עיצוב מערכת שיקולים חומרים עמידים בפני קורוזיון

מבוא ל-Gating System Design

(ב) [ה] [ה] [ה]] [ה] [ה]]] [ה]]] [ה]]][ה]]][ה]]][ה]]]][ה]]]] [ה[ה]]] [ההההההההההההתחכמה] [ה]] [התחילה] [ה]] [ה]] [ה]]]], [ה[הההההההההההההההההההה[הההההההההההההה[הההה[ה[ה]]]]]]]]]]]]]]]]] היא] [ה[ה[ה[ה[ה[ההה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ההתחילה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[

מאמר זה חוקר את השיקולים העיצוביים העיקריים עבור מערכות גינון שמקורן בחומרים עמידים על קורוזיה.אנו בוחנים את המנגנונים של קורוזיה בכלי מצא, פרטים סגסוגת וציפויים מתאימים, ומספקים שיטות הטובות ביותר עבור גיאומטריה, פני השטח, ותחזוקת.על ידי שילוב התנגדות קורוזיה לשלב העיצוב הראשוני, מהנדסים יכולים להאריך את החיים כלי, שיפור איכות הליהוק, ולהפחית את העלות הכוללת של הבעלות.

תפקיד ההתנגדות קורוזיה בביצועים של הליטוש

קורוזיה במערכות גינון מתרחשת כאשר חומר כלי מגיב מבחינה כימית או אלקטרוכימית עם הסביבה שלה - מתכת מנומנמת, שאריות פלוקס, סוכני ניקוי, או לחות אטמוספרית.

(ב) ,0) הידרדרות פני השטח: 1FLT:1 פיטינג, קנה מידה, או מחוספס המגביר את החיכוך ומשנה דפוסי זרימה.
(FLT:0) זיהום של ההיתוך: FIRLT:1 , קורנוזיה (oxides, scale) יכול להדוף ולהיות מלוכד בהליכוד, להרכיב הכללות או פודיקות גז.
שינויים משמעותיים:0 (FLT:1 Loss of material Changes cross-sections, המשפיעים על מהירות זרימה ותזמון איחוד.
(ב) כשלון בוגר:0) corrosion מקומי יכול להוביל לפצח, לשחיקה או לכשל מבני מוחלט של מערכת ההזנה.

כאשר ליהוק סגסוגת עמיד בפני קורוזיה (למשל, פלדות אל-חלד, superalloys מבוסס ניקל, או ברונזות אלומיניום), המערכת המריצה עצמה חייבת לעמוד בפני התקפה מאותה מתכת מלוטמת בטמפרטורה גבוהה.אפילו חשיפה לטווח קצר עלולה להזיק כלי פלדה לא ממונעים.

הבנה של מכניזם קורוזי ב-Gating Systems

כדי לעצב ביעילות, מהנדסים חייבים להבין את מנגנוני ההקרוזיה העיקריים המאיימים על מערכות הגלים:

קורוזיה Galvanic Corrosion

(הופנה מהדף שתי מתכות דיסימיות הן בקשר חשמלי בנוכחות אלקטרוליטה (למשל, מתכת מלוטמת או לחות מזוהמת) לדוגמה, רץ פלדה פחמן במגע עם תבנית נירוסטה יכול להאיץ את קורוזיה של פלדה פחות אצילית.

פיטינגס וקריטר קורוזיה

התקפה מקומית על פגמים, שריטות, או תחת פיקדונות. Chlorides מ שאריות פלוקס או פתרונות ניקוי יכול להתחיל בורות פלדות אל-חלד אם החומר אינו מועבר כראוי. Smooth משטחים ניקוי קבוע הם ההגנה הטובה ביותר.

Oxidation / Scaling

בטמפרטורות הליהוק (לעתים קרובות 700-1600 מעלות צלזיוס בהתאם לסגסוגת), אפילו פלדות "ללא חתימות" יכולות ליצור קשקשים תחמוצתיים עבים אם התוכן כרום אינו מספיק או אם האווירה היא מחמצן.

קורוזיה-Corrosion

(הזרם המהיר של מתכת מבולטן בשילוב עם סביבה קורוזית יכול להאיץ אובדן חומרים.זרימה טורבולנטית, פינות חדות או מכשולים להגדיל את שיעור השחיקה.

על ידי זיהוי אילו מנגנונים נמצאים ככל הנראה בסביבה של גיל, מעצבים יכולים לבחור חומרים וגיאומטריה המפחיתים את הסיכון.

שיקולים עיצוביים

בחירה חומרית

בחירת חומר עמיד בפני מערכת ההזנה דורש איזון עלות, נכות, מיומנות, מוליכות תרמית וכוח עתיר גבוה.

