1. ما هي أهداف التصميم الأساسية والاختلافات المعدنية الناتجة بين الشيخوخة - Distant Distant 740H و - Distinel 751 عالية؟
في حين أن كلاهما هطول الأمطار - تم تطويره من النيكل - superalloys الكروم ، Disticel 740H و 751 تم تطويره لنماذج أداء مميزة ، مما يؤدي إلى اختلافات تكوينية ودقيقة كبيرة.
Inconel 740H (UNS N07740): مصمم للوقت - درجة الحرارة - الاستقرار
الهدف الأساسي: لتوفير استثنائية استثنائية - مصطلح الاستقرار المجهرية وقوة الزحف لمدة تصل إلى 100000 ساعة في درجات حرارة تزيد عن 700 درجة (1292 درجة f) في البيئات الجانبية للبخار والنار -. كان تطويره مدفوعًا على وجه التحديد باحتياجات الفحم الموجات فوق الصوتية المتقدمة (A- USC) Coal - محطات توليد الطاقة.
التصميم المعدني: الكيمياء معقدة للغاية ومتوازنة بعناية. أنه يحتوي على كوبالت كبيرة (∼20 ٪) لتقليل طاقة صدع التراص وتعزيز قوة الزحف. ميزةها الرئيسية هي إضافة يتم التحكم فيها بعناية للألمنيوم ، التيتانيوم ، ونيوبيوم لتشكيل توزيع مستقر لترسبات غاما برايم (NI₃ (AL ، TI ، NB)) التي تقاوم الغزو مع مرور الوقت. تشير لاحقة "H" إلى حرارة محددة - النسخة المعالجة والمثبتة محسّنة لخدمة الرأس والأنابيب.
Inconel 751 (UNS N07751): مصمم لقوة العائد عالية
الهدف الأساسي: لتحقيق عائد مرتفع للغاية وقوة شد في درجات الحرارة المتوسطة ، إلى جانب مقاومة الأكسدة الممتازة. تطبيقه الكلاسيكي في مكونات محرك التوربينات الغازية في الفضاء والفضاء.
التصميم المعدني: تم تصميم الكيمياء لكسر كبير من Gamma Prime ('). إنه يحقق ذلك بمحتوى أعلى من الألومنيوم (.5.5 ٪) وتيتانيوم (.5 ٪) مقارنة بـ 740 ساعة. ينتج عن ذلك كثافة عالية من NI₃ (AL ، TI) أثناء الشيخوخة ، والتي توفر قصيرة- إلى - متوسطة - قوة المصطلح. ومع ذلك ، يمكن أن تكون هذه الرواسب أقل استقرارًا ضد الترسبات في أعلى درجات الحرارة مقارنة بالهيكل الأمثل في 740 ساعة.
في جوهرها ، تم تحسين 740H لـ "Time - في درجة الحرارة-" (الحياة الزاحفة) ، بينما يتم تحسين 751 لـ "القوة - في درجة الحرارة-" (قوة العائد وقوة الشد).
2. في سياق توليد الطاقة ، لماذا تعتبر Dister 740H "لعبة - تغيير" لمحطات توليد الكهرباء المتقدمة (A - USC)؟
Inconel 740H هو عامل تمكين أساسي لتكنولوجيا USC- ، والتي تمثل مستقبل توليد طاقة الوقود الأحفورية الفعالة ، المنخفضة-.
تحدي - USC: لتقليل انبعاثات CO₂ بشكل كبير لكل megawatt - تم إنشاؤه ، يجب زيادة كفاءة محطة الطاقة. وهذا يتطلب العمل في درجات حرارة البخار التي تتجاوز 700 درجة (1292 درجة فهرنهايت) والضغوط التي تزيد عن 35 ميجا باسكال (5000 رطل). في هذه الظروف ، حتى الفولاذ المقاوم للصدأ المتقدم وسبائك النيكل الشائعة مثل 617 تفتقر إلى قوة تمزق الزحف التي تبلغ قيمتها 100000 ساعة والاستقرار المجهرية.
كيف يلتقي 740H التحدي:
قوة زحف متفوقة: يوفر قوة تمزق زحف تبلغ حوالي 25 - 30 ٪ أعلى من Dister 617 في 750 درجة (1382 درجة F) ، مما يسمح بتصميم الجدار الأرق - ، أنابيب القطر الكبيرة والرؤوس التي يمكنها مواجهة هذه الضغوط القصوى لعقود.
الاستقرار في البيئات المزدوجة: يجب أن يتحمل ليس فقط البخار المرتفع - في الداخل ("steam - الأكسدة الجانبية") ولكن أيضًا غاز مداخن رماد الفحم العدواني في الخارج ("النار - تآكل جانبي") . 740 السبائك التي قد تتحلل على الجانب -.
قابلية اللحام والموافقة على الكود: بذل جهد هائل في تطوير إجراءات اللحام المؤهلة واكتساب موافقة الكود (القسم ASME I) لمدة 740 ساعة. كانت هذه خطوة حرجة ، لأن الغلاية بأكملها هي بناء ملحوم. كانت قدرتها على أن تكون ملحومة بشكل موثوق والحفاظ على الخصائص في اللحام عاملاً رئيسياً في اختيارها.
بدون مادة تلبي جميع هذه المعايير ، لن تكون تقنية USC - قابلة للحياة تجاريًا. Inconel 740H هو تلك المواد.
3. لأي مكونات محددة - الإجهاد في الفضاء والتوربينات الصناعية هي Inconel 751 المادة المفضلة ، ولماذا؟
Inconel 751 هي سبيكة العمود الفقري في الأقسام الساخنة من التوربينات حيث تكون هناك حاجة إلى مزيج من القوة العالية ، ومقاومة التعب ، والمقاومة البيئية في درجات حرارة وسيطة.
