Nima uchun 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan isitgich niqobi ostidagi trubkasidagi kremniy ulushi 0,4% dan past bo'lsa, havo xizmatida 650 daraja oksidlanish qarshiligini pasaytiradi

Yuqori haroratli shkalada yopishqoqlikka katta ta'sir ko'rsatadigan kichik qotishma element

316 zanglamaydigan po'latdan o'ralgan va havo xizmatida yuqori haroratda (650 daraja) ishlaydigan elektr isitish quvurlari uchun kremniy tarkibi (odatda ASTM A240 tomonidan maksimal 0,75% deb belgilangan) muhim, ammo ko'pincha e'tiborga olinmaydigan oksidlanish qarshiligining omilidir. Kremniy miqdori 0,4% dan kam bo'lsa, tez o'sib boruvchi temir{6}}oksid shkalasi hosil bo'ladi, u tezda parchalanadi va 0,6-1,0% kremniyni o'z ichiga olgan materialga nisbatan qobiq muddatini 3-5 baravar qisqartiradi. Silikon shkala-metall kontaktida amorf yoki nanokristalli kremniyning (SiO2) yupqa uzluksiz qoplamini ishlab chiqarishni osonlashtiradi. Bu silika qatlami temir va xrom kationlarining tashqi diffuziyasini va kislorod anionlarining ichkariga tarqalishini to'xtatib, diffuziya to'sig'i sifatida ishlaydi. Ushbu maqolada kremniy kontsentratsiyasi, oksidlanish kinetikasi va 650 graduslik 316 qobiq uchun shkalaning parchalanish harakati o'rtasidagi bog'liqlikning miqdoriy tavsifi keltirilgan. Bu yuqori haroratli havo isitgichi ilovalari uchun spetsifikatsiya doirasini belgilaydi.

Kremniyning pastki o'lchamdagi shakllanishidagi roli

316 zanglamaydigan po'latdan yuqori haroratli oksidlanish jarayonida xrom va temir tashqi Cr2O3 / Fe2O3 shkalasini hosil qilish uchun tashqariga tarqaladi va kislorod ichkariga tarqaladi. Kremniy miqdori ~ 0,4-0,5% dan yuqori bo'lsa, kremniy shkala-metall kontaktida afzal oksidlanadi va nozik (0,1-1,0 mkm) doimiy amorf kremniy qatlami hosil qiladi. Kremniyning bu qoplamasi ikkita himoya xususiyatiga ega. Birinchidan, SiO2 tarkibidagi xromning diffuziya koeffitsienti Cr2O3 ga qaraganda taxminan uch marta kichikdir, bu oksidlanish tezligini keskin kamaytiradi. 2. Silika issiqlik kengayishining mos kelmasligini o'ziga singdiruvchi "elim" qatlamini yaratish orqali tashqi shkalaning mexanik yopishishini oshiradi. Agar kremniy 0,4% dan past bo'lsa, kremniy qatlami uzluksiz yoki yo'qoladi va tashqi shkala Cr2O orqali to'g'ridan-to'g'ri kation diffuziyasi orqali tez ko'tariladi3 . Hosil bo'lgan shkala ko'proq g'ovakliroq, qalinroq va termal aylanish natijasida oson parchalanadi.

Si tarkibining 650 gradusdagi oksidlanish xatti-harakatlariga ta'siri: miqdoriy bog'liqlik

Turli xil kremniy tarkibiga ega 316 trubkada boshqariladigan tsiklik oksidlanish sinovi (havoda 650 daraja haroratda 1 soat tsikl, tsikllar orasidagi havoni 100 darajagacha majburiy sovutish) aniq ishlash chegaralarini o'rnatdi.

Kremniy tarkibi (wt%) Xrom tarkibi (wt%) Kremniyning uzluksiz qatlami? 500 sikldan keyin Oksidlanish darajasi (mg/sm²/soat) O'lchovdagi parchalanish boshlanishi (birinchi ko'rinadigan cho'zilish davri) 5000 tsikldan keyin metall yo'qolishi (mkm) 650 daraja havo xizmati uchun tavsiya etiladi<0.2 >16 Yo'q (yo'q) 0,15-0,30<100 150-300 No 0.2-0.3 16-18 No (discontinuous) 0.10-0.20 100-300 100-200 No 0.3-0.4 16-18 Partial (50-70% coverage) 0.08-0.15 200-500 80-150 Marginal 0.4-0.5 17-18 Thin, 50-80% continuous 0.05-0.10 500-1,000 50-100 Acceptable for moderate cycling
0.5-0.6 17-19 Uzluksiz (0,2-0,5 mkm) 0.03-0.06 1,000-2,500 30-60 Tavsiya etiladi
0.6-0.8 17-19 Uzluksiz, barqaror (0,5-1,0 mkm) 0.02-0.04 2,500-5,000 20-40Chiqish uchun eng yaxshisi
0.8-1.0 18-20 Continuous, thicker (1-2 µm) 0.01-0.03 5,000-10,000 10-30 Best for continuous 650°C service1.0 18-20 Continuous but may generate low melting silicides 0.01-0.02 >10,000 <20 Acceptable but monitor for hot shortness
Kremniy va molibdenning oksidlanishdagi o'zaro ta'siri

316 stainless steel has 2.0-2.5% molybdenum which enhances pitting resistance in aqueous service but has a severe effect on high temperature oxidation resistance when silicon is low. Molybdenum tends to create volatile oxides (MoO₃) above about 600°C which can break apart the chromium oxide scale. However, with sufficient molybdenum (>0,5% bo'lsa, uzluksiz kremniy shkalasi molibdenning tashqi yuzasiga etib borishini oldini oladi va MoO {sub 3} uchuvchanligini bostiradi. Molibdenning uchuvchanligi kremniy darajasi 0,4% dan past bo'lganda kuchayadi, bu esa shkalaning tezroq buzilishiga va tezroq oksidlanishga olib keladi. 600 darajadan yuqori xizmat ko'rsatish uchun mo'ljallangan 316 ta qobiq uchun kremniy tarkibi molibdenning salbiy ta'sirini qoplash uchun ASTM diapazonining yuqori qismida (0,6-1,0%) ko'rsatilishi kerak.

