Cóimhiotal bunaithe ar nicil (Incoloy 800 N08800) friotaíocht cóimhiotail le teocht ard agus friotaíocht creimeadh
1 Réamhrá
Is cóimhiotal iarainn-bhunaithe é cóimhiotal Incoloy 800; tá cuid mhór Ni, Cr ann agus méid beag Si, Mn, Cu, Al, Ti. Tá neart ard-teocht ard aige, agus tá friotaíocht maith ocsaídiúcháin, friotaíocht carburization agus friotaíocht tréscaoilteachta aige freisin. Airíonna sulfair. Cinntíonn ábhar ard Cr agus Ni cobhsaíocht fhadtéarmach i dtimpeallachtaí creimneach. 800 feadán foirnéise gásailín scáinte cóimhiotal a úsáidtear i monarcha próiseála hidrigine ar feadh 150,000 uair an chloig
(17 mbliana) ina dhiaidh sin, níor fhulaing sé ach creimeadh beag agus tá dea-airíonna meicniúla aige fós.
Sna Stáit Aontaithe agus i dtíortha eile, tá Alloy 800 tagtha chun bheith ina ábhar caighdeánach struchtúrach ardteochta. Tá an cóimhiotal seo oiriúnach go foirfe le húsáid faoi raon leathan coinníollacha agus, mar thoradh air sin, úsáideadh an t-ábhar seo go forleathan i go leor córais ardteochta le blianta beaga anuas. Tá an príomhfhócas sna Stáit Aontaithe ar iarratais ar ardchórais chomhshó fuinnimh, go háirithe iad siúd a bhaineann le dóchán guail agus gásúcháin, le torthaí éagsúla ag dul ó rath go teip gan choinne mar gheall ar thriomach. I mbeagnach gach cás, tá an fhadhb mar gheall ar chreimeadh luathaithe sulfair.
Is cosúil gurb é sulfíde an príomhphointe greamaithe a chuireann srian le húsáid fhorleathan an chóimhiotail seo. Níl na coinníollacha maidir le húsáid iontaofa an chóimhiotail seo soiléir fós. Is é cuspóir an ailt seo athbhreithniú a dhéanamh ar na sonraí ar iompar Alloy 800 in atmaisféir ina bhfuil sulfair agus measúnú a dhéanamh ar chumas Alloy 800 chun seasamh in aghaidh creimeadh sulfidation. Ina theannta sin, léiríonn teorainneacha fachtóirí comhshaoil agus ábhartha a mbíonn tionchar acu ar iompar, chomh maith le réimsí ina bhfuil gá le tuilleadh oibre.
2. Frithocsaídeoirí
Baineann formhór na n-iarratas ar chóimhiotal Incolog 800 in atmaisféir ina bhféadfadh sulfarú agus creimeadh tarlú le ceann de na trí atmaisféar seo a leanas: (1) próiseáil peitriliam, (2) gású guail, agus (3) dó breosla iontaise. Is é an príomh-difríocht idir gach atmaisféar ná gníomhaíocht ocsaigin, teocht agus brú, ach tá roinnt comhpháirteanna atmaisféar go páirteach mar an gcéanna agus ní bhíonn difríochtaí soiléire i gcónaí. Seo thíos na torthaí tástála atá caite agus san am i láthair de 800 cóimhiotail i réimsí éagsúla, lena n-áirítear meastacháin ar stiallacha úsáide srianta a éilíonn feidhmíocht níos fearr.
2.1 Próiseáil peitriliam
Is iad na coinníollacha úsáide sa tionscal peitriliam ná: teocht íseal, agus tá hidrigin, hidreacarbóin, ocsaídí carbóin agus gal san atmaisféar ina bhfuil méideanna beaga HS a rianú. Cuimsíonn an cineál seo atmaisféar de ghnáth<1% HS (generally less than 100ppm) and very low activity hydrogen, and the temperature generally does not exceed 650°C. Over the years, people have intermittently revealed the behavior of many high-temperature alloys in H2/HS environments: Such as Soreu and Hogt in 1956, Backensto et al. in 1958 and 1956, Mcoy and Hamel in 1971. Based on reported information, a summary of the relationship between sulfidation corrosion of 800 alloy and temperature, pressure and HS content (data combined with laboratory and factory results.)
