Acero inoxidable de alta resistencia utilizado en aplicaciones aeronáuticas.

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Generalmente llamamos acero inoxidable a una resistencia a la tracción superior a 800 MPa, un límite elástico superior a 500 MPa es acero inoxidable de alta resistencia, un límite elástico superior a 1380 MPa al acero inoxidable se llama acero inoxidable de ultra alta resistencia. El desarrollo de la industria de la aviación ha demostrado que la mejora del rendimiento de los aviones y de los motores de avión depende en gran medida de los materiales metálicos. Debido a la alta resistencia, alta tenacidad, alta resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión y buena resistencia al impacto del acero, todavía se utilizan algunos componentes estructurales clave de las aeronaves, como trenes de aterrizaje, vigas, juntas de alta tensión, sujetadores y otros aceros inoxidables de alta resistencia.

El acero inoxidable de alta resistencia incluye principalmente acero inoxidable endurecido por precipitación de martensita y acero inoxidable endurecido por precipitación de semiaustenita. La resistencia del acero inoxidable endurecido por precipitación de martensita se logra mediante la transformación de martensita y el tratamiento de endurecimiento por precipitación, la ventaja es la alta resistencia, al mismo tiempo, debido al bajo contenido de carbono, alto contenido de cromo, alto contenido de molibdeno y/o alto contenido de cobre, su resistencia a la corrosión generalmente no es acero inoxidable austenítico inferior a 18Cr-8Ni; Corte libre, buena capacidad de soldadura, no necesita recocido local después de la soldadura, el proceso de tratamiento térmico es relativamente simple. La principal desventaja es que incluso en estado recocido, su estructura sigue siendo martensita con bajo contenido de carbono, por lo que es difícil realizar trabajos en frío con deformación profunda. El grado de acero típico es 17-4PH y PH13-8Mo, utilizado para la fabricación de componentes de rodamientos resistentes a la corrosión de alta resistencia, como piezas de rodamientos de motores, sujetadores, etc., que funcionan a 400 ℃. PH13-8Mo se usa ampliamente en piezas estructurales de temperatura media resistentes a la corrosión de rodamientos aeronáuticos.

El acero inoxidable endurecido por precipitación de semiaustenita se puede mecanizar, deformar en frío y soldar en estado de austenita, y luego la transformación de martensita y el endurecimiento por precipitación se pueden controlar ajustando el envejecimiento para obtener diferentes resistencias y coordinación de tenacidad. El acero tiene buena resistencia a la corrosión y resistencia térmica, especialmente resistencia a la corrosión bajo tensión, y es especialmente adecuado para la fabricación de piezas utilizadas por debajo de 540 ℃. La desventaja es que el proceso de tratamiento térmico es complejo y los requisitos de control de temperatura del tratamiento térmico son muy precisos (±5 ℃); La tendencia al endurecimiento por trabajo del acero es grande y, a menudo, se necesitan muchos tiempos de recocido intermedios para el trabajo en frío con deformación profunda. Las calificaciones típicas son 17-7PH, PH15-7Mo, etc. Este tipo de acero se utiliza principalmente en la industria de la aviación para trabajar a 400 ℃ debajo de la estructura que soporta la corrosión, como todo tipo de tuberías, juntas de tuberías, resortes, sujetadores, etc.

 

Tren de aterrizaje de aviones

Los materiales utilizados para la construcción del tren de aterrizaje de aviones son 30CrMnSiNi2A, 4340, 300M, Aermet100 y otros trenes de aterrizaje de aviones y los sujetadores con mayores requisitos están hechos en su mayoría de acero inoxidable endurecido por precipitación, como 17-4PH para EL tren de aterrizaje de aviones F-15, 15-5pH para el tren de aterrizaje de aviones B-767. El acero PH13-8mo tiene el potencial de reemplazar el 17-4PH, 15-5PH, 17-7PH, PH15-7Mo y otros aceros debido a su mejor resistencia a la corrosión bajo tensión que el acero inoxidable endurecido por precipitación del mismo grado.

