Deniz Ortamı bir Corrosive Medium olarak

Seawater, metalik malzemeler için en kimyasal olarak agresif doğal ortamlardan biridir. yüksek elektrik iletkenliği, çoğu mühendislik alaşımlarının klorür konsantrasyonu ile bir araya getirilen, hızlı elektrokimyasal korozyonu teşvik eden koşullar yaratır.

Superalloys, klor zengin ortamlarda hızlı bir şekilde saldırı yaşar, çünkü klor iyonları normalde metal yüzeyleri koruyan pasif filmleri bozar. Bu iyonlar oksit tabakaları lattice kusurları ve tahıl sınırları ile geçer, yerel film arızasına neden olur. pasif tabaka ihlal edilirken, altta alaşım hızla kısaltılır ve tıkanır bir şekilde azalırken, büyük bir kedisi olarak çalışır.

Biyofouling, pH ve oksijen konsantrasyonunda başka bir boyut tanıtıyor, sulfate-reksiyonlu bakterileri kolonize metal yüzeyleri ve yüksek molybden ve kromyum içeriğine hız verebilir. Biyofilmlerin metabolik aktivitesi, asitli, suidye dayanıklı ortamlardaki pasif filmlerin stabilitesi nedeniyle MIC'ye daha iyi direnç gösteriyor.

Superalloys'ta Korozyonun Mekanikleri

Pitting

Kumaşlama korozyonu, süperalloys'taki en yaygın yerelleştirilmiş saldırı mekanizmasıdır, su suya maruz kalanlar, pasif filmin zayıf olduğu yerlerde başlar, istikrarlı bir çukurlar gibi, hızla ulaşır, birkaç milimetreye ulaşır.

Inconel 625 gibi Nickel tabanlı süperalloylar ve Hastelloy C-276, yüksek kromatları ve molybdenum içeriği nedeniyle mükemmel bir pition direnci sergilemektedir.

Crevice

Crevice korozyonu, deniz suyunun nötraliteyi korumak için sınırlı alanlarda meydana gelir ve metal iyonların düşük maliyetli veya yüzey yatakları üretir.Bu otokaalitik süreçten dolayı, yüksek pitesyona neden olan alaşımlarda bile ciddi hasara neden olabilir.

Optik susceptability, kromat geometrisi, sıcaklık ve alaşım kompozisyonu içerir. 0.1 ve 1.0 μm arasındaki boşluklar, yüksek kromat ve molybdenum içeriği ile en agresif şekilde saldırıya uğrar.

Galvanic Korozyon

Süperalloys deniz suyunun daha az asil metalleri ile çiftleşirken, galvanic korozyon meydana gelebilir.Deniz sularındaki galvanic serisi, korozyon potansiyellerine göre malzemelerdir. Daha büyük Hastelloy C-22 veya Inconel 718 gibi daha soylu malzemeler, küçük birnodik bileşene hızlı bir şekilde saldırmaya neden olan bir miktar metallerin dağılmasını sağlar.

Galvanic etkiler dikkatli malzeme seçimi ile yönetilebilir, sistemdeki diğer bileşenleri korumak için elektrik izolasyonu veya kaplamalar ve kolayca yedeklenmesini tasarlayabilir. Bazı durumlarda, süperalloys kasıtlı olarak sistemdeki diğer bileşenleri korumak için çinko veya alüminyum çuvallar.

Stresli

Stres korozyonu çatlakları (SCC) en tehlikeli korozyon biçimini temsil eder, çünkü en az belirgin materyal kaybı ile meydana gelir ve ani, felaket başarısızlığına yol açabilir. SCC, üç kotali koşul gerektirir: hassas bir malzeme, korrotif bir ortam ve çekme stresi.In Seawater, klorür-indüklenmiş SCC özellikle yüksek sıcaklıklar için birincil bir endişedir.

Nickel tabanlı alaşımlar genellikle deniz hizmetlerindeki yüksek kuvvetli koruma sistemleri gibi yüksek kuvvetli koruma sistemleri etkileyen kritik bileşenler için seçilir.Ancak, SCC hala sıcak, konsantre deniz suyu veya mikrobiyolojik aktiviteden gelen hidrojen sulfid 625 ve Monel K-500'leri gibi ağırdır.

Oxidation Davranış ve Koruyucu Ölçeği Formasyon

Oxidasyon, deniz ortamlarında orta sıcaklıklarda da meydana gelebilecek yüksek sıcaklık bozulması sürecidir, özellikle motor bileşenleri ve egzoz sistemlerinde. Sürekli, sadık ve yavaş büyüyen oksit ölçeğinin oluşumu, daha fazla saldırıdan süperalloyları korumak için önemlidir. Kromium, alüminyum ve silikon süperalloy tasarımda kullanılan birincil ölçeklendirici unsurlardır.

