1. ما هي الخصائص الميكانيكية والكيميائية الأولية التي تجعل الأنابيب غير الملحومة 617 مناسبة لبيئات الخدمة المتطرفة ، كما هو الحال في أفران التكسير البتروكيماوية؟
ينبع مدى ملاءمة الأنابيب غير الملحومة في البيئات القاسية من مزيج تآزري من تكوينه الكيميائي والمزايا الكامنة لعملية التصنيع السلس.
التركيب الكيميائي والثاني - قوة درجة الحرارة: عناصر مفتاح السبائك هي النيكل (~ 44.5 ٪) ، والكروم (~ 22 ٪) ، والكوبالت (~ 12.5 ٪) ، و molybdenum (~ 9 ٪). يوفر النيكل المصفوفة الأوستنية والمقاومة الكامنة لتقليل البيئات والكلوريد. يشكل Chromium مقياسًا عنيدًا ، ذاتيًا - مقياس أكسيد الكروم (CR2O3) على السطح ، مما يوفر مقاومة أكسدة رائعة تصل إلى 1150 درجة (2100 درجة فهرنهايت). يعمل الكوبالت والموليبدينوم كحل قوي -. إنهم يذوبون في مصفوفة النيكل ، مما يخلق عقبات ذرية - التي تعوق حركة الخلع ، وبالتالي الحفاظ على قوة ميكانيكية عالية في درجات حرارة مرتفعة حيث من شأنها أن تتخلى عن الفولاذ المقاوم المقاوم للسلسلة القياسية 300 من السلسلة المعتادة بسرعة.
ميزة سلسة: بالنسبة للضغط العالي - ، فإن تطبيقات درجة الحرارة العالية - مثل أنابيب فرن تكسير الإيثيلين ، فإن عدم وجود تماس لحام طولي أمر بالغ الأهمية. يمكن أن يكون اللحام ، حتى لو تم تنفيذه بخبرة ، موقعًا محتملًا لعدم التجانس ، والتغيرات البسيطة في البنية المجهرية ، والإجهاد المتبقي. تحت التحميل الحراري والضغط الدوري ، يمكن أن يصبح هذا التماس نقطة بدء لتلف الزحف أو تكسير التعب. توفر الأنابيب غير الملحومة ، التي يتم إنتاجها من خلال البثق أو الثقب ، بنية حبة موحدة متجانسة حول محيط كامل ، وضمان خصائص ميكانيكية ثابتة وتعزيز الموثوقية تحت الإجهاد.
لذلك ، يتم اختيار الأنابيب غير الملحومة في Inconel 617 لتكسير أنابيب مشع في الفرن ومبادلات خط النقل ليس فقط لمقاومتها للأكسدة بواسطة غاز العملية الساخنة ، ولكن لقدرتها على تحمل الضغط الداخلي الهائل والأحمال الحرارية للدرجات الممتدة دون تشوه أو فشل.
2. في سياق محطات توليد الطاقة المتقدمة - SuperCritical (A - USC) ، لماذا يعتبر الإزعاج 617 مرشحًا رائدًا لأنابيب Superheath و Reheate ، وما هي تحديات التصنيع الرئيسية؟
تهدف تقنية توليد الطاقة-} إلى تحقيق الكفاءة الحرارية التي تتجاوز 50 ٪ عن طريق التشغيل في درجات حرارة بخار تتجاوز 700 درجة (1292 درجة فهرنهايت) والضغوط التي تزيد عن 30 ميجا باسكال. في هذه الظروف ، يفتقر الفولاذ الفيريريتيك التقليدي والأوستينيتي إلى قوة الزحف اللازمة. Inconel 617 هو عداء أمامي - لهذه التطبيقات بسبب استقرارها في درجات الحرارة القصوى هذه.
التحدي الأساسي ليس أداء المادة في الخدمة ، ولكن تصنيعه في أنظمة الأنابيب المعقدة. تشمل التحديات الرئيسية:
اللحام و post - معالجة حرارة اللحام (PWHT): يتطلب اللحام Disternel 617 الرعاية الشديدة لمنع العيوب. تميل السبائك إلى تشكيل تشققات ساخنة أثناء التصلب بسبب قابليتها للفصل. هذا يستلزم استخدام مطابقة أو أكثر من- معادن الحشو المقلوبة (على سبيل المثال ، ErnicRcomo - 1) مع تحكم صارم على إدخال الحرارة ودرجة حرارة Interpass. علاوة على ذلك ، غالبًا ما يكون هناك حاجة إلى محلول صلب PWHT (عادةً حوالي 1175 درجة) لحل المراحل الثانوية التي قد ترسب في المنطقة المتأثرة ({12}} في المنطقة المتأثرة (HAZ) واستعادة ليونة مثالية ومقاومة التآكل. إن إدارة تشويه أنابيب قطر كبيرة - قطرها خلال هذه المعالجة الحرارية عالية الحرارة هي تحد لوجستي كبير.
