ما هي الاعتبارات الرئيسية للمكونات المصنوعة من هذه الأنابيب؟

1. في الأساس ، ما هي أنابيب Distiel 690 و 738 المجوفة ، وما هي تطبيقاتها الصناعية الأولية؟

Distiel 690 و 738 ليسا مادة واحدة ولكن اثنين من النيكل المتميزين - superalloys المستندة إلى كل منها ، كل منهما مصمم لبيئات قصص محددة. يتم اختيار هندسة "الأنبوب المجوف" للتطبيقات التي تتطلب مزيجًا من القوة العالية ، واحتواء الضغط الداخلي ، وتدفق السوائل أو الغاز الفعال.

Inconel 690 عبارة عن كروم عالية- (تقريبا . 30 ٪ cr) سبيكة النيكل المشهورة بمقاومتها الاستثنائية للأكسدة والتآكل ، وخاصة في البيئات الكاوية ومياه درجة الحرارة العالية-. تطبيقه الأكثر أهمية هو في توليد الطاقة النووية ، وخاصة لأنابيب مولد البخار في مفاعلات المياه المضغوطة (PWRs). يسمح نموذج الأنبوب المجوف إلى سائل التبريد الأساسي (الماء المشع) بالتدفق داخل الأنابيب ، مما ينقل الحرارة إلى المياه الثانوية المشعة غير المشعة في الخارج ، وبالتالي توليد البخار لدفع التوربينات. إن مقاومتها المتفوقة لتكسير تآكل الإجهاد (SCC) في هذه البيئة هي ميزةها الرئيسية على السبائك السابقة مثل Alloy 600.

Inconel 738 (غالبًا ما يتم تعيينه كما في - 738 أو inconel alloy 738) هو هطول الأمطار - nickel - يعتمد على كميات كبيرة من الكروم ، الكوبالت ، وعناصر حرارية مثل tantalum و tungsten. وهو مصمم خصيصًا لقوة درجات الحرارة العالية ومقاومة الزحف. استخدامه الأساسي هو في أقسام التوربينات الغازية الأكثر سخونة ، مثل شفرات التوربينات وشاحن. عند تصنيعها كأنابيب مجوفة أو تلقي مع قنوات تبريد داخلية معقدة ، يمكن لهذه المكونات أن تحمل الضغوط المركزية والحرارية المتطرفة مع السماح للهواء البارد بالمرور من خلالها ، مما يؤدي إلى إنشاء فيلم واقٍ يمكّن العملية فوق نقطة انصهار السبائك.

باختصار ، في حين أن كلاهما من الأنابيب النيكل - للتطبيقات الصعبة ، فإن Inconel 690 هو بطل مقاومة التآكل في القطاعين النووي والكيميائي ، في حين أن Distinel 738 هو بطل القوة الميكانيكية في الأجزاء الأكثر سخونة من التوربينات الهوائية وتوليد الطاقة.

2. ما هي التحديات المهمة في تصنيع هذه الأنابيب المجوفة ولحامها؟

إن تصنيع الأنابيب من هذه السبائك أمر صعب للغاية بسبب قوتها العالية ، والعمل - معدلات التصلب ، والحساسية للمعالجة الحرارية.

تحديات التصنيع:

العمل الساخن والبارد: Dister 690 لديه معدل تصلب عالي للغاية -. يتطلب تكوينه في أنبوب سلس عمليات متطورة مثل البثق الساخن تليها العديد من دورات الرسم البارد ودورات الصلب. تزيد كل خطوة عمل بارد بشكل كبير من القوة والصلابة ، مما يجعل مزيد من التشوه صعبًا دون علاجات حرارية وسيطة (الصلب) لاستعادة ليونة.

دقة في - 738: بالنسبة إلى Inconel 738 ، والتي تستخدم غالبًا لشفرات التوربينات الاستثمارية ، يتم إنشاء "الأنبوب المجوف" عادةً عبر تقنية Core Core المعقدة أثناء الصب. يشكل الأساس مقاطع التبريد الداخلية ، وإزالته الدقيقة بعد الصب أمر بالغ الأهمية. يمكن أن يؤدي أي سيراميك المتبقي إلى بدء تشغيل الشق تحت الإجهاد. إن تصنيع هذه المكونات المصبوبة بالأبعاد النهائية أمر صعب أيضًا بسبب صلابة السبائك والغياب.

تحديات اللحام: يتطلب اللحام هذه السبائك رعاية شديدة لتجنب العيوب التي قد تؤدي إلى فشل كارثي.