(FLT:0) פלדות ללא תשלום: 1FLT:1 Austenitic ציונים (304, 316L) מציעים התנגדות חמצון טובה עד 850 מעלות צלזיוס. פרתייק ו- Martensitic ציונים ניתן להשתמש עבור יישומים בטמפרטורה נמוכה יותר. תוספת של molybdenum ב 316L משפר התנגדות.
(FLT:0)Nickel-based Superalloys: ⁇ 1 (Alloys כגון Inconel 600, 625, או 718 מספקים התנגדות יוצאת דופן הן חמצון והן קריקטורה בטמפרטורות גבוהות מאוד (עד 1100 מעלות צלזיוס) הם יקרים אך הכרחיים ליהוק superalloys או באווירה אגרסיבית.
(FLT:0) קופר-אלוילס: FIRLT:1 ברונזות (למשל, C95400, C95500) מתנגדים לקורוזיה ממי מלח, חומצות דילול, וכימיקלים רבים בתהליך.הם גם יש מוליכות תרמית גבוהה, אשר יכול להיות מועיל עבור עיצובים מסוימים.
(FLT:0) מתכת ממולאת: 1FLT (פחמן 1) או פלדה דלת-כלוי עם קרמיקה, epoxy, או ציפוי מתכתי (למשל, ניקל plating, ציפוי אלומיניום diffusion) יכול לספק פתרון יעיל עלות אם הציפוי נשאר שלם בטמפרטורות ליהוק.

לשם השוואה מפורטת של תכונות ⁇ , להתייעץ עם משאבים כגון FLT:0 (Nickel InstituteveFLT:1 או ASTM סטנדרטים עבור סגסוגת עתירה גבוהה.

עיצוב גיאומטרי ל-Corrosion Mitigation

צורת המערכת המחודשת משפיעה על זרימת, חלוקת טמפרטורה, והסיכוי של קיפאון – כולם משפיעים על קורוזיה. עקרונות גיאומטריים מרכזיים כוללים:

(FLT:0)Afree Dead Ends and כיסים:FLT:1 מתכת נוזלית שהופכת לכודה או מזיזת איטי עלולה להוביל לשיפוץ חום ומדמוצת שיניים מקומיות.
(ב) ⁇ :0) ,1 , לאחר לשפוך, כל מתכת חינית צריך לנקז לחלוטין.משטח שטוח Horizontal המחזיקה במשחת מתכת להאיץ את קורוזיה של הקטורן.
(FLT:0 ,Rounded pins ומילוי:FreaLT:1 פיסות שארפ יוצרים ריכוז מתח גבוה ויכול גם לגרום להפרדה זרימה, המוביל לשחיקה.
(ב) שיעור מילוי:0) שיעור מילוי: FLT:1 , Turbulence מגביר את האימוני חמצן ויכול לשקוע שכבת תחמוצת מגן על החומר המיץ.

מעבר לים וטיפול

משטח FLT:0smooth להסתיים 1FLT הוא קריטי עבור עמידות קורוזיה. משטחים קשיחים לספק אתרים עבור שחיקה פורחים ולעשות ניקוי קשה.עבור רכיבי פלדה אל-חלד, קצה פני השטח של Ra ⁇ 1.6 μm (63 microinches) הוא מטרה נפוצה. Passivation (בדרך כלל עם חומצה חנקתית) מסירים ברזל חינם ולשחזר את שכבת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת יותר.

ציפויים מוגנים יכולים להאריך את החיים של מערכות גינון יותר.לדוגמה, ציפויים קרמיקה מבוססי אלומיניום המופעלים על ידי תרסיס תרמי או סול-גל יכול לספק מחסום לא מרתיע בין המתכת פלדה למולטן, צמצום התקפה כימית.עם זאת, הציפוי חייב להיות עמיד בפני הלם תרמי ותואם עם ההתפשטות של הבסיס.

יציבות וכימיקלית

מערכת הגליזציה חייבת לעמוד בהתחממות מחזורית וקירור מבלי לאבד את התנגדות קורוזיה שלה.עייפות תרמית יכול לפצח ציפויים ולגרום ספיעה בקנה מידה. עבור יישומים עתירי זמן גבוהים, ⁇ עם התרחבות תרמית נמוכה והתנגדות טובה לזחול טובה מועדפים הם מועדפים.בנוסף, מערכת הגלימה צריכה להיות מיועדת להימנע מ ⁇ תרמיים מוגזם שעלול להוביל להתרחבות ועיוותים שונים.

תחזוקה והערכה

(ב) ,0) עיצוב לבדיקה ותחזוקה של 1IRLT מבטיח כי קורוזיה נתפסת מוקדם.