El rumbo del avión

La empresa alemana FAG desarrolló el acero inoxidable de martensita con nitrógeno añadido Cronidur30 (0.31%C-0.38%N-15% Cr-L %Mo), que se produce mediante el proceso PESR de refundición de electroescoria en una atmósfera de nitrógeno a alta presión. Es un acero inoxidable de alta temperatura con alto contenido de nitrógeno completamente endurecido, que es más resistente a la corrosión que SUS440. No es adecuado para valores DN altos (D: diámetro interior del rodamiento/mm, N: revolución del eje/arin) debido a sus características de tipo de endurecimiento total, el mismo Cronidur30 puede satisfacer la tensión de compresión residual y el valor de tenacidad a la fractura de DN4 millones a al mismo tiempo mediante enfriamiento de alta frecuencia. Pero la temperatura de templado es inferior a 15°C, por lo que no puede soportar el aumento de la temperatura del cojinete causado por el choque térmico después de apagar el motor.

Componentes estructurales de rodamientos de aeronaves.

El acero inoxidable de alta resistencia en la estructura de rodamientos de aviones se utiliza principalmente 15-5PH, 17-4PH, PH13-8Mo, etc., incluido el pestillo de la tapa de la escotilla, el perno de alta resistencia, el resorte y otras piezas. Los aviones civiles utilizan acero inoxidable de alta resistencia para los largueros de las alas, como el acero 15-5PH para los largueros de las alas del Boeing 737-600; Ala tipo A340-300 de acero SPAR PH13-8Mo. Ph13-8Mo se utiliza para piezas que requieren alta resistencia y tenacidad, especialmente para rendimiento transversal, como las estructuras del fuselaje. Más recientemente, se ha probado Custom465 debido a su mayor tenacidad y resistencia a la corrosión bajo tensión. Custom465 fue desarrollado por Carpenter sobre la base de Custom450 y Custom455 para la fabricación de guías de flaps, guías de slats, transmisiones, soportes de motores, etc. de aviones, etc. Actualmente, el acero está incluido en las especificaciones técnicas MMPDS-02, AMS5936 y ASTM A564. Para fabricar la estructura del avión se utiliza acero inoxidable de alta resistencia HSL180 (0.21C-12.5Cr-1.0Ni-15.5Co-2.0Mo), que tiene la misma resistencia de 1800MPa que el acero de baja aleación como el 4340 y la misma resistencia a la corrosión y tenacidad. como acero inoxidable endurecido por precipitación como SUS630.

 

¿Por qué se utiliza acero inoxidable dúplex en los sistemas de agua de refrigeración de las centrales nucleares?

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Como fuente de energía limpia, la energía nuclear contribuye de manera importante a la reducción de las emisiones de carbono en todo el mundo. El sistema de tuberías de agua de refrigeración es la clave para el funcionamiento seguro de una central nuclear. Consta de miles de pies de tuberías de diversos diámetros y tamaños. Proporciona un suministro de agua fiable para la refrigeración de los equipos de la planta. El sistema de tuberías que no es de seguridad debe proporcionar suficiente agua de refrigeración para enfriar la planta, mientras que el sistema de seguridad debe proporcionar suficiente agua de refrigeración para controlar el reactor y apagarlo de forma segura en caso de una emergencia.

Estos materiales de tubería deben ser resistentes a la corrosión del agua de refrigeración durante toda la vida útil del equipo. Dependiendo de la ubicación de la planta, el tipo de agua de refrigeración puede variar desde agua dulce relativamente limpia hasta agua de mar contaminada. La experiencia ha demostrado que a medida que los sistemas envejecen, pueden ocurrir una variedad de problemas de corrosión y diversos grados de corrosión, dañando el sistema e impidiendo que proporcione el agua de refrigeración requerida.

Los problemas con las tuberías de agua de refrigeración a menudo involucran materiales y sus interacciones con el agua de refrigeración. Las fugas por incrustaciones (obstrucción) y la corrosión del sistema son los problemas más comunes, incluida la acumulación de sedimentos, la adhesión biológica marina (bioincrustaciones), la acumulación de productos de corrosión y el bloqueo de materias extrañas. Las fugas suelen ser causadas por corrosión microbiana (MIC), que es una corrosión muy corrosiva causada por ciertos microorganismos en el agua. Esta forma de corrosión ocurre frecuentemente en acero al carbono y acero inoxidable de baja aleación.

