علم مواد: انتخاب آلیاژ غیرقابل مذاکره برای بقای بخاری کارتریج 600 درجه-

هنگامی که دما به 600 درجه می رسد، انتخاب مواد غلاف برای بخاری کارتریج دیگر یک اولویت نیست. این یک عامل مهم است که تعیین می کند بخاری به طور قابل اعتماد کار می کند یا به سرعت و به طور فاجعه بار از کار می افتد. در این دما، شرایط سخت حرارتی و شیمیایی، آلیاژهای معمولی را مورد آزمایش قرار داده و نقاط ضعف آنها را نشان می دهد. این بدان معناست که باید از مواد خاص و متناسب استفاده شود. برای انتخاب بخاری که نه تنها دوام می آورد، بلکه برای مدت طولانی نیز به خوبی کار می کند، باید علم متالورژی زیربنایی فولاد ضد زنگ 310S و آلیاژهای مبتنی بر نیکل- مانند Incoloy را بدانید.

شکست آلیاژهای رایج در 600 درجه
برای درک اینکه چرا راه حل های سنتی کار نمی کنند، ابتدا باید دلیل نیاز به مواد پیشرفته را درک کنید.

فولاد ضد زنگ 304/304L: این آلیاژ معمولی برای استفاده طولانی مدت در 600 درجه خوب نیست. دو راه اصلی وجود دارد که ممکن است مشکلاتی که باعث کوتاهی عمر می شود، پیش برود:

حساسیت شدید: در دمای بین 425 تا 850 درجه سانتیگراد، اتم های کربن به سمت مرزهای دانه حرکت می کنند و با کروم واکنش می دهند تا کاربیدهای کروم بسازند. این امر کروم را از ماتریس اطراف خارج می کند، که عنصری است که لایه غیرفعال محافظ را می سازد. نتیجه نهایی شبکه ای از مناطق با سطوح کروم پایین است که بسیار مستعد ترک خوردگی و خوردگی بین دانه ای هستند، به ویژه در هنگام تغییر دما. آلیاژ ضعیف و شکننده می شود.

اکسیداسیون فاجعه آمیز: مقیاس اکسید کروم (Cr2O3) که برای محافظت از سطح ساخته می شود، دیگر محافظ نیست. خیلی ضخیم می شود، متخلخل می شود و نمی چسبد و مدام می شکند. این باعث می شود فلز به سرعت خورده شود (ضایعات) که باعث نازک شدن دیواره غلاف می شود و در نهایت می شکند.

فولاد ضد زنگ 321: حتی اگر از تیتانیوم برای تثبیت آن و کاهش حساسیت آن استفاده شود، 321 همچنان بسیار بیشتر از حد مجاز سرویس مداوم توصیه شده خود یعنی 600 درجه کار می کند. پوسته پوسته شدن زیادی پیدا می کند و در دماهای بالا (خزش) استحکام زیادی را از دست می دهد که آن را به یک انتخاب خطرناک تبدیل می کند.

پایه عملکرد برای فولاد ضد زنگ 310S
310S (UNS S31008, 1.4845) پایین ترین استاندارد قابل قبول برای بخاری های کارتریجی است که در دمای 600 درجه سانتیگراد کار می کنند. مهمترین چیز در مورد آن ترکیب آن است:

کروم بالا (24-26%): این به شما کروم بسیار بیشتری می دهد تا یک مقیاس کروم (Cr2O3) پایدار، چسبنده و محافظ داشته باشید. این امر اکسیداسیون را بسیار بیشتر از 304/321 کند می کند.

مقدار نیکل 19 تا 22 درصد ریزساختار آستنیتی را تثبیت می کند، آن را در دماهای بالا انعطاف پذیرتر می کند و در برابر چرخه حرارتی و کربوریزه شدن مقاوم تر می کند.

استفاده: برای محیط هایی با چرخه دمای ملایم و اکسیداسیون مداوم مناسب است. این یک پیشرفت بزرگ نسبت به آلیاژهای سری 300 است، اگرچه هنوز نزدیک به حداکثر محدودیت عملکردی خود کار می کند. این یک سازش برای استفاده های مهم یا دوره ای است.

Incoloy و RA 330: راه حل های مهندسی شده برای قابلیت اطمینان
آلیاژهای نیکل-آهن-کروم برای عملکرد طولانی-به ویژه در محیط‌های مخلوط یا خورنده یا زمانی که دما تغییر می‌کند مورد نیاز است.

