมได้ในช่วงยาว - การสัมผัสที่อุณหภูมิสูง

ครีพที่สูงขึ้น - ความแข็งแรงของการแตก: มันยังคงความสมบูรณ์ทางกลภายใต้โหลด (คืบ) สำหรับระยะเวลาที่ยาวขึ้นและที่อุณหภูมิสูงกว่า Hastelloy X

ความเสถียรของคาร์ไบด์ที่ยอดเยี่ยม: องค์ประกอบของมันได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อสร้างคาร์ไบด์ที่มีเสถียรภาพซึ่งเสริมสร้างขอบเขตของเมล็ดข้าวโดยไม่นำไปสู่เครือข่ายคาร์ไบด์ต่อเนื่องที่เป็นอันตราย

ในสาระสำคัญในขณะที่ทั้งคู่เป็นโซลูชัน - เสริมความแข็งแกร่ง R-135 แสดงถึงวิวัฒนาการทางโลหะวิทยานำเสนอประสิทธิภาพที่ดีขึ้นสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการมากที่สุด

2. ซึ่งเฉพาะ ultra - สูง - แอปพลิเคชันอุณหภูมิเป็นท่อที่ทำจากโลหะผสมเหล่านี้ถือว่าเป็นส่วนประกอบที่สำคัญ?

โลหะผสมเหล่านี้มีการระบุสำหรับแอปพลิเคชันที่ความล้มเหลวไม่ใช่ตัวเลือกเนื่องจากความต้องการความร้อนและเครื่องจักรที่รุนแรงซึ่งมักจะอยู่ในการแปลงพลังงานและการประมวลผลอุตสาหกรรม

แอพพลิเคชั่นสำหรับ Hastelloy x Pipe:

การเผาไหม้แผ่นรองและกระป๋องเปลวไฟ: ผนังซับในกังหันก๊าซและเครื่องยนต์เจ็ทซึ่งท่อจะต้องมีความร้อนที่รุนแรงของการเผาไหม้ในขณะที่ถูกทำให้เย็นลงโดยการไหลของอากาศทุติยภูมิ

ส่วนประกอบของเตาเผาอุตสาหกรรม: หลอดรังสี, muffles และโต้กลับในความร้อน - การรักษาและการเผาเตาเผาที่ทำงานอย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 องศา

ถาดและติดตั้งรักษาความร้อน: สำหรับการพกพาชิ้นส่วนผ่านเตาเผาอุณหภูมิสูง - ต้องมีความต้านทานต่อการปั่นจักรยานและการบิดเบือนความร้อน

ส่วนประกอบ Afterburner และระบบไอเสีย: ในการบินและอวกาศและที่ดิน - กังหันที่ใช้การจัดการก๊าซไอเสียร้อน

การประมวลผลปิโตรเคมี: การถ่ายโอนสายและท่อสำหรับสูง - การปฏิรูปการเร่งปฏิกิริยาอุณหภูมิและหน่วย hydrocracking

แอปพลิเคชันสำหรับ Hastelloy R-135 Pipe:

ระบบการเผาไหม้กังหันก๊าซขั้นสูง: ที่ที่เพิ่มขึ้นอุณหภูมิทางเข้าของกังหันต้องการวัสดุที่มีการคืบคืบและความต้านทานต่อความร้อนที่ดีกว่า Hastelloy X สามารถให้ได้

สูง - เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอุณหภูมิ: สำหรับระบบต่อไป - ระบบพลังงานแสงอาทิตย์เข้มข้น (CSP) และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขั้นสูง

อุตสาหกรรมกระบวนการทางเคมี: สำหรับระบบเครื่องปฏิกรณ์น้ำทิ้ง (REAC) เครื่องปฏิกรณ์และอุณหภูมิสูงอื่น ๆ - อุณหภูมิสูง - ท่อความดันในสภาพแวดล้อมที่มีทั้งความร้อนและก๊าซกัดกร่อน

3. อะไรคือความท้าทายในการเชื่อมและการประดิษฐ์ที่ไม่ซ้ำกันกับโลหะผสมความแข็งแรงของอุณหภูมิสูง - เหล่านี้

