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高温環境における異なる材料で作られたフレンズの性能差は,主に強度維持能力,酸化耐性,スリップ耐性,熱安定性と中間の互換性典型的な材料カテゴリーから以下の分析を行います.
I.炭素鋼のフレンズ (例えばQ235,20#鋼):低温と中温のシナリオにおける基本選択.
高温での強さは明らかに弱まります
炭素鋼の使用温度は通常425°Cを超えず,温度は350°Cを超えるとその強度が30%以上低下します (例えば,鉄鋼の強度が400°Cで245MPaから180MPaに低下する)温度が350°Cを超えると,その強度は30%以上低下します (例えば,20%の鋼の強度は400°Cで245MPaから180MPaに低下します).粒の大きさは,パールライトの球状化により大きくなる可能性があります.骨折を起こす
酸化抵抗が限られている
炭素鋼は,急速な酸化の開始より300°C以上で,表面に緩いFe3O4酸化層が形成され,温度が高くなるほど,酸化速度は速くなります (例えば,300 °C の酸化速度が 5 倍であるとき 500 °C)硫黄または水蒸気を含む場合,酸化腐食はさらに悪化します.
第二に,オウステニチス型ステンレス鋼のフレンズ (304/316など): 主な高温腐食現場
高温強度と酸化耐性は炭素鋼より優れている
304ステンレス鋼使用温度上限約870 °C, 316Lモリブデン元素のために, 650 °C以下では,まだ良い強度を維持することができます (出力強度 ≥ 120MPa),酸化抵抗が著しく改善されます (800°Cの酸化率は炭素鋼の90%よりも低い)800°Cで炭素鋼よりも90%低い酸化率).
原則:オウステニト組織の安定性により,高温で真珠石球体化への傾向が低くなり,クロム元素 (18%~20%) は密度の高いCr2O3酸化フィルムを形成します.酸素原子の拡散を防止する.
高温での潜在的なリスク
敏感化腐食: 450~850°Cの範囲で長期間使用した場合,304ステンレス鋼は,カービッド降水による粒間腐食を引き起こす可能性があります.安定化治療によって改善する必要があります.ステンレス鋼の321にチタンを加えた)
クリープ制限: 650°C以上では,オウステニティックステンレス鋼のクリープ変形速度は加速する.設計では許容されるストレスを減らす必要がある (例えば,許容されるストレスは室温の15%のみである場合,700°Cで316Lなど).
第三に,二重鋼のフレンズ (2205,2507,その他): 高温と強い腐食性環境のコスト効率の良い選択
炭素鋼とアウステニティックステンレス鋼の間の高温機械特性
2205 複合鋼は通常 ≤ 300 °C,スーパー複合鋼 2507 は 350 °Cで,その出力強度は 300 °Cでは依然として 400MPa以上を維持します (304 不同鋼は2回),しかし 350 °C以上,フェライト相のフェライト相が加速すると,設計は許容可能なストレスを減らす必要があります (700°Cの316Lのような室温では許容できるストレスはわずか15%です). °C,フェライト相のクレイプ抵抗が減少しますアウステニティスステンレス鋼よりも強い
第四に,クロムとモリブデン製鋼のフレンズ (15CrMo,P91など):コア材料の高温および高圧作業条件
高温耐久性とクレイプ耐性が著しく向上します
15CrMo鋼 (クロム1%~1.5%,モリブデン0.5%) は,出力強度が200MPa以上保たれている場合,最高550°C,500°Cの温度で使用できます.高級のP91鋼 (9%クロム+1%モリブデン) は,長期的には650 °Cで次の操作を行うことができます.動作, 15CrMoの 2 倍 (例えば 600 °C P91 100,000時間 100MPaのクレイプ強度,15CrMoのみ 40MPa).
V. ニッケルベースの合金フレンズ (インコネル625,ハステロイC-276など):極端な高温腐食環境における究極の解決策
超高温性能による他の材料の粉砕
インコネル625は1093°Cでは, 100MPa以上の張力強さを維持することができる. ハステロイC-276は1200°C以下では酸化耐性を持つことができる.そして高温では,クレイプ破裂寿命は,最大1000万プチ割れ寿命は最大10万時間以上 (例えば800°C,C-276のプチ割れ強度は316Lの5倍)
耐熱複合性腐食 汎用
高温強い酸 (濃縮硫酸の150°Cなど),フッ素/塩素を含む介質,高温高圧硫黄を含む油とガス,高いニッケル (≥50%) の合金系によるニッケルベースの合金塩基塩基,高クロム (20%~30%),高モリブデン (10%~16%) は,同時に酸化腐食,ストレス腐食,粒子間の腐食に耐える.粒子間の腐食.例えば:高温炭ガス化器 (温度650°C) の炭化工産業H2S/CO2 を含んでいる) は,ニッケルベースの合金フレンズのみが20年以上の使用年度の要件を満たすことができる.