سلالة - تكسير العمر (في - 738): هذا هو التحدي الأول عند حل اللحام - مثل السبائك الصلبة مثل - 738. يسبب مدخلات حرارة اللحام ضغوطًا ، والمعالجة الحرارية اللاحقة- المعالجة الحرارية (PWHT) اللازمة لعلم العلب. التحكم الدقيق في معلمات اللحام ودورات PWHT ضرورية.

المسامية والتكسير الساخن (كلا السبائك): تركيبة السبائك تجعل تجمع اللحام المنصهر لزجًا وبطيئًا ، مما يؤدي إلى ضعف شكل حبة اللحام وإحباط الغازات المحتملة ، مما يسبب المسامية. إن التعرض لتكسير التصلب (نوع من التكسير الساخن) موجود أيضًا ، مما يستلزم استخدام المطابقة أو أكثر من- مطابقة معادن الحشو مع كيمياء يتم التحكم فيها بعناية.

Post - معالجة حرارة اللحام (PWHT): قد يتطلب IN-690 صلبًا لتخفيف الإجهاد ، في حين يتطلب In-738 حلًا كاملاً وعمومًا للشيخوخة. يجب التحكم في معدلات التدفئة والتبريد خلال هذه العمليات بدقة لتحقيق البنية المجهرية المطلوبة والخصائص دون إدخال تشويه أو تكسير.

3. كيف تملي البنية المجهرية لهاتين السبائك خصائصها ومدى ملاءمة التطبيق؟

البنية المجهرية هي السبب الأساسي لتطبيقاتها المتباينة.

يحتوي Inconel 690 على مرحلة Austenitic بسيطة ومستقرة ومفردة-. تنبع مقاومة التآكل المتميزة من محتوى الكروم العالي (27 - 31 ٪). يشكل الكروم طبقة من أكسيد الكروم الشفاء الذاتي (CR₂O₃) على السطح تحمي المعدن الأساسي من الأكسدة والهجوم بالأنواع المسببة للتآكل. عادةً ما تستخدم السبائك في حالة الصلب ، مما يضمن أقصى قدر من الحونة ومقاومة التآكل. لا توجد مراحل ثانوية يمكن أن تترسب وتدمر الصلابة أو مقاومة التآكل في الخدمة.

يحتوي Inconel 738 على مرحلة معقدة ومتعددة - تم تصميمها من أجل القوة. يتم اشتقاق خصائصه من آلية تصلب -.

مرحلة Gamma Prime ('): مرحلة التعزيز الأساسية هي Gamma Prime (Ni₃ (Al ، Ti)). يعمل جزء كبير من الحجم من رواسب "متناظرة ومتماسكة ضمن مصفوفة النيكل (مرحلة غاما) كحاجز هائل أمام حركة الخلع ، مما يوفر قوة هائلة ومقاومة زحف في درجات حرارة عالية.

كربيد: عناصر مثل الكروم و tantalum تشكل كربيدات (على سبيل المثال ، MC ، M₂₃c₆) في حدود الحبوب. تثبت هذه الكربيدات الحدود ، مما يثبط نمو الحبوب أثناء المعالجة الحرارية وتوفير بعض درجة حرارة - الإضافية.

تعتبر المعالجة الحرارية (حل الحل والشيخوخة) لـ In-738 أمرًا ضروريًا للتحكم في حجم وتوزيع وكسر حجم هذه الرواسب. يمكن أن يؤدي المعالجة الحرارية غير الصحيحة إلى رواسب كبيرة الحجم أو غير مستقرة أو موزعة بشكل غير متساو ، مما يقلل بشكل كبير من عمر خدمة المكون.

4. في سياق تمديد حياة الأصول وإصلاحه ، ما هي الاعتبارات الرئيسية للمكونات المصنوعة من هذه الأنابيب؟

تمديد الحياة هو محرك اقتصادي رئيسي ، وخاصة في توليد الطاقة.

للأنابيب النووية 690: الحياة الأولية - عامل الحد هو التآكل والارتداء.

التفتيش: يتم إجراء اختبار مدمر (NDT) المعتاد (NDT) مثل اختبار تيار الدوامة (ECT) من داخل الأنابيب لاكتشاف التخفيف أو الحفر أو بدء الشقوق.

الإصلاح: إذا تم ترجمة الضرر ، فإن تقنية الإصلاح الشائعة هي توصيل الأنبوب. يتم إغلاق الأنبوب التالف في كلا الطرفين ، ويخرجه بشكل دائم عن الخدمة. تم تصميم النباتات بهامش لنسبة مئوية معينة من الأنابيب. لمزيد من المشكلات المهمة ، يمكن أن يكون Sleeving - أنبوب قطر أصغر في واحدة تالفة ولحامه في النهايات - حلاً.