Braitheann an ráta creimthe go mór ar an teocht agus tá sé neamh-íogair maidir le hábhar HS agus brú iomlán. Nuair a bhíonn 0.02% HS san atmaisféar, tarlóidh creimeadh sulfidation i 800 cóimhiotail. Níor phléigh aon duine go fóill an éifeacht a bhaineann le tiúchan sárocsaigin, ach is féidir tátal a bhaint as go gcaithfidh an ghníomhaíocht ocsaigine a bheith íseal go leor le go mbeidh an suilfíd ina staid chobhsaí i gcothromaíocht leis an gcéim gháis, mar is léir ón anailís díraonta X-gha ar an ocsaíd dromchla.
Is cosúil go gcuirfí an chonclúid nach bhfuil an luas vulcanization íogair don tiúchan HS a leathnú go dtí cás HS íon. Tá staidéar déanta ag Burns ar imoibriú 8 cóimhiotail i HS íon ag 101.3kPa. Is é an ráta creimthe ag 593 céim ná 1.194 mm in aghaidh na bliana. Ag an am seo, tá tiúchan HS 2 ordú méide níos ísle ná an tiúchan ag an teocht chomhfhreagrach i dTábla 1, agus níl an fórsa ach Tábla 1. leath den teocht chomhfhreagrach, atá i gcodarsnacht ghéar leis na sonraí eachtarshuite i dTábla 1. 1. Dhearbhaigh sé éifeacht róthéamh ar an ráta creimeadh. Ba é an ráta creimthe faoi HS íon ag 650 céim ná 3.48 mm in aghaidh na bliana. Bhí an sampla bolcánaithe go mór laistigh de 12 uair an chloig ag 774 céim agus scriosta go hiomlán ag 982 céim.
De réir na sonraí a fhaightear, nuair a úsáidtear cóimhiotal 800 in atmaisféar ina bhfuil raon leathan comhpháirteanna HS ó chúpla ppm go 100% HS, ní bheidh aon chreimeadh soiléir sulfíde faoi bhun 538 céim, agus an scrap. is cosúil go bhfuil an ráta creimthe (0.408 mm/bliain) níos airde ná 538 céim agus go bhfuil 1% nó níos mó d'atmaisféar H, S ann. Mar sin féin, níl aon sonraí ar an ráta creimthe in atmaisféir ina bhfuil méideanna beaga le rianú HS os cionn 538 céim . Ba cheart go mbeadh pointe teorannaithe ríthábhachtach faoi bhun nach dtarlóidh creimeadh mar gheall ar chobhsaíocht teirmidinimiciúil na céime sulfíde. Taispeántar an comhéadan céim chobhsaí (suilfíd miotail/miotail) de Fe, Ni, Cr agus Mn mar fheidhm teochta agus cóimheas HS/H i bhFíor 1. Má tá an cóimheas HS/-H2 níos lú ná 10~3, Fe agus Ní fhoirmeoidh Ni suilfíd chobhsaí os cionn 760 céim. Fiú má dhéantar suilfídeanna Fe agus Ni, rud a fhágann go bhfuil an cóimhiotal 800 creimthe go tapa, féadann sé dea-fheidhmíocht a choinneáil fós faoi choinníollacha níos mó ná 760 céim agus tiúchan HS i H níos lú ná 1000ppm.
Ar an láimh eile, má tá sulfides Cr agus Mn déanta ag suilfíd inmheánach nó seachtrach, rud a chuireann creimeadh tapa ar an gcóimhiotal, is féidir a fheiceáil ó Fhíor 1 gurb é an t-uasmhéid sulfair gan imoibriú ná 1ppm go 1ppb. Ós rud é nach bhfuil aon sonraí cinéiteach ar an imoibriú i dtiúchan íseal HS, tá sé deacair fachtóirí rialaithe agus teorainneacha an imoibrithe a mheas. Rinne Rao agus Nelson staidéar ar imoibriú 310 cruach dhosmálta (25Cr, 20Ni, fágtha Fe) in atmaisféar le brú 1.5×10-4 Nm-² agus páirtbhrú gaile sulfair de 1.5×{10-' Nm-2 HS/H. Is ionann an HS /H agus 2.71×10-³ (2700×10- céim HS). Fuair siad amach nach ndearnadh ach suilfíd Fe agus Cr de chineál spinel a fhoirmiú, atá ag teacht leis na sonraí i bhFíor 1. Tá sulfíde Ni éagobhsaí faoi na coinníollacha seo, cé go bhfuil suilfíd spinel-cineál Fe agus Cr cobhsaí.