الانحناء الساخن وتشكيله: في حين أن الأنابيب غير الملحومة مفيدة ، فإن تشكيله في الانحناءات (المرفقين) لتخطيط النبات يتطلب العمل الساخن. يجب تسخين الأنبوب إلى نطاق درجة حرارة محددة (غالبًا 1050 - 1200 درجة) ليكون مرنًا بما يكفي للانحناء دون تكسير. يجب أن يتم التحكم في هذه العملية بدقة لتجنب نمو الحبوب أو تشكيل مراحل ثانوية غير مرغوب فيها ، مما قد يضر بخصائص الزحف طويلة الأجل لقسم Bent.
بنجاح نشر Inconel 617 في مصانع- يعتمد مصانع USC على التغلب على هذه العقبات من خلال الإجراءات المتخصصة ومراقبة جودة صارمة.
3. كيف تتطور البنية المجهرية لـ Disternel 617 خلال التعرض الطويل - لدرجات حرارة عالية ، وما هو نهج الصناعة لإدارة عملية الشيخوخة هذه؟
يتميز حل "As - - بالصلصة" شرط Inconel 617 مرحلة واحدة- ، Austenitic (الوجه - مكعب محور). ومع ذلك ، هذه حالة نقيض. خلال التعرض الطويل - على المدى لدرجات الحرارة بين 650 درجة و 1000 درجة ، تخضع السبائك للشيخوخة المجهرية ، وذلك في المقام الأول من خلال هطول المراحل الثانوية.
أهم الرواسب هي:
Gamma Prime ('): مرحلة NI3 (AL ، TI) المرتبة التي يمكن أن تترسب بشكل متماسك داخل الحبوب ، مما يوفر تعزيزًا كبيرًا. ومع ذلك ، يمكن للشيخوخة على- أن يؤدي الشيخوخة إلى توخيل وفقدان القوة.
m23c6 carbides: في المقام الأول كروم - carbides الغنية التي تتشكل بشكل تفضيلي على حدود الحبوب. بكميات معتدلة ، يمكنهم تعزيز الحدود ، ولكن إذا شكلوا فيلمًا مستمرًا ، فيمكنهم احتضان السبائك وتقليل ليونة الزحف.
إغلاق من الناحية الطوبولوجية - مراحل (TCP) المعبأة: مثل مرحلة Sigma (σ) ، والتي هي هشة ، كروموم - مركبات intermetallic الغنية التي يمكن أن تتحلل بشدة من الصلابة ومقاومة التآكل.
نهج الصناعة في إدارة عملية الشيخوخة هذه هو ثلاثة أضعاف:
مواصفات المواد: يتم التحكم في التركيب الكيميائي بإحكام ، وخاصة التوازن بين عناصر التعزيز (AL ، TI) وعناصر reprittling (EG ، SI).
نمذجة حياة التصميم: يتم التنبؤ بالحياة المكون باستخدام بيانات الإرهاق الزاحفة - وبيانات التعب التي تم إنشاؤها من الاختبارات التي يتم تشغيلها لعشرات الآلاف من الساعات. تتيح هذه البيانات للمهندسين للتصميم لعمر خدمة معين (على سبيل المثال ، 100000 ساعة) مع حساب تدهور البنية الدقيقة المتوقعة.
في - تفتيش الخدمة ومراقبتها: تخضع الأنابيب الحرجة لأنظمة الاختبار المدمرة (NDT) غير المدمرة ، مثل انقطاع العلامات ، مثل Micro - سلالة تكسير أو زحف مفرط (تم قياسها عن طريق مراقبة التغييرات الأبعاد).
4. من وجهة نظر المشتريات وجودة ضمان الجودة ، ما هي الاختبارات والشهادات المهمة المطلوبة للحصول على مجموعة من الأنابيب السلس 617 المخصصة لمشروع نووي أو فضاء؟
يخضع شراء الصناعات الحرجة مثل النووي والفضاء من مواصفات المواد الصارمة وبروتوكولات ضمان الجودة التي تتجاوز الاختبارات الكيميائية والميكانيكية القياسية. تتضمن المتطلبات الرئيسية:
مواصفات المواد الصارمة: يجب تصنيع الأنابيب واختبارها وفقًا للمعايير المعتمدة مثل ASME SB - 167 (للأنابيب غير الملحومة) وغالبًا إلى مواصفات خاصة للمشروع.