El acero inoxidable se ha considerado durante mucho tiempo una opción viable para construir nuevos sistemas de tuberías de suministro de agua y para reparar o reemplazar sistemas de acero al carbono existentes. El acero inoxidable que se utiliza habitualmente en las soluciones de mejora de tuberías es el acero inoxidable 304L, 316L o 6%-Mo. Acero inoxidable 316L y 6% Mo con grandes diferencias en rendimiento y precio. Si el medio de enfriamiento es agua sin tratar, que es altamente corrosiva y conlleva riesgo de corrosión microbiana, 304L y 316L no son opciones adecuadas. Como resultado, las plantas nucleares han tenido que actualizarse al acero inoxidable 6%-Mo o aceptar los altos costos de mantenimiento de los sistemas de acero al carbono. Algunas centrales nucleares todavía utilizan tuberías de revestimiento de acero al carbono debido al menor costo inicial. Según ASTM A240, los sistemas de tuberías de suministro de agua industriales suelen estar hechos de acero inoxidable:

Los grados UNS C norte cr Ni Mes Cu
304L S30403 0.03 / 18.0-20.0 8.0-12.0 / /
316L S31603 0.03 / 16.0-18.0 10.0-14.0 2.0-3.0 /
6%Mo N08367 0.03 0.18-0.25 20.0-22.0 23.0-25.0 6.0-7.0 0.75
2205 S32205 0.03 0.14-0.2 22.0-23.0 4.5-6.5 3.0-3.5 /

El acero inoxidable dúplex 2205 resultó ser una excelente opción. La central nuclear Catawba de Duke Power en Carolina del Sur es la primera central nuclear que utiliza acero inoxidable de doble fase 2205 (UNS S32205) en sus sistemas. Este grado contiene aproximadamente 3,2% de molibdeno y tiene una resistencia a la corrosión mejorada y una resistencia a la corrosión microbiana significativamente mejor que los aceros inoxidables 304L y 316L.

La tubería de revestimiento de acero al carbono en la parte superficial del sistema de tuberías que transporta el agua de suministro a la torre de enfriamiento del condensador principal fue reemplazada por tubería de acero inoxidable dúplex 2205.

El nuevo reemplazo 2205 En 2002 se instaló una tubería de acero inoxidable dúplex. La tubería tiene 60 metros de largo, 76,2 cm y 91,4 cm de diámetro, y el espesor de la pared de la tubería es de 0,95 cm. El sistema especificado de acuerdo con ASME B31.1 Tuberías de energía, que es uno de los códigos de gestión para el uso seguro de los sistemas de tuberías de centrales eléctricas y se usa ampliamente en el mundo. Después de 500 días de servicio, el sistema fue inspeccionado minuciosamente. Durante la inspección no se encontraron incrustaciones ni corrosión. El acero inoxidable dúplex 2205 funcionó muy bien. Las tuberías de acero inoxidable 2205 han funcionado bien durante más de una década desde su instalación. Basándose en esta experiencia, Duke Power ha utilizado 2205 tubos de acero inoxidable dúplex en otras partes de su sistema.

Interno de tubería 2205 después de 500 días de uso.

 

Los diseñadores de sistemas de agua de centrales nucleares tienen ahora una opción más a la hora de elegir materiales de tuberías para agua de refrigeración resistente a la corrosión. La aplicación exitosa del acero inoxidable dúplex 2205 puede reducir los costos de mantenimiento, reducir el tiempo de inactividad y garantizar la seguridad operativa de las centrales nucleares.

¿Qué es DSS?

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DSS, la abreviatura de acero inoxidable dúplex, es una clasificación de aceros inoxidables compuesta por dos aceros y el central compuesto de austenitizado o férrico. También se conocen como aceros dúplex ya que su estructura química presenta dos fases distintas, las cuales suelen estar representadas por martensita, respectivamente. Estos aceros son muy útiles en aplicaciones que requieren extrema tenacidad ya que las dos fases se pueden aplicar juntas a altas temperaturas y presiones. El acero inoxidable dúplex es capaz de obtener suficiente dureza tanto en su fase austenítica como en su fase martensítica debido a la presencia de cantidades importantes de austenita residual. Los grados DSS comúnmente utilizados son S31803, S32750 y SS32550.