การผลิตโลหะผสมเหล่านี้ต้องใช้ความสนใจอย่างรอบคอบเพื่อป้องกันข้อบกพร่องที่อาจนำไปสู่ความล้มเหลวของหายนะภายใต้ความเครียดอุณหภูมิสูง -

ความไวต่อความเครียด - การแคร็กอายุ: นี่เป็นข้อกังวลหลัก โลหะผสมเหล่านี้มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสูงและค่าการนำความร้อนที่ต่ำกว่าซึ่งนำไปสู่ความเครียดที่เหลืออยู่สูงหลังจากการเชื่อม ในระหว่างการโพสต์ - การรักษาความร้อนเชื่อม (PWHT) หรือสูงต่อมา - บริการอุณหภูมิความเครียดเหล่านี้สามารถรวมกับความแข็งแรงและอายุของโลหะผสม - แนวโน้มการชุบแข็งที่จะทำให้เกิดการแตกระหว่างกันในความร้อน -

กลยุทธ์การบรรเทา:

อินพุตความร้อนต่ำ: ใช้กระบวนการเชื่อมเช่น GTAW (TIG) ด้วยการควบคุมที่แม่นยำมากกว่าอินพุตความร้อนเพื่อลดขนาดของ HAZ และระดับความเครียดที่เหลือ

โลหะฟิลเลอร์พิเศษ: ใช้การจับคู่โลหะฟิลเลอร์ (เช่น ernicrmo - 2 สำหรับ Hastelloy x) หรือในบางกรณีฟิลเลอร์ที่ใช้นิกเกิลที่มีความเหนียวมากขึ้น

การบรรเทาความเครียด: วัฏจักร PWHT ที่ควบคุมอย่างระมัดระวังและช้ามากมักจะจำเป็นต้องลดความเครียดที่เหลือโดยไม่ต้องแนะนำความเครียด - การแตกอายุ สิ่งนี้ต้องใช้ความสอดคล้องอย่างเข้มงวดกับขั้นตอนที่ผ่านการรับรอง

เทคนิคผู้เชี่ยวชาญ: ช่างเชื่อมที่มีทักษะจะต้องใช้เทคนิคที่ลดความยับยั้งชั่งใจเช่นการออกแบบร่วมและการจัดลำดับที่เหมาะสม

การปนเปื้อนและความสะอาด: เช่นเดียวกับโลหะผสมนิกเกิลประสิทธิภาพสูงทั้งหมดความสะอาดที่ไร้ที่ติมีความสำคัญ สารปนเปื้อนเช่นซัลเฟอร์ตะกั่วและฟอสฟอรัสสามารถก่อตัวต่ำ - การหลอมละลาย - เฟสจุดที่ขอบเขตของเมล็ดทำให้เกิดการเย็บเล่มอย่างรุนแรง

4. จากมุมมองทางโลหะวิทยากลไกจุลภาคในโลหะผสมเช่น R - 135 ให้ความมั่นคงในระยะยาวที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับ Hastelloy X?

ความยาว - ประสิทธิภาพการทำงานของอัลลอยอุณหภูมิสูง - คือการต่อสู้กับการย่อยสลายโครงสร้างจุลภาค R-135 ได้รับการออกแบบมาเพื่อชนะการต่อสู้ครั้งนี้

การคุกคามของเฟส TCP: ใน Hastelloy X, Long - การเปิดรับแสงระหว่าง 650-950 องศาสามารถนำไปสู่การตกตะกอนของเฟส TCP intermetallic เช่น Sigma (σ) และ MU (μ) เฟสเหล่านี้ทำให้เมทริกซ์ขององค์ประกอบการเสริมสร้างความเข้มแข็งสำคัญ (Cr, MO) และทำหน้าที่เป็นไซต์เริ่มต้นรอยแตกลดความเหนียวและชีวิตที่คืบคลานอย่างมาก

องค์ประกอบที่ดีที่สุดของ R-135: R-135 ที่อยู่นี้ผ่านองค์ประกอบที่สมดุลอย่างระมัดระวัง มันใช้วิธีการที่คำนวณโดย PHACOMP (การคำนวณเฟส) โลหะผสมได้รับการออกแบบด้วยความสมดุลขององค์ประกอบเฉพาะเพื่อรักษาจำนวนตำแหน่งว่างอิเล็กตรอนที่สูงขึ้น (NV) ซึ่งทางอุณหพลศาสตร์ยับยั้งการเกิดนิวเคลียสและการเจริญเติบโตของเฟส TCP ที่เป็นอันตรายเหล่านี้

