Baja tahan karat berkekuatan tinggi yang digunakan dalam aplikasi pesawat terbang

/di dalam /oleh

Kami biasanya menyebut kekuatan tarik lebih tinggi dari 800MPa, kekuatan luluh lebih tinggi dari baja tahan karat 500MPa adalah baja tahan karat berkekuatan tinggi, kekuatan luluh lebih tinggi dari baja tahan karat 1380MPa disebut baja tahan karat berkekuatan sangat tinggi. Perkembangan industri penerbangan membuktikan bahwa peningkatan performa pesawat dan mesin aero sangat bergantung pada material logam. Karena kekuatan tinggi, ketangguhan tinggi, ketahanan retak korosi tegangan tinggi, dan ketahanan benturan baja yang baik, beberapa komponen struktural utama pesawat seperti roda pendaratan, gelagar, sambungan tegangan tinggi, pengencang, dan baja tahan karat berkekuatan tinggi lainnya masih digunakan.

Baja tahan karat berkekuatan tinggi terutama mencakup baja tahan karat pengerasan presipitasi Martensit dan baja tahan karat pengerasan presipitasi semi-Austenit. Kekuatan baja tahan karat pengerasan presipitasi martensit dicapai dengan transformasi martensit dan perlakuan pengerasan presipitasi, keunggulannya adalah kekuatan tinggi, pada saat yang sama karena karbon rendah, kromium tinggi, molibdenum tinggi dan/atau tembaga tinggi, ketahanan korosinya umumnya tidak kurang dari baja tahan karat austenitik 18Cr-8Ni; Pemotongan bebas, kemampuan pengelasan yang baik, tidak memerlukan anil lokal setelah pengelasan, proses perlakuan panas relatif sederhana. Kerugian utamanya adalah meskipun dalam keadaan anil, strukturnya masih berupa martensit karbon rendah, sehingga sulit untuk melakukan pengerjaan dingin deformasi yang dalam. Kelas baja yang khas adalah 17-4PH dan PH13-8Mo, digunakan untuk pembuatan komponen bantalan tahan korosi berkekuatan tinggi, seperti suku cadang bantalan mesin, pengencang, dll. yang bekerja pada suhu 400℃. PH13-8Mo banyak digunakan pada bagian struktural suhu sedang yang tahan korosi dan bantalan penerbangan.

Baja tahan karat yang dikeraskan dengan presipitasi semi-Austenit dapat dikerjakan dengan mesin, dideformasi secara dingin, dan dilas dalam keadaan Austenit, dan kemudian transformasi martensit dan pengerasan presipitasi dapat dikontrol dengan menyesuaikan penuaan untuk mendapatkan koordinasi kekuatan dan ketangguhan yang berbeda. Baja ini memiliki ketahanan korosi dan kekuatan termal yang baik, terutama ketahanan terhadap korosi tegangan, dan sangat cocok untuk pembuatan suku cadang yang digunakan di bawah 540℃. Kerugiannya adalah proses perlakuan panasnya rumit, persyaratan kontrol suhu perlakuan panas sangat akurat (±5℃); Kecenderungan pengerasan kerja baja besar, dan banyak waktu anil menengah sering kali diperlukan untuk pengerjaan dingin deformasi dalam. Nilai yang khas adalah 17-7PH, PH15-7Mo, dll. Baja jenis ini terutama digunakan dalam industri penerbangan untuk bekerja pada suhu 400℃ di bawah struktur bantalan korosi, seperti semua jenis pipa, sambungan pipa, pegas, pengencang, dll.

 

Roda pendaratan pesawat

Bahan yang digunakan untuk konstruksi roda pendaratan pesawat adalah 30CrMnSiNi2A, 4340, 300M, Aermet100 dan roda pendaratan pesawat lainnya serta pengencang dengan persyaratan lebih tinggi sebagian besar terbuat dari baja tahan karat yang dikeraskan dengan presipitasi, seperti 17-4PH untuk roda pendaratan pesawat F-15, 15-5pH untuk roda pendaratan pesawat B-767. Baja PH13-8mo berpotensi menggantikan 17-4PH, 15-5PH, 17-7PH, PH15-7Mo dan baja lainnya karena ketahanan korosi tegangannya yang lebih baik daripada baja tahan karat pengerasan presipitasi dengan kualitas yang sama.