Los grados de acero inoxidable dúplex

Tipo UNS Suecia Alemán Francia Japón
Aleacion baja ONU23（SAF2304） SS232（SAF2304） W.Nr.1.4362 UR35N DP11
Aleación media UNS S31500

UNS S31803

 SS2376(3RE60)

SS2377(SAF2205)

 W.Nr.1.4417

W.Nr.1.4462

 UR45N DP1

DP8
Alta aleación UNS S32900

UNS S31260

 SS2324(10RE51) W.Nr.1.4460

W.Nr.1.4501

   329J1

329J2L
Súper dúplex UNS S32750

UNS S32550

 SS2328(SAF2507) W.Nr.1.4410

W.Nr.1.4507

 UR47N+

UR52N+

  

 

Aparte de la propia aleación, otro factor importante que contribuye a su resistencia a la corrosión es el contenido de níquel. El níquel se encuentra comúnmente en porcentajes más altos en la mayoría de las aleaciones, lo que lo convierte en un componente extremadamente útil. En comparación con el níquel, que se utiliza a menudo en aleaciones de alto rendimiento por su conductividad eléctrica y su capacidad para formar aleaciones de buena calidad, el níquel no se utiliza con tanta frecuencia en la fabricación de acero inoxidable dúplex de alta calidad. Uno de los aspectos más interesantes de las aleaciones de níquel es su capacidad de resistencia a la corrosión, lo que las convierte en la mejor alternativa para materiales de alto rendimiento. Cuando se mezcla con acero, el níquel produce una aleación más estable, lo que puede aumentar la capacidad de desgaste y la resistencia mecánica de la aleación.

Otra propiedad importante de esta aleación es su alta resistencia a la expansión térmica. Muestra un alto nivel de resistencia a la expansión térmica a pesar de la capacidad de resistencia a la expansión de los aceros inoxidables austeníticos, debido a sus propiedades mecánicas superiores. Esta propiedad le confiere una excelente capacidad de protección contra la corrosión, especialmente durante el ciclo de templado/eliminación de manchas. La excelente resistencia a la corrosión del acero inoxidable dúplex le permite resistir una amplia gama de productos químicos. También tiene altos niveles de resistencia frente a aceites, grasas y otros líquidos con un alto nivel de viscosidad.

Además de las características anteriores, el acero inoxidable dúplex también es popular debido a su alta resistencia y durabilidad. Su alta resistencia de hasta 300 kg es posible gracias a su capacidad para utilizar rodillos de mandril bidireccionales. Se compone de una fibra de carbono dura enrollada en tiras que se entrelazan en ambos lados y se forman en una barra con un mandril. Otra característica que la convierte en una aleación excelente es que su superficie es completamente lisa y sin crestas.

Uno de los factores más importantes que contribuyen a la durabilidad de los aceros inoxidables dúplex es su baja tasa de resistencia a la corrosión por picaduras. Estos aceros presentan una baja tasa de formación de granos cristalinos dentro de la aleación caliente. Se pueden utilizar para construir estructuras grandes y pequeñas en diferentes industrias. Por su resistencia a los granos cristalinos son muy valorados por la industria de la construcción.

Las propiedades mecánicas del acero inoxidable dúplex ofrecen una serie de beneficios que los convierten en una excelente opción para una amplia gama de aplicaciones. Estas propiedades permiten que estos aceros se utilicen para una variedad de aplicaciones, incluida la construcción de componentes de ingeniería de precisión, intercambiadores de calor y fabricación de chapa metálica. Algunas otras propiedades importantes de este tipo de aleación incluyen alta tolerancia al calor, baja densidad y excelente resistencia a la corrosión. También ofrecen una serie de propiedades mecánicas que contribuyen a las propiedades generales de la aleación. Estos incluyen dureza extrema, tenacidad, resistencia química y resistencia a la fluencia.