Kromia-Forming Alloys

Çoğu deniz süperalloys, bir kromozomun oluşumuna (Cr2O3) koruma için ölçek verir. Kromat, oksitli ortamlarda yaklaşık 900 °C'ye kadar ısınır ve daha fazla oksitlilüğe mükemmel bir direnç sağlar.Inconel 625 ve Hastelloy X, kromat-siletmeler olarak bilinen oksidasyonlar ile hızlanır.

Kumaş kompozisyonu, kromat ölçeğinin istikrarında kritik bir rol oynar. Molybdenum ve TD ekleri, deniz gaz türbinlerinde sıcaklık artışları için özellikle önemlidir.

Alumina-Forming Alloys

Alumina (Al2O3) ölçekler yüksek sıcaklıklarda üstün koruma sağlar, 950°C'nin üzerinde ve kromozom ataklarına karşı daha dirençlidir, genellikle Haynes 214 veya bazı oksit dağılımı gibi yüksek alüminyum seviyeleri azaltılabilir (ODS) alaşımları yanma çizgisinde kullanılır ve geçiş parçaları.

Deniz ortamlarında, ışıklı ölçekler, yanma gazlarının tuz veya deniz spreyi içerdiği uygulamalar için tercih edilir. Işıklı alaşımların sulfidasyon direnci de üstündür, onları deniz gaz türbinleri ve deniz gücü nesli için uygun hale getirir. Ancak, termal genişleme yanlış uyum ve ölçeklendirme zorlukları kalır, dikkatli alaşım tasarımı ve yüzey hazırlığı gerektirir.

Deniz Ortamlarında Oxidasyon Etkisi

Sıcaklık, bir Arrhenius ilişkisini takip eden oxidasyon hızlarını hızlandırır, her 100°C artış tipik olarak oksidasyon oranını birleştirir. Deniz atmosferinde, deniz tuzu aerosollerinin varlığı (NaCl) özellikle de uçucu metal klorürlerin oluşumu ve koruyucu oksit ölçeklerinin yok edilmesi ile şiddetli bir şekilde artırabilir.

Yüzey mikroyapı da koruyucu ölçeğin kurulmasından önce daha hızlı oksit büyümesi sergileyebilir, ancak aynı zamanda daha sadık ölçekler oluşturabilirler. Soğuk çalışma ve yüzey kabalığı, koruyucu bir ölçek daha önce geçici oxidasyonallığı hızlandırabilir. Pre-oxidasyon tedavileri bazen bileşen hizmete girmeden önce stabil bir oksit tabakası oluşturmak için kullanılır, uzun vadeli direnişi artırabilirler.

Key Superalloy Aileleri ve Deniz Performansları

Nickel-Based Superalloys

Örneğin, Nickel tabanlı süperalloys deniz uygulamaları, korozyon direncinin olağanüstü kombinasyonunu, oksidasyon direncini ve mekanik gücü nedeniyle hükmedmektedir.Inconel 625, örneğin, yaklaşık% 215% Kromium,% 9 molybdenum ve% 3.5 niobium, yerelleştirilmiş ve akan deniz sularında bile daha fazla direnç sağlar.

Hastelloy C-22 ve Inconel 718 deniz uygulamaları için de önemlidir. Hastelloy C-22 deniz aktılarında ve kloral sularda yüksek direnç sağlar, bu yüzden deniz suları dikkatli bir şekilde kullanımı gerekir.

Cobalt-Based Superalloys

Stellite 6 ve Haynes 188 gibi Cobalt bazlı süperalloylar, yüksek sıcaklıklarda mükemmel aşınma direnci ve oksidasyon davranışları için bilinir. Stellite 6, deniz motorlarında sert bir şekilde kullanılır ve hem korozyon direnci hem de aşınma direnci gereklidir. Haynes 188, 98 °C'ye kadar iyi sıcak korozyon direnci ve yanma odalarında ve yanmalı odalar için kullanılır.

Cobalt alaşımları genellikle düşük kromatografileri nedeniyle klor ortamlardan daha düşük korozyon direncine sahiptir, ancak yüksek sıcaklık gücü ve yanmalı atmosferlerdeki sulfidasyona karşı direnç gösterirler.