Bantalan pesawat

Perusahaan FAG Jerman mengembangkan baja tahan karat martensit tambahan nitrogen Cronidur30 (0,31%C-0,38%N-15% Cr-L %Mo), yang diproduksi melalui proses PESR peleburan kembali elektroslag di bawah atmosfer nitrogen bertekanan tinggi. Ini adalah baja tahan karat suhu tinggi dengan nitrogen tinggi yang dikeraskan sepenuhnya, yang lebih tahan terhadap korosi dibandingkan SUS440. Tidak cocok untuk nilai DN yang tinggi (D: diameter dalam bantalan/mm, N: putaran poros/arin) karena karakteristiknya tipe pengerasan penuh, Cronidur30 yang sama dapat memenuhi tegangan tekan sisa dan nilai ketangguhan patah sebesar DN4 juta pada waktu yang sama melalui pendinginan frekuensi tinggi. Namun suhu temper lebih rendah dari 15O℃, tidak dapat menahan kenaikan suhu bantalan yang disebabkan oleh guncangan termal setelah mesin dimatikan.

Komponen struktur bantalan pesawat

Baja tahan karat berkekuatan tinggi terutama digunakan dalam struktur bantalan pesawat 15-5PH, 17-4PH, PH13-8Mo, dll., termasuk kait penutup palka, baut berkekuatan tinggi, pegas, dan bagian lainnya. Pesawat sipil menggunakan baja tahan karat berkekuatan tinggi untuk tiang sayap, seperti baja 15-5PH untuk tiang sayap Boeing 737-600; Baja sayap tipe A340-300 SPAR PH13-8Mo. Ph13-8Mo digunakan untuk bagian-bagian yang membutuhkan kekuatan dan ketangguhan tinggi, terutama untuk kinerja melintang, seperti rangka badan pesawat. Baru-baru ini, Custom465 telah diuji karena peningkatan ketangguhan dan ketahanan terhadap korosi tegangan. Custom465 dikembangkan oleh Carpenter berdasarkan Custom450 dan Custom455 untuk pembuatan pemandu penutup pesawat, pemandu slat, transmisi, dudukan mesin, dll. Baja tersebut saat ini termasuk dalam spesifikasi teknis MMPDS-02, AMS5936 dan ASTM A564. Baja tahan karat berkekuatan tinggi HSL180 (0,21C-12.5Cr-1.0Ni-15.5Co-2.0Mo) digunakan untuk memproduksi struktur pesawat, yang memiliki kekuatan 1800MPa yang sama dengan baja paduan rendah seperti 4340 dan ketahanan korosi serta ketangguhan yang sama sebagai baja tahan karat yang dikeraskan dengan presipitasi seperti SUS630.

 

Mengapa baja tahan karat dupleks digunakan dalam sistem air pendingin pembangkit listrik tenaga nuklir?

/di dalam /oleh

Sebagai sumber energi ramah lingkungan, tenaga nuklir merupakan kontributor utama pengurangan emisi karbon di seluruh dunia. Sistem perpipaan air pendingin adalah kunci keselamatan pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir. Terdiri dari ribuan kaki pipa dengan berbagai diameter dan ukuran. Ini menyediakan pasokan air yang dapat diandalkan untuk pendinginan peralatan pabrik. Sistem perpipaan non-keselamatan harus menyediakan air pendingin yang cukup untuk mendinginkan pembangkit listrik, sedangkan sistem keselamatan harus menyediakan air pendingin yang cukup untuk mengendalikan reaktor dan mematikannya dengan aman jika terjadi keadaan darurat.

Material pipa ini harus tahan terhadap korosi air pendingin sepanjang masa pakai peralatan. Tergantung pada lokasi pabrik, jenis air pendingin dapat berkisar dari air tawar yang relatif bersih hingga air laut yang terkontaminasi. Pengalaman menunjukkan bahwa seiring bertambahnya usia sistem, berbagai masalah korosi dan tingkat korosi yang berbeda-beda dapat terjadi, merusak sistem dan mencegahnya menyediakan air pendingin yang diperlukan.

Masalah pada perpipaan air pendingin sering kali melibatkan material dan interaksinya dengan air pendingin. Kebocoran akibat pengotoran (plugging) dan korosi pada sistem adalah masalah yang paling umum, termasuk akumulasi sedimen, keterikatan biologis laut (biofouling), akumulasi produk korosi, dan penyumbatan benda asing. Kebocoran biasanya disebabkan oleh mikroba korosi (MIC), yaitu korosi yang sangat korosif yang disebabkan oleh mikroorganisme tertentu di dalam air. Bentuk korosi ini sering terjadi pada baja karbon dan baja tahan karat paduan rendah.