מפרקים וקשרים נגישים שניתן לפרק לניקוי.
משטחים שטוחים או אזורים ייעודיים לבדיקה קולית או צבע-penetrant.
אפשרות לחידוש או להפעלה מחדש מבלי להחליף את המערכת כולה.

לוחות זמנים קבועים צריכים לכלול בדיקות חזותיות עבור פיזור, צבע (הצביע על חמצון), שינויים ממדיים. שיטות NDT כגון עטראן צבע או eddy הנוכחי יכול לזהות סטנדרטים מוקדם של הפניה.

שיטות עבודה טובות ביותר עבור Gating System Longevity

מעבר לחומר וגיאומטריה, כמה פרקטיקות תפעוליות להפחית את הסיכון לשחיתות:

(FLT:0) מעכבי קורוזיה: ⁇ 1) ביישומים שבהם מערכת ההגלות קרירה או נשטפת במים, להוסיף מעכבים (למשל, ניטטקס / פורמולטים) למעגל המים.
(ב) ,0) אטמוספירה של ה-Control: 1 ב-temperature ליהוק, לשמור על אווירה מופחתת במקצת כדי למזער את חמצון של החומר המיץ.
(ב) [13] לאחר כל שפך: 1FLT (ב) Remove slag, oxide dross, ו- flux שאריות אשר יכול לשמש סוכנים קורוזיים.
(ב) אם יש להשתמש בחומרים מרובים, לבודד אותם עם כלי נשק או ציפויים.
(ב) ⁇ :0) ממורמרים ותיעוד: (FLT:103) שמור יומן של תצפיות קורוזיות ומתאם לשינויים בתהליך (למשל, שטף חדש, טמפרטורה גבוהה יותר).

שיטות אלה, בשילוב עם עיצוב חזק, יכול להכפיל או משולש חיי השירות של מערכות גינון בהשוואה כלי פלדה פחמן לא מאוישים.

חומרים נפוצים בפירוט

פלדה ללא סטיות

פלדות אל-חלד Austenitic (304, 304L, 316, 316L) הם סוסי העבודה של קורוזיה-resistant gating עבור הליהוק הלא-פרי (aluminum, ⁇ s, וכמה פלדה) הם משלבים התנגדות חמצון טובה עד 850 מעלות צלזיוס עם כוח סביר ונחיתות מגנטית נמוכה.

Alloys מבוסס על סעודה

ברונזה אלומיניום (C95400) ו- ניקל-אלומינו (C95500) משמשים לעתים קרובות עבור מרכיבים מכוננים ליהוק חול של ⁇ נחושת וכמה פלדה.יש להם עמידות קורוזיה מעולה במי הים וסביבות חומציות קלות, יחד עם מוליכות תרמית טובה.הם לשמור על עד 400 מעלות צלזיוס, הגבלת השימוש שלהם בהליכום עתירי גבוה.

Superalloys מבוסס ניקל

Inconel 600 (76 Ni, 15 Cr, 8 Fe) משמש נרחב עבור מערכות גינון של superalloys ההשקעה, כי זה מתנגד חמצון ו carburburizing עד 1100 ° C. Inconel 625 (עם ⁇ molybden ו niobium) מוסיף פיזור התנגדות וכוח גבוה יותר. Haynes ועוד סגסוגת מוצקה חזקה מציעים יציבות יוצאת דופן אלה הם חומרים גמישים, אבל ניקל חיוני כדי לפתח כוח חיוני של מתכת כבד.

מתכת

כאשר תקציב או ייצור מגביל את השימוש בסגסוגת עמידת קורוזיון, פלדה פחמן מעוגלת היא אלטרנטיבה.

(ב) ⁇ :0) ,[דרוש מקור]: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) 0 (ה ניקל ללא חשמל) (ENP): ציפוי 1 (FAVER) עם התנגדות קורוזיה טובה, אך מרכך מעל 400 מעלות צלזיוס.
(ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ⁇ :0) ציפויים (אל2O3, ZrO2): ההרחבה 1DELS LT על ידי תרסיס פלזמה או זחלות; לא מרתיעה ויציבה מאוד.

שלמות מקוטבת היא דבר חשוב; כל פגז או סדק יחשפו את המתכת הבסיס להתקפה מקומית מהירה.