Grados de acero inoxidable austenítico de níquel

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Se sabe que el níquel es un elemento de aleación costoso y es esencial en algunas aplicaciones donde se requieren tanto resistencia a la corrosión bajo tensión como estructura de austenita. Por ejemplo, la resistencia a la fluencia es importante en ambientes de alta temperatura, donde los materiales austeníticos Aceros inoxidables Se necesitan. Al igual que los aceros inoxidables austeníticos tradicionales, el límite gemelo es una característica importante de los aceros inoxidables austeníticos ricos en níquel debido a la menor energía de falla de apilamiento. Los aceros inoxidables austeníticos son propensos a sufrir corrosión bajo tensión (SCC). Sin embargo, la resistencia a la corrosión por tensión mejora enormemente cuando el contenido de níquel excede 20%. Se estudia el efecto del níquel sobre la intensidad de la tensión del umbral de corrosión bajo tensión (105 ℃, solución acuosa de NaCl 22%) en aleaciones de Fe-Ni-Cr que contienen cromo 16%~21%. El acero inoxidable austenítico rico en níquel (NiASS) puede considerarse una clase separada de acero inoxidable. De hecho, la resistencia a la corrosión bajo tensión de los aceros inoxidables bifásicos y de ferrita es comparable a la de los aceros inoxidables bifásicos y de ferrita cuando el contenido de níquel excede 30%. Varios grados limitados de austenítico rico en níquel. Aceros inoxidables se enumeran en la siguiente tabla. Los aceros inoxidables súper austeníticos 254SMO y 654SMO están diseñados específicamente para la industria del petróleo y el gas. Las aplicaciones típicas son refrigeración con agua de mar, blanqueo de pulpa y equipos de tuberías hidráulicas y de instrumentos.

 

Grados de aceros inoxidables ni-austeníticos

Aleación C Si Minnesota cr Ni Mes W. Co Cu Nótese bien norte
254SMo 0.01 0.8 1.0 20 18 6.1 0.7 0.2
654SMo 0.01 3.5 24 22 7.3 0.5 0.5
sanicro 25 0.1 0.2 0.5 22.5 25 3.6 3.5 3.0 0.5 0.23
sanicro 28 0.02 0.6 2.0 27 31 3.5 1.0
Aleación 800 0.07 0.6 0.6 20.5 30.5
353MA 0.05 1.6 1.5 25 35 0.16
Aleación 825 0.03 0.5 0.8 20 38.5 2.6
Aleación 625 0.03 0.5 0.5 21 bal 8.5
Aleación 690 0.02 0.5 0.5 30 60
Aleación 600 0.05 0.4 0.8 16.5 bal 0.5

SANICRO 25, una aleación de 22Cr-25Ni, está diseñada para su uso en calderas de hasta 700 °C. Es un material adecuado para sobrecalentadores y recalentadores debido a su buena resistencia a la fractura por fluencia y a la corrosión a altas temperaturas. De hecho, la resistencia a la fractura por fluencia de SANICRO 25 es superior a la de la mayoría de los aceros inoxidables austeníticos en el rango de 600~750 ℃. En un ambiente ácido altamente corrosivo, el Sanicro 28 suele ser la mejor opción. Se utiliza en pozos de perforación de alta intensidad con tubería, revestimiento y revestimiento de gas ácido, y otras aplicaciones incluyen calentadores, sistemas de bombas y bombas y contenedores en plantas de ácido fosfórico húmedo y plantas de ácido superfosfórico.

La aleación 800 se utiliza a menudo en entornos con temperaturas entre 550 y 1100 ℃, lo que requiere una excelente resistencia a la fluencia, buena resistencia a la corrosión a altas temperaturas y resistencia de los materiales a altas temperaturas. Estas aleaciones también se utilizan en los puertos de entrada y salida de la producción de amoniaco, metanol y gas civil, así como en los tubos de hornos utilizados en la producción de cloruro de vinilo y etileno. Otras aplicaciones incluyen tubos de intercambio de calor y tubos de radiación para lechos de combustión fluidizados y partes de hornos de tratamiento térmico, como tubos silenciadores y fundas protectoras para termopares.