Baja tahan karat telah lama dianggap sebagai pilihan yang layak untuk membangun sistem perpipaan pasokan air baru dan untuk memperbaiki atau mengganti sistem baja karbon yang ada. Baja tahan karat yang biasa digunakan dalam solusi peningkatan perpipaan adalah baja tahan karat 304L, 316L, atau 6%-Mo. Baja tahan karat 316L dan 6% Mo memiliki perbedaan besar dalam kinerja dan harga. Jika media pendinginnya adalah air yang tidak diolah, yang sangat korosif dan berisiko menimbulkan korosi mikroba, 304L dan 316L bukanlah pilihan yang cocok. Akibatnya, pembangkit listrik tenaga nuklir harus meningkatkan ke baja tahan karat 6%-Mo atau menerima biaya pemeliharaan sistem baja karbon yang tinggi. Beberapa pembangkit listrik tenaga nuklir masih menggunakan pipa pelapis baja karbon karena biaya awal yang lebih rendah. Menurut ASTM A240, sistem perpipaan pasokan air industri sering kali terbuat dari baja tahan karat di bawah ini:

Nilai UNS C N Kr Tidak Mo 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 /

Baja tahan karat dupleks 2205 terbukti menjadi pilihan yang sangat baik. Pembangkit listrik tenaga nuklir Catawba milik Duke Power di Carolina Selatan adalah pembangkit listrik tenaga nuklir pertama yang menggunakan baja tahan karat fase ganda 2205 (UNS S32205) dalam sistemnya. Kelas ini mengandung sekitar 3,2% molibdenum dan telah meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan ketahanan korosi mikroba yang jauh lebih baik dibandingkan baja tahan karat 304L dan 316L.

Perpipaan lapisan baja karbon pada bagian atas tanah dari sistem perpipaan yang menyalurkan pasokan air ke menara pendingin kondensor utama diganti dengan perpipaan baja tahan karat dupleks 2205.

Pengganti baru 2205 pipa stainless steel duplex dipasang pada tahun 2002. Panjang pipa 60 meter, diameter 76,2 cm dan 91,4 cm, serta tebal dinding pipa 0,95 cm. Sistem yang ditentukan sesuai dengan ASME B31.1 Power piping yang merupakan salah satu kode manajemen untuk penggunaan sistem perpipaan pembangkit listrik yang aman dan banyak digunakan di dunia. Setelah 500 hari pelayanan, sistem diperiksa secara menyeluruh. Tidak ada kerak atau korosi yang ditemukan selama pemeriksaan. Baja tahan karat dupleks 2205 berkinerja sangat baik. Perpipaan baja tahan karat 2205 telah bekerja dengan baik selama lebih dari satu dekade sejak pemasangannya. Berdasarkan pengalaman ini, Duke Power telah menggunakannya 2205 pipa baja tahan karat dupleks di bagian lain dari sistemnya.

Bagian dalam pipa 2205 setelah penggunaan 500 hari.

 

Perancang sistem air pembangkit listrik tenaga nuklir kini memiliki satu pilihan lagi dalam memilih bahan perpipaan untuk air pendingin yang tahan korosi. Keberhasilan penerapan baja tahan karat dupleks 2205 dapat mengurangi biaya pemeliharaan, mengurangi waktu henti, dan menjamin keselamatan pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir.

Apa itu DSS?

/di dalam /oleh

DSS, singkatan dari Duplex stainless steel, adalah klasifikasi baja tahan karat yang terdiri dari dua baja dengan bagian tengahnya terdiri dari austenitisasi atau besi. Baja ini juga dikenal sebagai baja dupleks karena struktur kimianya memiliki dua fase berbeda, yang keduanya biasanya diwakili oleh martensit. Baja ini sangat berguna dalam aplikasi yang memerlukan ketangguhan ekstrim karena kedua fase dapat diterapkan bersamaan pada suhu dan tekanan tinggi. Baja tahan karat dupleks mampu memperoleh kekerasan yang cukup baik pada fase austenitik maupun martensitnya karena adanya sejumlah besar sisa austenit. Nilai DSS yang umum digunakan adalah S31803, S32750 dan SS32550.