De réir an tomhais ag Rao agus Nelson, tá an luas imoibrithe an-tapa, agus tá an meáchan a fháil ag 100 uair an-mhór, comhionann le 115mg / cm². Tugann sé seo le fios go gcaithfidh an HS/H feidhmíochta-cheadaithe a bheith i bhfad faoi 2700 ppm. Creidtear go n-iompraíonn cóimhiotal Incoloy800 an-chosúil. Ní leor an tuiscint atá ann faoi láthair chun iompar iarbhír 800 cóimhiotail a chinneadh in atmaisféir ardteochta agus tiúchan íseal-sulfair. Is gá staidéar a dhéanamh ar an gcaidreamh idir an t-ábhar uasta agus an teocht faoi fhriotaíocht creimeadh maith. Is léir gur taighde tábhachtach é seo as a dtagann feidhmeanna níos iontaofa an chóimhiotail seo. Gort.
There are two ways to increase the operating temperature in petrochemical atmospheres with high sulfur content: one is to adjust the alloy composition to reduce the vulcanization speed, and the other is to adjust the gas composition to form a protective oxide film on the alloy surface. Strafford et al. synthesized the effects of alloy elements on sulfidation. The results showed that there is little hope of greatly reducing the sulfide corrosion rate by adjusting the alloy composition. It is questionable whether a small amount of additives in the matrix can form an anti-sulfide barrier layer. A large amount of The additives will result in the formation of a new alloy rather than modifying the 800 alloy. A more feasible method is to modify the alloy to form a protective oxide film in an atmosphere with very low oxygen concentration. As shown in Figure 1, to form a chromium oxide film, it is required that HO/H>1ppm at 650℃, and at 982 ℃HO/H>Cóimhiotal modhnaithe 100ppm le foirmeacha Al curtha leis A12O3 mar gheall ar ocsaídiú roghnach, agus is féidir scannán ocsaíd a fhoirmiú freisin in atmaisféar le tiúchan ocsaigine an-íseal mar logPH2o/PH2 de -9~-10.
Rinne Burns staidéar ar iompar cóimhiotal 800 Al-mhodhnaithe in atmaisféar HS íon. Trí {{10}}.25%, 2%, agus 4% Al a chur leis, thit an ráta creimthe ó 1.175 go 0.725, 0.175~0.25, agus 0.075 ~0.15 mm/bliain faoi seach ag 593 céim . D'fhéadfadh sé seo a bheith mar gheall ar ocsaídiú roghnach Al in atmaisféar le gníomhaíocht ocsaigine an-íseal chun scannán ocsaíd chosanta a fhoirmiú. Chun éifeacht chosanta níos fearr a bhaint amach, is é 4% ar a laghad an méid A1 a chuirtear leis, atá comhionann leis an Al a theastaíonn chun cóimhiotail Fe--Cr-Ni-Al agus Fe-Cr-Al a fhoirmiú. Scannán cosanta A1 in atmaisféar gásúcháin guail tiúchan íseal-ocsaigin. Tá an t-ábhar comhsheasmhach.
Is é an dara modh, is é sin gníomhaíocht ocsaigine san atmaisféar a mhéadú agus scannán cosanta ocsaíd cróimiam a fhoirmiú ar an gcóimhiotal 800, níos indéanta, ach d'fhéadfadh sé seo a bheith srianta ag an bpróiseas nó ag an gcóras. Chun an cuspóir seo a bhaint amach, tá sé níos éifeachtaí méid beag gaile nó CO a chur leis. Fuair Clayton amach gur úsáideadh 800 feadáin cóimhiotail i bhfoirnéis scoilte eitiléine i nafta agus gaile le gníomhaíocht sulfair níos ísle ag teocht 704 céim. Níor tharla aon chreimeadh suilfíd go dtí bliain ina dhiaidh sin. Os a choinne sin, cuireadh rianmhéideanna sóidiam leis an gaile. Scriosfaidh sé an scannán ocsaíd chosanta, rud a fhágann creimeadh sulfíde, agus beidh an creimeadh tromchúiseach i díreach trí mhí.