La aleación 25Cr-35Ni 353Ma está diseñada para su uso en hornos de craqueo y reformado de tubos donde se tratan gases sintéticos en entornos donde la carburación y la absorción de nitrógeno son potencialmente problemáticas. Aunque existen otras alternativas que contienen más cromo, 353 MA es la mejor opción. Una razón es que contiene el elemento Ce, que ayuda a formar una capa de óxido superficial muy estable.

La aleación 690 contiene un 60 por ciento de níquel y se utiliza principalmente en las tuberías de los generadores de vapor de las centrales nucleares. La temperatura de funcionamiento es de 365 ℃, en la que la corrosión bajo tensión entre los granos es un problema potencial. En determinadas condiciones de servicio, la aleación 690 está casi libre de corrosión, lo que la convierte en la aleación preferida.

Es interesante observar que el acero inoxidable austenítico 254SMO rico en níquel también se utiliza para el arte. La escultura “God, Over the Rainbow” de Carl Milles se instaló en 1995 en la costa sur de Nak Strand en Estocolmo. La escultura tiene unos 23 m de altura y es un famoso lugar escénico por donde pasa un gran número de marineros todos los días. El agua de mar circundante contiene sal, el cloruro es muy fácil de causar corrosión en la superficie, el acero inoxidable súper austenítico de alta resistencia 254SMO es muy adecuado para este entorno.

Cuando se utilizan fuelles de acero inoxidable en el intercambiador de calor de carcasa

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El intercambiador de calor de tubos de fuelle es una actualización basada en un intercambiador de calor de tubos rectos (brillantes). El diseño de la cresta y el valle de la ola hereda las ventajas del intercambiador de calor tubular, como la durabilidad y la seguridad, y al mismo tiempo supera defectos como la mala capacidad de transferencia de calor y el fácil escalado. El principio es mejorar el coeficiente total de transferencia de calor para reducir el área de transferencia de calor requerida, lo que puede ahorrar materiales y reducir el peso bajo el mismo efecto de transferencia de calor.

Debido a que el cuerpo del fuelle se procesa mediante prensado en frío de tubo brillante palanquilla, generalmente se cree que el cuerpo del fuelle se puede fortalecer después de la formación. El experimento de estabilidad de la presión externa muestra que la inestabilidad del tubo corrugado de intercambio de calor bajo presión externa ocurre primero en la sección de tubería recta, y el tubo corrugado será inestable solo si la presión externa continúa aumentando. Esto indica que la estabilidad de la sección corrugada es mejor que la de la sección recta y que la presión crítica de la sección corrugada es mayor que la de la sección recta.

Los experimentos muestran que la onda de deformación por pandeo se produjo en la vaguada de la onda, especialmente en la vaguada local de una sola onda, generalmente no hay más de dos valles de inestabilidad al mismo tiempo, lo que demuestra que la estabilidad de la cresta de la onda es mejor que la vaguada, pero a veces también puede aparecer. por el contrario, en el proceso de marca de prensado en frío, tanto el espesor del canal como de la pared de la sección recta son constantes, en frío después el tubo es en realidad más corto.

La existencia de picos y valles de onda en los fuelles aumenta el efecto de la convección de intercambio de calor radial en los tubos, como se muestra en la figura siguiente:

La convección radial tiene una gran influencia en el coeficiente total de transferencia de calor, que es la razón fundamental del bajo precio y el peso ligero del intercambiador de calor de fuelle de placas de doble tubo. El área de intercambio de calor del tubo La superficie del cuerpo del fuelle y del tubo recto es grande a la misma longitud, pero este cambio es mucho menor que la contribución del cambio del valor del coeficiente. Se puede ver claramente que la velocidad del flujo del tubo recto (ligero) se reduce significativamente cuando está cerca de la pared del tubo.