Nilai baja tahan karat dupleks

Jenis UNS Swedia Jerman Perancis Jepang
Paduan rendah UN23(SAF2304) SS232(SAF2304) W.Nr.1.4362 UR35N DP11
Paduan sedang UNS S31500

UNS S31803

 SS2376(3RE60)

SS2377(SAF2205)

 W.Nr.1.4417

W.Nr.1.4462

 UR45N DP1

DP8
Paduan tinggi UNS S32900

UNS S31260

 SS2324(10RE51) W.Nr.1.4460

W.Nr.1.4501

   329J1

329J2L
Super dupleks UNS S32750

UNS S32550

 SS2328(SAF2507) W.Nr.1.4410

W.Nr.1.4507

 UR47N+

UR52N+

  

 

Selain paduannya sendiri, faktor penting lainnya yang berkontribusi terhadap ketahanan terhadap korosi adalah kandungan nikel. Nikel umumnya ditemukan dalam persentase yang lebih tinggi di sebagian besar paduan, sehingga menjadikannya komponen yang sangat berguna. Dibandingkan dengan nikel, yang sering digunakan dalam paduan berkinerja tinggi karena konduktivitas listriknya dan kemampuannya membentuk paduan berkualitas baik, nikel tidak sesering digunakan dalam pembuatan baja tahan karat dupleks berkualitas tinggi. Salah satu aspek yang paling menarik dari paduan nikel adalah kemampuan ketahanan terhadap korosi, yang menjadikannya alternatif terbaik untuk material berperforma tinggi. Ketika dicampur dengan baja, nikel menghasilkan paduan yang lebih stabil, yang dapat meningkatkan kemampuan aus dan kekuatan mekanik paduan tersebut.

Properti penting lainnya dari paduan ini adalah ketahanannya yang tinggi terhadap ekspansi termal. Ini menunjukkan tingkat ketahanan ekspansi termal yang tinggi meskipun memiliki kemampuan ketahanan ekspansi dari baja tahan karat austenitik, karena sifat mekaniknya yang unggul. Properti ini memberikan kemampuan perlindungan korosi yang sangat baik, terutama selama siklus tempering/penghilangan noda. Fitur ketahanan korosi yang sangat baik dari baja tahan karat dupleks memungkinkannya tahan terhadap berbagai macam bahan kimia. Ia juga memiliki tingkat ketahanan yang tinggi terhadap oli, gemuk dan cairan lain dengan tingkat kekentalan tinggi.

Selain fitur-fitur di atas, baja tahan karat dupleks juga populer karena kekuatan dan daya tahannya yang tinggi. Peringkat kekuatannya yang tinggi hingga 300Kg dimungkinkan melalui kemampuannya memanfaatkan gulungan mandrel dua arah. Ini terdiri dari serat karbon keras yang digulung menjadi strip yang terjalin di kedua sisi dan dibentuk menjadi batangan dengan mandrel. Keistimewaan lain yang membuatnya menjadi paduan yang sangat baik adalah permukaannya benar-benar halus tanpa tonjolan.

Salah satu faktor terpenting yang berkontribusi terhadap ketahanan baja tahan karat dupleks adalah rendahnya tingkat ketahanan terhadap korosi lubang. Baja ini menunjukkan tingkat pembentukan butiran kristal yang rendah di dalam paduan panas. Mereka dapat digunakan untuk membangun struktur besar dan kecil di berbagai industri. Karena ketahanannya terhadap butiran kristal, mereka sangat dihargai oleh industri konstruksi.

Sifat mekanis baja tahan karat dupleks menawarkan sejumlah keunggulan yang menjadikannya pilihan tepat untuk berbagai aplikasi. Sifat-sifat ini memungkinkan baja ini digunakan untuk berbagai aplikasi termasuk pembuatan komponen rekayasa presisi, penukar panas, dan fabrikasi lembaran logam. Beberapa sifat penting lainnya dari jenis paduan ini termasuk toleransi panas yang tinggi, kepadatan rendah dan ketahanan korosi yang sangat baik. Mereka juga menawarkan sejumlah sifat mekanik yang berkontribusi terhadap sifat keseluruhan paduan. Ini termasuk kekerasan ekstrim, ketangguhan, ketahanan kimia dan ketahanan mulur.