Iron-Based Superalloys

Demir tabanlı süperalloylar, ayrıca süperalloy çelikler olarak da bilinir, A-286 ve Hole 20. Bu alaşımlar, deniz ortamlarında faydalı korozyon direnci sağlarken nikel veya kobalt alaşımlarından daha düşük maliyet sunar. A-286, taşıyıcılar ve valf bileşenleri için kullanılan bir alaşımtır.

20.000 yüksek nikel (yüzde 34), kromyum (% 20), ve molybdenum, daha düşük maliyetle bazı nikel alaşımlarına karşı direnci zorlaştırır. Deniz ısı değiştiricisi için kullanılır, pompa milleri ve uygunlar.Demirli süper-bazlar en talep edilen deniz uygulamaları için uygun değildir, ancak daha az kritik bileşenler için ekonomik bir alternatif sağlar.

Enhancing Direnişi için Stratejiler

Kumaş Tasarımı ve Tuning

Modern süperalloy tasarımı, pasif film stabilitesini artırmak için kompozisyonu optimize etmeye odaklanır. Kromium içeriği, daha stabil oksit ölçeklerinin oluşumunu teşvik eder, ancak reaktif elementler ölçeklendirmeyi geliştirirken, Molybdenum ekleri özellikle pasif filmi azaltıp klorür-uzlaşıcı ortamlara stabilize etmek için etkilidir.For oxidasyon direnci, alüminyum ve silikon daha stabil oksit ölçeklerin oluşumunu teşvik eder.

Nitro (0.1-0.3) ile yapılan mikropüre, performansı korumak için etkili bir strateji olarak ortaya çıktı.Altoksit filmi stabilize ederek, Nitrojen'nun yeniden dönüşüm potansiyelini daha yüksek değerlere kaydırır ve yeniden yüklemeyi teşvik eder.

Yüzey Tedavisi ve Kaplamalar

Koruyucu kaplamalar süperalloy yüzeyi ve koreatif çevre arasında bir bariyer sağlar. Termal sprey kaplamalar, substrat özelliklerini değiştirmek için yeterince düşük sıcaklıklara uygulanır.

[FONT:0]Diffüzyon kaplamaları [Değerli/Değerli), orta sıcaklıklarda aydınlatma ve öküzme direnci gibi, alüminyum veya kromyumda zenginleştirilmiş bir yüzey tabakası oluşturur.

nitrik asit veya citrik asit çözümleri kullanarak transisyon tedavileri yüzey kirleticilerini kaldırır ve üniformalı, istikrarlı bir pasif film oluşumunu teşvik eder. Elektropolishing, baş ağrısına daha az duyarlı olan pürüzsüz, temiz bir yüzey yaratır. Shot patlama, stres korozyonu artırır.

Çevre Kontrolü

Mühendislik yerel çevre, süperalloyun kendisini değiştirmeden korozyon oranları azaltabilir. Deniz suyunun azot boğa veya vakum degassing, katodik reaksiyona, yavaşlama korozyona karşı kullanımı azaltılabilir. Kromatlar, fosfatlar veya organik film-form bileşikleri gibi korozyon inhibitörleri kullanımı etkili olabilir, ancak bazı kimyasalların kullanımını sınırlandırır.

Cathodic koruması, mevcut veya sakrificial anodlardan etkileniyor, deniz yapıları ve büyük deniz gemileri için yaygın olarak kullanılıyor. Doğru şekilde uygulandığında, kedihodic koruma, potansiyeli bağışıklık veya tamamen pasif bölgeye değiştiriyor, yerelleştirilmiş korozyonu ortadan kaldırır. Ancak aşırı kedihodic koruma, yüksek güçlü süpertümoylarda hidrojen embrittlementine neden olabilir, bu nedenle potansiyel kontrol ve izleme önemlidir.

Hesaplamaları en aza indirmek için tasarım değişiklikleri, uygun drenaj sağlamak ve durgun alanları en maliyet-aktif stratejiler arasındadır. Biyofilmleri ve yatakları kaldırmak için düzenli temizlik de önemli ölçüde korozyon oranları azaltır.Sesa G48).

Test ve Karakterizasyon Yöntemleri

Süperalloyların korozyon ve iyonasyon davranışını değerlendirmek, standart ve özel testler gerektirir. Güçlü termodinamik polarizasyon, elektrokimyasal tıkanma spektroskopu (EIS), ve döngüsel kutuplaşma, pasif film stabilitesi ve korozyon oranları simdili deniz suyu gibi kritik pitekonomi yöntemleri ve fermanik klorür çözümlerinde ölçülmektedir.