محركات الطائرات الطيران:
شفرات التوربينات وشفرات: خاصة في مراحل الضغط العالية - من نماذج المحرك الأقدم والحالية. قوتها العالية تقاوم قوى الطرد المركزي الهائلة.
مكونات بعد حرق: أجزاء مثل بطانات بعد الحرق وأشرطة الرش التي تتطلب مقاومة أكسدة جيدة والقدرة على تحمل ركوب الدراجات الحرارية.
الحلقات والأغلفة: تستخدم للاحتفاظ بالحلقات والمكونات الهيكلية الأخرى التي يجب أن تحافظ على القوة والاستقرار الأبعاد.
توربينات الغاز الصناعية (IGT):
عجلات التوربينات والجرافات: في الأرض - التوربينات المستندة إلى توليد الطاقة ومحرك الميكانيكية.
السحابات والتمهيد: براغي القوة العالية - تستخدم لتجميع مكونات القسم التوربيني وغيرها من مكونات القسم الساخن-.
لماذا يتم اختيار 751: إنه يوفر توازنًا ممتازًا مع قوة عائد عالية جدًا (يمكن تحقيقها من خلال علاجات الشيخوخة القياسية) ، ومقاومة التعب ذات الدورة العالية العالية ، ومقاومة الأكسدة الكافية حتى حوالي 870 درجة (1600 درجة فهرنهايت). كما أنه جيد - مع عقود من تاريخ الخدمة وبروتوكولات التصنيع والإصلاح المعمول بها.
4. ما هي الاعتبارات الحرجة للمعالجة الحرارية لهاتين السبائك لتحقيق خصائصهما المطلوبة؟
المعالجة الحرارية ليست مجرد خطوة معالجة- ؛ إنها العملية الأساسية التي تفتح خصائصها المهندسة.
Inconel 740H المعالجة الحرارية:
العملية: عملية الخطوة المتعددة - ضرورية.
الحل الصلب: تسخين إلى درجة حرارة عالية (عادة 1150-1200 درجة / 2100-2190 درجة فهرنهايت) لحل جميع المراحل الثانوية وتحقيق مصفوفة أوستنيكية موحدة.
التبريد: يتم تبريده بسرعة (عادةً ما يتم إخماد الماء) إلى "تجميد" المحلول المشبع.
الشيخوخة (تصلب هطول الأمطار): يتم تسخينها إلى درجة حرارة وسيطة (∼800 درجة / 1475 درجة فهرنهايت) لفترة طويلة (عادة 4-16 ساعة) لترسيب جزيئات غاما الدقيقة والمستقرة في جميع أنحاء المصفوفة.
الأهمية: التحكم الدقيق للوقت ودرجة الحرارة أثناء الشيخوخة أمر بالغ الأهمية لتحقيق الحجم الأمثل وتوزيع Gamma Prime لفترة طويلة - الاستقرار ، وليس فقط قوة الذروة.
Inconel 751 المعالجة الحرارية:
العملية: تتضمن أيضًا علاج الحلول والشيخوخة ، ولكن يتم ضبط المعلمات لنتائج مختلفة.
الحل الصلب: عادة ما يتم تنفيذه في 1150 درجة (2100 درجة واو).
الشيخوخة: أجريت في درجة حرارة أقل (على سبيل المثال ، 705-730 درجة / 1300-1350 درجة فهرنهايت) من 740 ساعة. ينتج عن ذلك كثافة أكثر دقة من رواسب غاما ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الغرفة وقوة محصول درجة الحرارة المتوسطة.
الأهمية: ينصب التركيز على تحقيق الخصائص الميكانيكية المستهدفة (العائد ، قوة الشد) لدورة العمل المحددة للمكون.
5. عند مواجهة قرار اختيار المواد لمكون درجة حرارة عالية - ، ما هي العوامل الرئيسية التي من شأنها أن تقود مهندسًا إلى اختيار 740 ساعة أكثر من 751 ، أو العكس؟
إن الاختيار مدفوع بشكل أساسي بمتطلبات الأداء الأساسية: Long - مصطلح Life Creep Life أو High Short -.
اختر Inconel 740H إذا:
The design life is >50000 ساعة (أكثر من 5 سنوات من التشغيل المستمر).
معيار التصميم الأساسي هو قوة تمزق الزحف والاستقرار المجهرية في درجات حرارة تزيد عن 700 درجة (1292 درجة واو).
يتعرض المكون لكل من البخار المرتفع - غازات الاحتراق العدوانية (على سبيل المثال ، أنابيب الغلاية- USC ورؤوسها وأنابيب البخار).
المكون ضخم ويعمل تحت الضغط العالي (على سبيل المثال ، أنبوب الحائط سميك-).
اختر Inconel 751 إذا:
يتطلب التطبيق أعلى عائد ممكن وقوة الشد في درجات حرارة تصل إلى حوالي 870 درجة (1600 درجة فهرنهايت).
يخضع المكون للأحمال الميكانيكية العالية والتعب (على سبيل المثال ، شفرات التوربينات ، السحابات).
تتضمن الخدمة دورات حرارية متكررة (ابدأ - ups/leat - Downs) بدلاً من التشغيل المستمر.
هناك تاريخ طويل من الاستخدام الناجح في تطبيق مماثل (على سبيل المثال ، أجزاء المحرك القديمة).
بيئة التشغيل تتأكسد في المقام الأول بدلاً من احتواء رواسب الرماد المسببة للتآكل.
القرار واضح: بالنسبة للأرض - توليد الطاقة المستندة إلى عقود من الخدمة ، 740 ساعة هو الحل. بالنسبة لمكونات الدوران العالية- في التوربينات ، لا يزال 751 اختيارًا رئيسيًا.