El intercambiador de calor de carcasa con fuelle puede hacer que la velocidad y dirección del fluido cambien constantemente para formar turbulencia en comparación con un intercambiador de tubo recto, lo que hace que el intercambio de calor con la pared, el efecto límite que afecta la transferencia de calor ya no exista. El coeficiente total de transferencia de calor se puede aumentar de 2 a 3 veces, y la operación real puede llegar incluso a 5 veces, y el peso es liviano, razón por la cual el precio del intercambiador de calor de fuelle es menor que el del intercambiador de calor de tubo recto. intercambiador. Según los cálculos y la experiencia práctica, el coeficiente total de transferencia de calor de un fuelle de 1 mm de espesor es 10% menor que el de un fuelle de 0,5 mm de espesor. Los datos de funcionamiento de cientos de intercambiadores de calor de fuelle muestran que el espesor de la pared (casi todos de 0,5 mm) es la razón principal para el funcionamiento durante 10 a 14 años sin reparaciones ni daños importantes.

Además, el intercambiador de calor de fuelle puede resistir eficazmente el impacto de un golpe de ariete. La carcasa del intercambiador de calor de placas de doble tubo está conectada con una junta de expansión. Si sufre el impacto del golpe de ariete, la junta de dilatación estará fuera de lugar. Esto sucede tanto en los intercambiadores de calor de fuelle como en los de tubos rectos, y la deformación de la carcasa puede hacer que el tubo se tuerza. Debido a que los fuelles tienen más margen de expansión, el margen elástico de deformación es grande cuando se deforma, es decir, la capacidad de resistir la inestabilidad es fuerte en este caso. Pero en cualquier caso, en el proceso de instalación para evitar la aparición de golpes de ariete, se puede tomar mediante el uso de una válvula de asiento en ángulo, un interruptor de retardo y otras medidas.

Ventajas del intercambiador de calor de fuelle de acero inoxidable

  • Alta eficiencia de transferencia de calor

El diseño especial de cresta y depresión del fuelle hace que el fluido fluya debido a la mutación continua de la sección interior y exterior del tubo para formar una fuerte turbulencia. Incluso en el caso de un caudal muy pequeño, el fluido puede formar una fuerte perturbación dentro y fuera del tubo, lo que mejora en gran medida el coeficiente de transferencia de calor del tubo de intercambio de calor. El coeficiente de transferencia de calor es 2~3 veces mayor que el del intercambiador de calor de tubos tradicional.

  • Sin escalamiento ni bloqueo

El medio dentro y fuera del fuelle siempre está en un estado altamente turbulento, lo que hace que las partículas sólidas en el medio sean difíciles de depositar incrustaciones; Por otro lado, afectado por la diferencia de temperatura del medio se producirá un rastro de deformación por expansión axial, la curvatura cambiará con frecuencia, la suciedad y el tubo de intercambio de calor producirán una gran fuerza de tracción, incluso si hay incrustaciones, la calma se romperá. se apaga automáticamente, de modo que el intercambiador de calor siempre ha mantenido un mejor y duradero rendimiento de transferencia de calor.

  • Compensación automática

La estructura y forma especiales de los fuelles pueden reducir efectivamente la tensión térmica bajo la condición de calentamiento sin agregar juntas de expansión, simplificando así la estructura de los productos y mejorando la confiabilidad de los productos.

  • Larga vida útil

Se mejora la capacidad de expansión axial, lo que reduce efectivamente el estrés por diferencia de temperatura y puede adaptarse a la gran diferencia de temperatura y cambio de presión, por lo que no habrá fugas causadas por la ruptura de la boca de la tubería. La conexión entre la placa deflectora y el fuelle prolonga la vida útil del intercambiador de calor.

 

¿Cómo afecta el nitrógeno al acero inoxidable 316LN?

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316LN es la versión con adición de nitrógeno basada en acero 316L (0.06% ~ 0.08%), por lo que tiene las mismas características que el 316L, se ha utilizado en la fabricación de componentes estructurales de alta temperatura en reactores reproductores rápidos (FBRS). La reducción del contenido de carbono reduce en gran medida la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión debido a la soldadura en ambientes corrosivos posteriores. La fluencia, la fatiga de ciclo bajo y la interacción fluencia-fatiga son las consideraciones más importantes para los componentes FBRS. La resistencia a altas temperaturas de acero inoxidable 316L se puede mejorar a acero inoxidable 316 aleando 0.06% ~ 0.08% N. En este artículo se analizará la influencia del contenido de nitrógeno superior a 0.08% en las propiedades mecánicas del acero inoxidable 316L a alta temperatura.

