Stöðugleiki ruglaðs stáls við hægri hreyfingu: Efnaheimildir fyrir langtíma hitastyrktaruppbyggingu

Stöðugleiki ruglaðs stáls við hægri hreyfingu: Efnaheimildir fyrir langtíma hitastyrktaruppbyggingu

Í krefjandi umhverfum orkugenerunar, efnafræðilegrar meðferðar og loftfaratækjafræði eru hlutir reglulega settir út í háa hita og áhaldið átök. Undir þessum aðstæðum getur efnið hægt og áframhaldandi breytt formi, tímabundin bilun sem kallast krúp. krjúpa . Fyrir verkfræðinga sem velja efni fyrir reykjar, þurba, hitavélir og eldhúsgæjareyðir er skilningur á stæðni rostfríu stáls við stæðnið mikilvægur til að tryggja heildargildi yfir fjölda ára.

Þessi grein veitir tæka leiðbeiningu um stæðni rostfríu stáls, lýsir takmörkunum og ummælum fyrir langtíma notkun við háa hitastig.

Hver er stæðni og af hverju skiptir henni máli?

Stæðni er sú heildartaugun sem verður í efni undir áhaldi á ástreitu sem er fyrir neðan brotshetju þess, við hátt hitastig. Hraði taugunar eykst við hærra hitastig eða ástreitu.

Stæðnibrot verður í þremur hefðbundnum stigum:

1. Fyrsta stig stæðni: Upphaflegur tími með minnkandi stæðnihraða þar sem efnið fer í gegnum hörðnun á töku.

2. Seinna (jafnvægis) stæðni: Tími með nokkuð óbreyttan og lágmark stæðnihraða. Þetta er lengsta stigið og er grundvöllur fyrir flest hönnunargögn. Halli þessarar línu er stæðnihraðinn .

3. Tertiær hægðarhreyfing: Hraður aukning á hægðarhraða sem leiðir til þynningu og að lokum brotum.

Fyrir gerðaráætlun eru helstu hönnunarmarkmiðin að annað hvort:

• Tryggja að hægðarásin á tímabilinu sem hluturinn er áætlaður fyrir verði samþykkt.

• Gakktu úr skugga um að áreynsluþol (þeim áreynslu sem valdið broti á tilteknum tíma, t.d. 100.000 klukkustundum) er ekki hærri en mælt er fyrir.

Hegðun metallna við hægðarás

Þolmagn efnisins gegn hægðar er ekki skilgreint af einni eiginleika heldur af örsmæða uppbyggingu þess við háa hitastig. Lykilatriði til að styrkja efnið eru:

• Styrkleiki lausna í föstu ástandi: Legeringarefni eins og Mólýbdæn (Mo) og Volframar (W) leysast upp í járngrunninn og hindra hliðrunarhreyfingu, sem verður að seigari hreyfing.

• Kosruð útskipting: Frumeindir eins og Króm (Cr) , Nióbium (Nb) , og Títan (Ti) mynda stöðug kosruð (t.d. NbC, TiC, M₂₃C₆) sem festa kornamörk og koma í veg fyrir kornaleggjum, sem er helsta orsök seigmyndunar.

• Stæðiheldni smástæðu: Legerið verður að standa á móti vexti þessara útskifa og myndun skaðlegra gerða (eins og sigma-gerðar) með tímum, sem getur eyðilagt styrkleikafrið og valdið broskaðleika.

Afköst lykilgruggjarðarstála

Ekki allur rostfreður er búinn til jafnvel fyrir hitaþol. Þol hans er flokkaður eftir krystallbyggingu.

• Hitastigamörk gilda fyrir almennt oxiðanleg niðurstaða í lofti. Þrýstingurþolamörk eru yfirleitt miklu lægri.

Grunnupplýsingar um hönnun: Skilningur á leyfilegum ástreitu

Hönnun fyrir þrýstingurbyr er byggð á langtíma prófunargögnum. Lyklaferilir sem koma fram í alþjóðlegum staðli (t.d. ASME ketilur og þrýstispenna hluti II, hluti D, Evróskir EN staðlar) eru meðal annars:

• Þrýstingurþol: Sá ástreita sem mun valda tilteknu þrýstingurbyrju (t.d. 1%) á tilteknum tíma (t.d. 100.000 klst.) við ákveðið hitastig.

• Þrýstingurlyturþol (σ_R): Sá ástreita sem veldur brot á tilteknum tíma (t.d. 100.000 klst. eða um það bil 11,4 ár) við ákveðið hitastig. Þetta er grundvallar takmörk í hönnun.

Dæmi: Samanburður á 100.000 klst. þrýstingurlyturþol (nálgunargildi)

Þessi gögn sýna að fyrir hönnunarlíftíma á 100.000 klukkustundum við 700°C, getur hluti sem er búinn til úr 347H standist um 28% meiri ástreittu en hluti sem er búinn til úr 304H án þess að sprunga.

Venjulegar ummæli um notkun

1. Oxun á móti flettingu: Greina mun á því sem þarf mót við rústun (með háan Cr-halt) og kriptastyrkur (með Mo, Nb, Ti og stöðugri smástur). Rafmagnsmerki eins og 446 hefur háan viðnámshalt en slæman kriptastyrk

2. Táknið "H": Merki eins og 304 H og 316 H hafa stýrðan hærri kolefnishalt (0,04-0,10%). Þetta er nauðsynlegt til að mynda kriptastyrk með myndun á kolefnisblöndum. Notkun á merki með lágan kolefnishalt (t.d. 304L) í byggingarefnum við háa hita getur leitt til áðrunefna bilunar

3. Skemmdir á smástærð: Jafnvel vel valin merki geta misst á tíma. Vertu viss um að fylgjast með:

   • Sigma Phase Embrittlement: Getur átt sér stað í ferrítískum og austenítískum tegundum á bilinu ~600-980°C og drægilega minnkað hörðu.

   • Karbýðuruppblöskun: Þúsundir tíma á eftir sér geta fíkar styrkleikakarbýður sameinast og orðið minna virk efni við að festa brotum í efni.

4. Framleiðsla og sveifing: Sveifla getur búið til svæði sem eru viðkvæm fyrir hagnýtingarskemmdir (t.d. tegund IV sprungur í hitasviði). Afturhitbehandling eftir sveiflu (PWHT) er oft ákveðandi til að endurheimta jafnaða og stöðug efni.

Ályktun: Að velja rétta tegund

Þegar valið er rostfreistál fyrir notkun við hár hita og hagnýtingu er það jafnvægi milli hitastigs, álags, hönnunarþjónustu og umhverfis.

• Fyrir almennan nota upp í ~650°C: 304H er algengur kostur.

• Fyrir hærri álag eða hita upp í ~750°C: 316H (gegn rósetta) eða 321H/347H (fyrir bestu hæfileika við útmatt) eru betri.

• Fyrir hart hitaþol í umhverfi upp í 1150°C: 310 eða sérgerðir eins og 253MA® eru valdar, oft fyrir lægra álagsforrit.

• Fyrir forrit með háan álag við 700°C og yfir: Níkel-grundar yfirleger leger (t.d. Inconel 617, Haynes 230) ná yfir getu rostfreyða stálsins.

Að lokum er tæknilegt hannað byggt á staðfestum gögnum um langtímavirkni og álagsbrotsöryggi samkvæmt viðeigandi alþjóðlegum staðlaðum reglum, svo valið rostfreyja stáltegund virki örugglega og áreiðanlega í alla aldur sinn.