Doğal deniz suyunu kontrollü koşullarda test etmek, laboratuvar sonuçlarını uygulamak için gereklidir. Statik immersion, akan deniz su döngüleri ve tidal bölge maruziyeti farklı deniz hizmetleri koşullarını taklit eder. Kupon kilo kaybı, pit derinlik ölçümü ve yüzey analizi, enerji-dispersive X-ray spektroskopi (EDS), ve X-ray fotoelectron spektroskopi (XPS) saldırı mekanizmaları ve koruyucu film kompozisyonu.

Oxidasyon testi için, termogravimetrik analiz (TGA) ağırlık kontrollü atmosfer altında zaman ve sıcaklık fonksiyonunun bir işlevi olarak kazanmaktadır. Cyclic oxidation testleri, termal bisiklet koşulları altında ölçeklendirme değerlendirmelerini değerlendirir. [0NACE TM0169.

Future Yol ve Gelişen Yüzeyler

Yüksek performanslı yüzeyler (HEAs)

Yüksek performanslı alaşımlar, geleneksel alaşım tasarımına meydan okuyan yeni bir malzeme sınıfı temsil eder. Yakındaki çoklu temel elementler, umut verici korozyon direnci ile eşsiz mikroyapılar üretir.Bazı HEAs içeren Cr, Ni, Co, Fe ve Mn, klor çözümlerinde bazı süperalloylardan daha iyi karşılaştırılabilir veya daha iyi göstermiştir.

Erken araştırma, HEAs'ın hatalı ama deniz suyunun yüksek tiricimleri yavaşlar difüzyon, yüksek sıcaklık oksidasyon direncini geliştirmekle birlikte, ham materyallerin ve üretim zorlukların maliyeti yaygın olarak kabul edilmeden önce ele alınmalıdır.

Katkı İmalatı ve Terored Mikroyapıları

Katkılı üretim (AM), direnç geliştirmek için beton geometrileri ile süperalloy bileşenlerinin üretimini sağlar.Deniz uygulamaları için, AM, düzgün iç geçişler, derecelendirilmiş kompozisyonlar ve iyi tahıl yapıları gibi korozyona dayanıklı özelliklerin entegrasyonuna izin verir. Ancak, AM'deki hızlı sağlamlaştırma oranları düzgün kontrol edilemezse mikrosegregasyon ve porosity'a yol açabilir.

Inconel 718 ve Hastelloy X gibi daha az pahalı substratlara depolama yeteneği de dahil olmak üzere prototip deniz bileşenleri için başarıyla basıldı.

Yenilikler Kaplama

Gelişmiş kaplamalar aşırı deniz koşullarında süperalloy performansını genişletmek için geliştirilmektedir.ETHFLT:0)Multikat ve işlevsel olarak derecelen kaplamalar), kompozisyonda kademeli geçiş sağlar, termal genişleme yanlış eşleştirmeleri azaltır ve beton kaplamalarını azaltır. Hybrid kaplamalar hem de metalik tabakalar hem de deniz tahrik sistemleri için sert ve korozyon direnci sunar.

Doğal hasar veya serbest korozyon inhibitörleri, pH değişikliklerine yanıt olarak giriş yapabilecek akıllı kaplamalar geliştirilebilir. Bu kaplamalar kritik deniz ekipmanı için bakım aralıklarını uzatabilir. Ancak, uzun vadeli stabilite ve mevcut süperalloy substratlarla uyumluluk, dağıtımdan önce doğrulamalıdır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Deniz ortamlarında süperalloyların korozyon ve oxidasyon davranışı, malzeme kompozisyonu, çevresel kimya ve işletim koşulları arasındaki karmaşık etkileşimlerin yönetilmektedir.Inconel 625 ve Hastelloy C-276 yüksek basınçta nemlendirmeye devam ediyor, crevice korozyonu ve kromatyum oksit ve alüminyum oksit ölçeklerinin stabilitesi, yüksek sıcaklık deniz uygulamaları için temel koruma sağlar.

Mikroalloying ile azot, PREN'nin optimizasyonu ve aydınlatma kompozisyonlarının geliştirilmesi, gerekli hizmet ve güvenilirlik sınırlarını sağlamak için gerekli mühendislik araçlarına baskı yaptı.

Deniz altyapısı daha derin sulara ve daha aşırı iklimlere genişliyorken, süper alaşımların üstün korozyon ve oksidasyon direnci ile talep, deniz ortamı için bir sonraki süper-yüzeysel alaşımların temel mekanizmalarına devam edecek.