 

Composición química del acero inoxidable 316LN.

Horno norte C Minnesota cr Mes Ni Si S PAG fe
Estándares 0.06-0.22 0.02-0.03 1.6-2.0 17-18 2.3-2.5 12.0-12.5 ≤0,5 ≤0,01 ≤0,03 –
1 0.07 0.027 1,7 17.53 2.49 12.2 0.22 0.0055 0.013 –
2 0.11 0.033 1.78 17.63 2.51 12.27 0.21 0.0055 0.015 –
3 0.14 0.025 1.74 17.57 2.53 12.15 0.20 0.0041 0.017 –
4 0.22 0.028 1.70 17.57 2.54 12.36 0.20 0.0055 0.018 –

Estos cuatro lotes de acero inoxidable 316LN con un contenido de nitrógeno de 0,07%, 0,11%, 0,14% y 0,22%, y un contenido de carbono de 0,03%, se probaron para estudiar los efectos del nitrógeno sobre la tracción, la fluencia, la fatiga de bajo ciclo y la fluencia. -propiedades de fatiga del acero inoxidable 316LN. El objetivo de este experimento es encontrar el contenido óptimo de nitrógeno para obtener la mejor combinación de propiedades de tracción, fluencia y fatiga de bajo ciclo. Los resultados experimentales muestran que el nitrógeno puede mejorar la resistencia a la tracción, la fluencia y la fatiga de los aceros inoxidables austeníticos. Las razones del aumento de la resistencia incluyen la mejora de la solución, la reducción de la energía de falla de apilamiento (SFE), el endurecimiento por precipitación, la formación de compuestos (solutos intersticiales), la segregación atómica y el endurecimiento ordenado. Debido a sus diferentes propiedades de intercambio de electrones, el nitrógeno disuelto en el acero inoxidable austenítico tiene un volumen de expansión mayor que el carbono.

Además de la interacción elástica entre el nitrógeno y la dislocación, la interacción de la dislocación intersticial electrostática también influye en la resistencia. Los núcleos en dislocación se caracterizan por la falta de electrones libres, lo que significa que tienen carga positiva. Los átomos de nitrógeno en los aceros inoxidables austeníticos están cargados negativamente debido a la posición de los electrones libres cerca de los átomos de nitrógeno y a la interacción electrostática entre las dislocaciones y los átomos de nitrógeno.

La energía de unión efectiva entre el átomo de nitrógeno y la dislocación aumenta con el aumento del contenido de nitrógeno en el acero austenítico, pero la correlación no es obvia para el carbono. En los aceros austeníticos, el nitrógeno intersticial interactúa con los elementos sustituyentes y tiende a formar composiciones atómicas sustituyentes intersticiales. El compuesto se une fácilmente a elementos a la izquierda del Fe en la tabla periódica, como Mn, Cr, Ti y V. Existe una fuerte correlación entre las propiedades del enlace interatómico (es decir, orientación versus desorientación) y la proximidad de elementos adyacentes. átomos en un sistema de aleación multicomponente. El enlace entre átomos metálicos facilita el ordenamiento de corto alcance, que es el enlace de átomos de diferentes elementos. La polarización interatómica facilita el intercambio de electrones covalentes, el enlace entre átomos de un mismo elemento. El carbono promueve la agregación de átomos de sustitución en la solución sólida a base de hierro, mientras que el nitrógeno facilita el ordenamiento de corto alcance.

En general, el límite elástico (YS) y la resistencia máxima a la tracción (UTS) de 316L El acero inoxidable se mejora significativamente mediante la aleación de 0,07% ~ 0,22% de nitrógeno. El aumento de resistencia se observó en todas las pruebas en el rango de temperatura de 300 ~ 1123K. El envejecimiento dinámico por deformación se observó dentro de un rango de temperatura limitado. El rango de temperatura del envejecimiento por deformación dinámica (DSA) disminuye con el aumento del contenido de nitrógeno.