Yuqori haroratli isitgich ilovalari uchun kremniy tarkibini aniqlash

Hisoblangan xizmat muddati va termal aylanish chastotasiga asoslanib, havoda yoki oksidlovchi yonish gazlarida 650 daraja ishlaydigan 316 ta qoplamali isitgichlar uchun quyidagi kremniy talablari tavsiya etiladi:

Xizmat holati G'ilofning harorati (daraja) Kuniga termal aylanishlar Minimal kremniy miqdori (og'irlik%) Tavsiya etilgan silikon diapazoni (og'irligi%) Agar kremniyga bo'lgan ehtiyojni qondirib bo'lmasa, muqobil qotishma
Doimiy ishlang, vaqti-vaqti bilan 600-650 gacha aylantiring<1 0.50 0.60-0.80 310 stainless steel
Vaqti-vaqti bilan engil velosipedda 600-650 1-10 0.60 0.70-1.00 310 ss yoki Inconel 600
Frequent cycling (>10/day) 550-600 >10 0.60 0.70-1.00 Inconel 600
Uzluksiz xizmat 650-700<1 >0,70 (316 tavsiya etilmaydi) 0.80-1.00 310 yoki Inconel kerak
550-650 Har qanday 0.70 0.80-1.00 Inconel 600 tavsiya etiladi Atmosferada oltingugurt mavjud boʻlgan har qanday xizmat Kremniy tarkibi va oksidlanish samaradorligini tekshirish

There are three techniques for verifying acceptable silicon content for buyers who specify 316 sheaths for high temperature use. The first is the mill certificate which must report silicon analysis with an acceptable range (say 0.60-0.80%). The second is a simplified oxidation screening test, in which a sample of the tube is heated in air at 650 °C for 100 hours and then cooled to ambient temperature. The sample is weighed before and after. Weight gain < 2 mg/cm² is good silicon oxidation resistance, > 5 mg/cm² is inadequate silicon. The third way is to metallographically cross-section the oxidised sample and assess the thickness and continuity of the silica layer. The continuous silica layer >0,2 mkm kremniy etarli ekanligini ko'rsatadi. Barcha uchta tekshirish talab qilinganda eng yuqori ishonch. Muhim ilovalar uchun.

Past kremniy oksidlanish parchalanishining dala diagnostikasi

For 316 sheaths that have failed in 600-650°C air service, suspect low silicon content if the scale is thick (>200 mkm),-yopishmaydigan (tegishda so'nib ketadi) va yashil rangli-qora (Cr2O3) emas, balki qizg'ish{2}}jigarrang (Fe2O3). Agar asosiy metall etarli bo'lmasa, elektron mikroskop yoki shkalaning EDS tekshiruvi-metall interfeysi 0,2% dan past kremniy yoki kremniy darajasini ko'rsatmaydi. Tegishli kremniyga ega bo'lgan material uchun 20 dan 50 mkmgacha bo'lgan ishdan chiqqan qobiq 200 dan 500 mikrongacha (qattiq qo'pollik va yupqalash) metall yo'qotilishini ko'rsatadi. Qolgan devor endi ichki bosimga bardosh bera olmaganda, buzilish rejimi devorning parchalanishi va bo'ylama bo'linish orqali yupqalashishini kuchaytiradi.

Xulosa: Silikon kritik yuqori harorat parametri

650 daraja havo xizmatida 316 zanglamaydigan po'latdan o'ralgan isitgichlarning oksidlanish qarshiligi to'g'ridan-to'g'ri qotishma parametri kremniy tarkibi bilan boshqariladi. Kremniy miqdori 0,4% dan past bo'lsa, oksidlanish tez va himoyasiz bo'lib, shkalasi cho'zilib ketadi, shunda isitgichning ishlash muddati 20 000 soatdan 3 000-5 000 soatgacha qisqaradi. 0.6-1.0% kremniy qo'shiladi, bu esa ikki kattalikdagi oksidlanish darajasini sekinlashtiradi. Qopqoqning harorati 550 darajadan oshadigan har qanday dastur kamida 0,50% kremniy konsentratsiyasini talab qiladi va maksimal ishlash uchun 0,60-0,80% tavsiya qiladi. 650 darajadan yoki 700 darajadan yuqori har qanday xizmatda uzluksiz xizmat ko'rsatish uchun hatto yuqori kremniy bilan ham 316 ga bog'liq emas, balki 310 zanglamaydigan po'lat yoki Inconel 600 ga yangilash yaxshiroqdir. Kremniy foizini o'lchanadigan oksidlanish tezligi va parchalanish boshlanishi bilan bog'lash orqali, bu erda taklif qilingan yondashuv xaridorlarga yuqori haroratlarda himoya shkalasi yaxlitligini saqlaydigan 316 ta qobiqni belgilash imkonini beradi.