جناح الاختبار الشامل:
التحليل الكيميائي: محجوبة وتحليل المنتج لجميع العناصر الرئيسية والتتبع.
الاختبارات الميكانيكية: اختبارات الشد في الغرفة ودرجة الحرارة المرتفعة ، ومسوحات الصلابة ، واختبارات تأثير charpy.
اختبار غير- الاختبار المدمر (NDT): الاختبار بالموجات فوق الصوتية بنسبة 100 ٪ (UT) للكشف عن العيوب الداخلية مثل الادراج أو الفراغات ، واختبار تيار الدوامة للكشف عن السطح وبالقرب من عيوب السطح-. هذا أمر بالغ الأهمية للأنابيب غير الملحومة لضمان عدم اختراق التجانس الذي يتم تحقيقه أثناء التصنيع بسبب العيوب الداخلية.
التحقق المعدني: فحص البنية المجهرية في تكبير محدد (على سبيل المثال ، 100x أو 200x) للتحقق من حجم الحبوب (عادةً ASTM 5 أو أدق) وغياب حدود الحبوب المستمرة غير المرغوب فيها.
قابلية التتبع وإصدار الشهادة: يجب أن يكون كل طول أنبوب يمكن تتبعه بالكامل إلى رقم الحرارة الأصلي. يجب على الشركة المصنعة تقديم تقرير اختبار المواد (MTR) أو شهادة اختبار الطاحونة ، وهي وثيقة شاملة ليست مجرد شهادة امتثال ولكنها سجل لجميع نتائج الاختبار الفعلية لتلك الدفعة المحددة. هذا MTR هو وثيقة قانونية تسافر مع المواد طوال حياتها.
5. عند مقارنة Inconel 617 مع سبائك النيكل عالية درجة الحرارة- مثل Haynes 230 أو Inconel 625 ، في أي تطبيقات محددة ستكون 617 الخيار المفضل لأنبوب سلس؟
الاختيار بين هذه السبائك المتفوقة دقيق ويعتمد على التوازن الدقيق لمتطلبات الممتلكات. غالبًا ما يكون Inconel 617 هو الخيار المفضل عندما تكون الشروط التالية ذات أهمية قصوى:
أقصى قوة زحف في أعلى درجات الحرارة: في حين توفر سبيكة 230 مقاومة ممتازة للأكسدة وقوتها ، فإن Inconel 617 يوضح عمومًا زحفًا متفوقًا - تمزق في درجات حرارة تزيد عن 900 درجة (1650 درجة F). هذا يجعلها المادة المفضلة لأكثر الأقسام سخونة من غلايات USC- ومكونات التوربينات الغازية.
التطبيقات التي تنطوي على هيليوم أو غازات ملوثة: تم تطوير Inconel 617 في الأصل من أجل ارتفاع درجة الحرارة - غاز درجة الحرارة - مفاعلات نووية مبردة (HTGRs) باستخدام الهليوم كبرودة. لقد أثبت التوافق وطويل - استقرار مصطلح في هذه البيئة. إن أدائها في مخاليط الغاز المعقدة ، مثل تلك الموجودة في Syngas في تغويز الفحم مع تلوث الكبريت المحتمل ، يعتبر أيضًا جيدًا - بسبب محتوى الكروم والموليبدينوم العالي الذي يوفر توازنًا بين الأكسدة ومقاومة الكبريت.
مقابل Inconel 625: الخيار أكثر وضوحًا هنا. يتم تعزيز Inconel 625 بواسطة النيوبيوم ، مما يجعلها استثنائية للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية جدًا في درجات حرارة أقل (تصل إلى 700 درجة) ومقاومة التآكل الرائعة وتآكل الشق ، وخاصة في بيئات المعالجة البحرية والكيميائية. ومع ذلك ، فوق 700 درجة ، تنخفض قوة Inconel 625 بسرعة أكبر من 617. لذلك ، بالنسبة للتطبيقات الهيكلية ذات درجة الحرارة عالية- ، فإن 617 متفوقة ، في حين أن 625 أفضل للخدمات المهيمنة- ، التآكل -.
باختصار ، يعد اختيار الأنابيب غير الملحومة Distiel 617 قرارًا مدفوعًا بالحاجة إلى القوة الطويلة التي لا مثيل لها - تحت الإجهاد الحراري الشديد ، وخاصة في أنظمة تحويل الطاقة التي تدفع حدود الكفاءة ودرجة الحرارة.