RA 330® (UNS N08330): این آلیاژ اغلب بهترین و مقرون به صرفه ترین آلیاژ طراحی شده برای استفاده در 600 درجه است.

نیکل: 35٪، کروم: 19٪، سیلیکون: 1.25٪

مزایا: غلظت بالای نیکل آن را در برابر اکسیداسیون، کربوهیداسیون و نیترید شدن مقاوم تر می کند. استحکام خود را در دماهای بالا (مقاومت در برابر خزش) به طور قابل توجهی بهتر از فولادهای ضد زنگ حفظ می کند. سیلیکون موجود در آن باعث می شود که بهتر به ترازو بچسبد. این برای کار مداوم در 1150 درجه ساخته شده است که به آن یک بافر ایمنی بزرگ در 600 درجه می دهد.

Incoloy 800H/800HT (UNS N08810/N08811): اینها بهترین و قابل اعتمادترین استانداردها برای بیشترین کاربردها هستند.

از حدود 32 درصد نیکل، 21 درصد کروم و مقادیر کمی آلومینیوم و تیتانیوم تشکیل شده است.

مزایا: آلومینیوم به تولید یک مقیاس فرعی آلومینا (Al2O3) قوی زیر-لایه کرومیا کمک می‌کند، که آن را در برابر اکسیداسیون مقاوم‌تر می‌کند. آلیاژها تثبیت می شوند و محلول{2}}بازپخت می شوند تا استحکام زیادی در برابر گسیختگی خزش در دمای بالا و خستگی حرارتی-به آن ها ارائه شود. آنها بهترین مواد برای کاربردهایی با فشار بالا، تغییرات شدید دمایی یا اتمسفرهایی با مقادیر کمی گوگرد یا کربن هستند.

هم افزایی قطعات داخلی
غلاف به خودی خود نمی تواند کار کند. مواد داخل نیز باید متناسب با محیط اطراف باشند.

NiCr استاندارد 80/20 برای سیم مقاومت مناسب است، اما آلیاژهای آهن{2}}کروم-آلومینیوم (FeCrAl) برای بالاترین دمای داخلی و طولانی‌ترین عمر در هنگام چرخش بهتر هستند. آنها یک مقیاس آلومینا محافظ می سازند که به آنها اجازه می دهد در دماهای بالاتر کار کنند.

عایق MgO باید بسیار خالص و بسیار متراکم باشد که فقط از طریق پرس ایزواستاتیک قابل انجام است. شکست دی الکتریک در 600 درجه زمانی که ناخالصی یا فضا وجود دارد اتفاق می افتد. چگالی بالا برای سرد نگه داشتن سیم پیچ با دور کردن گرما از آن مهم است.

نتیجه‌گیری: آلیاژ غلاف یک سرمایه‌گذاری بلند مدت- خوب است

انتخاب مواد غلاف برای یک بخاری کارتریج 600 درجه یک انتخاب استراتژیک است که تأثیر مستقیمی بر عملیات و امور مالی خواهد داشت:

استفاده از 304/321: تضمین می کند که زود و اغلب شکست می خورد. احتمال خرابی غیرمنتظره و آسیب به ابزار زیاد است.

استفاده از 310S: برای برنامه‌های-وضعیت ثابت که به قدرت زیادی نیاز ندارند، اما به مقدار زیادی نیاز ندارند، به خوبی کار می‌کند.

استفاده از RA 330 یا Incoloy 800HT: راهی خوب برای اطمینان از دوام و قابل اعتماد بودن چیزی. هزینه اضافی مواد در مقایسه با هزینه یک توقف تولید برنامه ریزی نشده، قالب شکسته یا یک حادثه ایمنی بسیار ناچیز است.

بنابراین، مشخصات باید واضح و مشخص باشد: "برای عملکرد طولانی مدت در دمای 600 درجه با چرخه حرارتی، مواد غلاف باید RA 330 (UNS N08330) یا Incoloy 800HT (UNS N08811) باشد. فولادهای ضد زنگ از خانواده 300 قابل قبول نیستند. هنگامی که شما این سطح را با یک تولید کننده خوب کار نمی کنید، می توانید این سطح را نیز با یک تولیدکننده خوب دریافت کنید. مورد با دمای بالا{8}}تضمین شده که برای ماندگاری ساخته شده است.