การสร้างคาร์ไบด์ที่ควบคุม: โลหะผสมทั้งสองใช้คาร์ไบด์ (เช่นM₂₃C₆, M₆C) เพื่อเสริมสร้างขอบเขตของเมล็ดข้าว อย่างไรก็ตามใน R-135 เคมีได้รับการปรับแต่งเพื่อส่งเสริมการก่อตัวของคาร์ไบด์ที่มีเสถียรภาพมากขึ้นซึ่งต้านทานการหยาบและก่อตัวเป็นฟิล์มที่ต่อเนื่องและเปราะตามขอบเขตของเมล็ดเมื่อเวลาผ่านไป สิ่งนี้ยังคงความเหนียวและความทนทานที่ดีขึ้น

ความเสถียรของโครงสร้างจุลภาคที่ได้รับการปรับปรุงนี้เป็นสาเหตุที่ R-135 สามารถระบุได้สำหรับส่วนประกอบที่สำคัญที่ออกแบบมาสำหรับการบริการที่ยาวนานมากภายใต้ความเครียดที่อุณหภูมิที่ Hastelloy X อาจลดลงในที่สุด

5. การประกันคุณภาพและโปรโตคอลการทดสอบที่เข้มงวดอะไรคือไม่ใช่ - ต่อรองได้สำหรับสูง - ท่อโลหะผสมอุณหภูมิในบริการที่สำคัญ?

QA สำหรับวัสดุเหล่านี้ขยายออกไปไกลเกินกว่าการตรวจสอบมาตรฐานเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพภายใต้เงื่อนไขที่รุนแรง

การตรวจสอบย้อนกลับแบบเต็มและ MTRS: รายงานการทดสอบโรงสีจะต้องให้การวิเคราะห์ทางเคมีเต็มรูปแบบและห้อง - และสูง - คุณสมบัติเชิงกลของอุณหภูมิสำหรับล็อตความร้อนจำเพาะ

การระบุวัสดุเชิงบวก (PMI): การวิเคราะห์ XRF เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อยืนยันเคมีที่ซับซ้อนและหลีกเลี่ยงการผสม -

ขั้นสูงไม่ใช่ - การตรวจสอบการทำลายล้าง (NDE):

การทดสอบอัลตราโซนิกอัตโนมัติ (UT): สำหรับท่อที่ไร้รอยต่อ, เต็ม - UT ใช้เพื่อตรวจจับข้อบกพร่องการกลั่นภายในการรวมหรือการเคลือบที่อาจเป็นนิวเคลียสสำหรับความล้มเหลวภายใต้เงื่อนไขการคืบ

การทดสอบแบบย้อมสี (PT): บนพื้นผิวและรอยเชื่อมทั้งหมดเพื่อตรวจจับพื้นผิว - การทำลายข้อบกพร่อง

สูง - การทดสอบเชิงกลอุณหภูมิ: สำหรับคำสั่งที่สำคัญแรงดึงและคืบ - การทดสอบการแตกสามารถทำได้ในคูปองพยานที่อุณหภูมิบริการที่ต้องการเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของวัสดุกับข้อกำหนดการออกแบบ

การประเมินผลทางโครงสร้างทางจุลภาค: การทบทวนโลหะมักจะระบุเพื่อตรวจสอบโครงสร้างเกรนที่ดี, equiaxed (โดยทั่วไป ASTM 5 - 7) การขาดการรวมที่ไม่ใช่โลหะมากเกินไป

การทดสอบความดัน: การทดสอบแบบ hydrostatatic หรือนิวเมติกของชุดประกอบท่อสำเร็จรูปเพื่อตรวจสอบความสมบูรณ์ภายใต้เงื่อนไขการให้บริการจำลอง

การตรวจสอบแบบหลายชั้น - นี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าระบบท่อที่ติดตั้งจะมีคุณภาพและความสมบูรณ์โดยธรรมชาติเพื่อความอยู่รอดของการบริการหลายทศวรรษในสภาพที่ต้องการมากที่สุดในโลก