Zliatina na báze niklu (Incoloy 800 N08800) odolnosť zliatiny voči vysokej teplote a odolnosť proti korózii
1. Úvod
Zliatina Incoloy 800 je zliatina na báze železa; obsahuje veľké množstvo Ni, Cr a malé množstvo Si, Mn, Cu, Al, Ti. Má vysokú pevnosť pri vysokej teplote a má tiež dobrú odolnosť proti oxidácii, odolnosť proti nauhličeniu a odolnosť proti priepustnosti. Vlastnosti síry. Vysoký obsah Cr a Ni zaisťuje dlhodobú stabilitu v korozívnom prostredí. Rúra pece na surový benzín z krakovanej zliatiny 800 používaná v závode na spracovanie vodíka počas 150,000 hodín
(17 rokov) neskôr už len mierne koróziou a stále má dobré mechanické vlastnosti.
V Spojených štátoch a ďalších krajinách sa Alloy 800 stala štandardným vysokoteplotným konštrukčným materiálom. Táto zliatina je dokonale vhodná na použitie v širokom rozsahu podmienok a v dôsledku toho sa tento materiál v posledných rokoch vo veľkej miere používa v mnohých vysokoteplotných systémoch. Hlavné zameranie v Spojených štátoch sa sústredilo na aplikácie v pokročilých systémoch premeny energie, najmä tých, ktoré súvisia so spaľovaním uhlia a splyňovaním, s rôznymi výsledkami, od úspechu až po neočakávané zlyhanie v dôsledku sucha. Takmer vo všetkých prípadoch je problém spôsobený koróziou zrýchlenou sírou.
Zdá sa, že sulfidácia je hlavným problémom, ktorý obmedzuje rozšírené používanie tejto zliatiny. Podmienky spoľahlivého používania tejto zliatiny zatiaľ nie sú jasné. Účelom tohto článku je preskúmať údaje o správaní zliatiny 800 v atmosfére obsahujúcej síru a vyhodnotiť potenciál zliatiny 800 odolávať sulfidačnej korózii. Obmedzenia navyše poukazujú na environmentálne a materiálne faktory, ktoré ovplyvňujú správanie, ako aj na oblasti, v ktorých je potrebná ďalšia práca.
2. Antioxidanty
Väčšina aplikácií zliatiny Incolog 800 v atmosférach, kde môže dôjsť k síreniu a korózii, patrí do jednej z nasledujúcich troch atmosfér: (1) spracovanie ropy, (2) splyňovanie uhlia a (3) spaľovanie fosílnych palív. Hlavným rozdielom medzi každou atmosférou je aktivita kyslíka, teplota a tlak, ale niektoré zložky atmosféry sú čiastočne rovnaké a nie sú vždy zjavné rozdiely. Nižšie sú uvedené minulé a súčasné výsledky testov zliatiny 800 v rôznych oblastiach vrátane odhadov pásikov s obmedzeným použitím, ktoré vyžadujú lepší výkon.
2.1 Spracovanie ropy
Podmienky používania v ropnom priemysle sú: nízka teplota a atmosféra obsahuje vodík, uhľovodíky, oxidy uhlíka a paru obsahujúcu malé až stopové množstvá HS. Tento typ atmosféry zvyčajne obsahuje<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.
Rýchlosť korózie závisí vo veľkej miere od teploty a nie je citlivá na obsah HS a celkový tlak. Keď atmosféra obsahuje 0,02 % HS, v zliatine 800 dôjde k sulfidačnej korózii. Nikto ešte nediskutoval o vplyve koncentrácie peroxidu, ale možno vyvodiť, že aktivita kyslíka musí byť dosť nízka, aby sa sulfid stal stabilným stavom v rovnováhe s plynnou fázou, ako to dokazuje röntgenová difrakčná analýza povrchový oxid.
Záver, že rýchlosť vulkanizácie nie je citlivá na koncentráciu HS, sa zdá byť rozšírený aj na prípad čistého HS. Burns študoval reakciu zliatiny 8 v čistom HS pri 101,3 kPa. Rýchlosť korózie pri 593 stupňoch je 1,194 mm/rok. V tomto čase je koncentrácia HS o 2 rády nižšia ako koncentrácia pri zodpovedajúcej teplote v tabuľke 1 a sila je iba polovica zodpovedajúcej teploty, čo je v ostrom kontraste s extrapolovanými údajmi v tabuľke 1. Overil vplyv prehriatia na rýchlosť korózie. Rýchlosť korózie pri čistom HS pri 650 stupňoch bola 3,48 mm/rok. Vzorka bola silne vulkanizovaná do 12 hodín pri 774 stupňoch a úplne zničená pri 982 stupňoch.
Podľa získaných údajov, keď sa zliatina 800 použije v atmosfére obsahujúcej širokú škálu zložiek HS od niekoľkých ppm do 100 % HS, nedôjde k zjavnej sulfidovej korózii pod 538 stupňov a šrot rýchlosť korózie (0,408 mm/rok) sa zdá byť vyššia ako 538 stupňov a môže sa vyskytnúť 1 % alebo viac H, S atmosféry. Neexistujú však žiadne údaje o rýchlosti korózie v atmosférach obsahujúcich malé až stopové množstvá HS nad 538 stupňov. Mal by existovať kritický hraničný bod, pod ktorým nedochádza ku korózii v dôsledku termodynamickej stability sulfidovej fázy. Fázovo stabilné rozhranie (kov/sulfid kovu) Fe, Ni, Cr a Mn ako funkcia teploty a pomeru HS/H je znázornené na obrázku 1. Ak je pomer HS/-H2 menší ako 10~3, Fe a Ni nebude tvoriť stabilné sulfidy nad 760 stupňov. Aj keď sa vytvoria sulfidy Fe a Ni, ktoré spôsobujú rýchlu koróziu zliatiny 800, stále si môže zachovať dobrý výkon za podmienok vyšších ako 760 stupňov a koncentrácie HS v H nižšej ako 1000 ppm.