אופטימיזציה באמצעות Simulation

תוכנת סימולציה מודרנית (למשל, MAGMA, ProCAST, Flow-3D CAST) מאפשרת למהנדסים מודל לא רק מילוי עובש והגדרה, אלא גם עומסים תרמיים על מערכת ההזנה. על ידי הדמיה של מחזורים מרובים, חום פלוקס וחלוק טמפרטורה על כלי הגלום ניתן לחזות.זה מידע וציפוי עובי נתונים אלה יחד עם מודל קורוזיציה (למשל, באמצעות סגסוגת זמן) או סגסוגת בפועל של חיים סגסוגת).

סימולציה גם מסייעת לייעל את זרימת הסחף למזער את הסחף.לדוגמה, התרחבות פתאומית ברץ ניתן להחליף עם דיפרף מוקרן כדי להפחית את מהירות ה ⁇ s.שינויים כאלה זולים בשלב ה- CAD אבל יקר ל-Read-fit.FLT:0Simulation-oriented designFLT:1 הופך לפרקטיקה סטנדרטית בביצועים גבוהים.

מקרה מחקר: כשל קורוזיה במערכת Gating

(FLT:0) החלפת:0[דרוש מקור]: A Steel Foundry מייצרת ליהדות פלדה גדולות של אל-חלד השתמש במערכת gating המורכבת מ-AISI 1020 פחמן פלדה עם ציפוי chromate.לאחר 50 שפכות, הגליון הראה פיזור חמור, משיכת הציפוי, וזיהום חד-חמצני מופיע כשילובים בהתליכובשים.

(FLT:0)Root Cause:FLT:1 הציפוי ה chromate לא דורג עבור ה- 1600 מעלות צלזיוס לשפוך טמפרטורה של נירוסטה.זה ירד לאחר המחזורים הראשונים, המאפשר חמצון ישיר של פלדה פחמן.בנוסף, הציפוי פצח בשל התרחבות תרמית לא התאמה, יצירת משחתות שבו מלוטשות פלדה מלוטשת.

(FLT:0) Solution: FLT:1 The foundry החליף את רצי פלדה פחמן עם AISI 310 נירוסטה (25Cr-20Ni) ותכנן מחדש את החלקה הצלבנית מלבני למלכודזאיד כדי לקדם זרימה חלקה יותר.הם גם הוסיפו לשטוף כביסה מבוססת אלומיניום מוחל לאחר כל אחד כדי להפחית את הבנייה תחמוצת.

(ב) [ה]:0 [ה]לסון: [ה]: [ה] ,[ה]] ,[ה]] ,[ה], [ה]] ,[ה]] , [ה] ,[ה], [ה] ‭ ‬הההתגב‭ ‬הההההההההההתגבורה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה]] [ה] [ה]] [ה] [ה]]]] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה]]]] [ה]]]]]] [ה] [ה]

מגמות עתידיות בקורוזיון-Resistant Gating

מספר טכנולוגיות מתפתחות דוחפות את הגבולות של געגועי מערכת:

ייצור אדרינלי (D Print): מאפשר ייצור של ערוצי קירור פנימיים מורכבים וחומרים מקודמים.לדוגמה, רכיב מוצץ עם משטח ניקל-כלוי וגרעין נחושת למיצוי חום מהיר ניתן לעשות באמצעות אבקת לייזר היתוך.קונפורמול גם להפחית ⁇ תרמיים וחמצן.
(FLT:0) ציפויי קרמיקה מתקדמים:FLT:1rea חדש מסובכים ציפויים (למשל, Al2O3-MgO או YSZ) מוחלים על ידי ריסוס פלזמה מציעים צפיפות גבוהה יותר והתנגדות הלם תרמי מאשר ציפויים קונבנציונליים.
ניטור קורוזיה בקו הרוח: אמבראל 1 ( Embeddedחיישנים (thermocouples, פליטה אקוסטית או רעש אלקטרוכימי) יכול לזהות קורוזיה מוקדמת בזמן אמת, המאפשר תחזוקה חיזוי.
(FLT:0) ציפויים של ריצוף: ⁇ 1 , Microcapsules המכילים מעכבי קורוזיה ניתן להטמיע בציפוי; כאשר סדקים, המעכב שוחרר כדי להעביר את המתכת החשוף.זה עדיין בשלב מחקר אבל מבטיח עבור מערכות גינון גבוה.

חידושים אלה יאפשרו לממצאים לדחוף פרמטרים ליהוק עוד יותר תוך שליטה בעלויות כלי.

מסקנה

(העיצוב מערכות עם חומרים עמידים בקורטוזיון אינו רק עניין של החלפת סגסוגת אחת עבור אחר.הוא דורש הבנה מעמיקה של סביבת ההפעלה - זמן, כימיה מתכת מלוטש, אווירה ותהליכי ניקוי - וכיצד גורמים אלה אינטראקציה עם חומר מתואם על מחזורי איכות חוזרת.