التنبؤ بالحياة: يستخدم المهندسون النماذج القائمة على التحكم في كيمياء المياه ، ودرجة حرارة التشغيل ، ومعدلات التحلل الملاحظة للتنبؤ بالحياة المتبقية المتبقية لمولد البخار.

بالنسبة إلى مكونات التوربينات 738: الحياة الرئيسية - عوامل الحد من الزحف ، التعب الحراري ، وتدهور الأكسدة/الطلاء.

التفتيش: يتم فحص المكونات للشقوق (باستخدام اختراق الفلورسنت أو X - فحص الأشعة) ، تشويه هندسة الشفرة (زحف) ، وأكسدة المواد الأساسية أو الطلاء الواقي (مثل TBCS - الطلاء الحراري).

الإصلاح: تشمل عمليات الإصلاح المتقدمة:

إصلاح اللحام: يمكن أن تكون الأقسام المتصدعات خارجها وإعادة لحامها باستخدام تقنيات متخصصة لتجنب الإجهاد - تكسير العمر ، تليها المعالجة الحرارية الكاملة-.

تجديد العلاجات الحرارية: بعد الخدمة الطويلة ، يمكن لـ 'Respates أكثر من - خداول. يمكن لدورة معالجة الحرارة المحددة إذابة هذه الجسيمات وإعادة - تعجلها في توزيع أكثر دقة وأكثر الأمثل ، مما يؤدي إلى استعادة الكثير من الخواص الميكانيكية للمكون.

RE - طلاء: Worn - يتم تجريد الطلاء البيئي أو الحراري ، ويتم تطبيق الطلاء الجديد.

5. عند الاختيار بين Inconel 690 ، Inconel 738 ، وغيرها من superalloys مثل سبيكة 625 أو Haynes 282 للتطبيق الأنبوبي درجة الحرارة العالية - ، ما هي عوامل القرار الرئيسية؟

الاختيار هو توازن دقيق لدرجة الحرارة والتوتر والبيئة والتكلفة.

درجة الحرارة والإجهاد: هذا هو التمييز الأساسي.

Inconel 738 هو الخيار الواضح للظروف الأكثر تطرفًا ، وعادة ما يكون أعلى من 850 درجة (1560 درجة فهرنهايت) ، حيث تكون أعلى قوة زحف مطلوبة (على سبيل المثال ، الجنيح التوربينية).

Haynes 282 هو Superalloy المتقدم آخر يتنافس في نطاق درجة حرارة مماثلة (حوالي 750-950 درجة) وغالبًا ما يوفر قابلية لحام وقابلية لحام أفضل من In-738.

Inconel 625 ممتازة للتطبيقات التي تصل إلى حوالي 700 درجة (1300 درجة فهرنهايت). إنه يستمد القوة من تصلب المحلول الصلب (niobium و molybdenum) وهو أسهل بكثير في اللحام والشكل من- 738. إنه خيار جيد للأنابيب عالية القوة ، والأوعية ، والضغط ، حيث تكون القابلية للضغط مفتاحًا.

لا يتم تحديد Inconel 690 بسبب قوة درجة الحرارة العالية - ولكن لمقاومة التآكل في درجات حرارة مرتفعة. غالبًا ما يتم تحديد درجة حرارة استخدامها من خلال البيئة المسببة للتآكل (على سبيل المثال ، حوالي 300 درجة في المياه الأولية PWR) بدلاً من حدود قوته الميكانيكية.

البيئة: وجود تآكل محدد هو حاسم.

بالنسبة للبيئات الكاوية أو ارتفاع درجة حرارة الماء- مع الكلوريد ، فإن Inconel 690 متفوق.

بالنسبة للأجواء المؤكسدة (مثل غازات الاحتراق) ، فإن الكروم العالي في كل من 690 و 738 مفيد ، ولكن القوة الميكانيكية تصبح العامل المحدد.

القابلية للتنسيق والتكلفة: لا يتم تصنيع Inconel 625 و 690 بسهولة أكبر بكثير في منتجات أنبوبي أكثر من 738. إن المعالجة الحرارية المعقدة والتحديات الصب/اللحام في IN-738 تجعل الأمر أكثر تكلفة بكثير. لذلك ، يتم استخدامه فقط عندما يكون أدائه ضروريًا للغاية.

في الختام ، لا يتعلق الاختيار أي سبيكة "أفضل" ، ولكنها لائقة - لغرض - استنادًا إلى تحليل مفصل لظروف التشغيل عبر دورة الحياة المقصودة للمكون.