Nilai baja tahan karat Nikel Austenitik

/di dalam /oleh

Nikel dikenal sebagai elemen paduan yang mahal dan penting dalam beberapa aplikasi yang memerlukan ketahanan terhadap korosi tegangan dan struktur austenit. Misalnya, ketahanan mulur penting dalam lingkungan bersuhu tinggi, di mana austenitik baja tahan karat dibutuhkan. Mirip dengan baja tahan karat austenitik tradisional, batas kembar merupakan fitur penting dari baja tahan karat austenitik kaya nikel karena energi kesalahan susun yang lebih rendah. Baja tahan karat austenitik rentan terhadap retak korosi tegangan (SCC). Namun, ketahanan terhadap korosi tegangan meningkat pesat bila kandungan nikel melebihi 20%. Pengaruh nikel terhadap intensitas tegangan ambang korosi tegangan (105℃, larutan berair NaCl 22%) dalam paduan Fe-Ni-Cr yang mengandung kromium 16%~21% dipelajari. Baja tahan karat austenitik kaya nikel (NiASS) dapat dianggap sebagai kelas baja tahan karat yang terpisah. Faktanya, ketahanan korosi tegangan pada baja tahan karat bifasik dan ferit sebanding dengan baja tahan karat bifasik dan ferit ketika kandungan nikel melebihi 30%. Beberapa tingkat austenitik kaya nikel yang terbatas baja tahan karat tercantum pada tabel di bawah ini. Baja tahan karat super austenitik 254SMO dan 654SMO dirancang khusus untuk industri minyak dan gas. Aplikasi yang umum adalah pendinginan air laut, pemutihan pulp, dan peralatan perpipaan hidrolik dan instrumen.

 

Nilai baja tahan karat Ni-Austenitik

Paduan C Ya M N Kr Tidak Mo W Bersama Cu Catatan N
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
Sanikro 25 0.1 0.2 0.5 22.5 25 3.6 3.5 3.0 0.5 0.23
Sanikro 28 0.02 0.6 2.0 27 31 3.5 1.0
Paduan 800 0.07 0.6 0.6 20.5 30.5
353MA 0.05 1.6 1.5 25 35 0.16
Paduan 825 0.03 0.5 0.8 20 38.5 2.6
Paduan 625 0.03 0.5 0.5 21 Bal 8.5
Paduan 690 0.02 0.5 0.5 30 60
Paduan 600 0.05 0.4 0.8 16.5 Bal 0.5

SANICRO 25, paduan 22Cr-25Ni, dirancang untuk digunakan dalam boiler hingga suhu 700 °C. Ini adalah bahan yang cocok untuk superheater dan reheater karena kekuatan patah mulurnya yang baik dan ketahanan terhadap korosi suhu tinggi. Faktanya, kekuatan patah mulur SANICRO 25 lebih unggul dibandingkan sebagian besar baja tahan karat austenitik pada kisaran 600~750℃. Dalam lingkungan asam yang sangat korosif, Sanicro 28 biasanya merupakan pilihan terbaik. Ini digunakan dalam sumur pengeboran intensitas tinggi dengan pipa, casing dan lapisan gas asam, dan aplikasi lainnya termasuk pemanas, sistem pompa, dan pompa serta wadah di pabrik asam fosfat basah dan pabrik asam fosfat super.

Paduan 800 sering digunakan dalam lingkungan berkisar antara 550 hingga 1100℃, yang memerlukan ketahanan mulur yang sangat baik, ketahanan korosi suhu tinggi yang baik, dan kekuatan material pada suhu tinggi. Paduan ini juga digunakan di saluran masuk dan keluar produksi amonia, metanol, dan gas sipil, serta dalam tabung tungku yang digunakan dalam produksi vinil klorida dan etilen. Aplikasi lain termasuk tabung penukar panas dan tabung radiasi untuk unggun pembakaran terfluidisasi dan bagian tungku perlakuan panas, seperti tabung knalpot dan selongsong pelindung untuk termokopel.

Paduan 25Cr-35Ni 353Ma dirancang untuk digunakan dalam tungku perengkahan dan tabung reformasi di mana gas sintetik diolah dalam lingkungan di mana karburasi dan penyerapan nitrogen berpotensi menimbulkan masalah. Meski ada alternatif lain yang mengandung lebih banyak kromium, 353 MA adalah pilihan terbaik. Salah satu alasannya adalah karena mengandung unsur Ce, yang membantu membentuk lapisan oksida permukaan yang sangat stabil.

Paduan 690 mengandung 60 persen nikel dan digunakan terutama dalam perpipaan pembangkit uap di pembangkit listrik tenaga nuklir. Suhu pengoperasian adalah 365℃, di mana retakan korosi tegangan antar butir merupakan masalah potensial. Dalam kondisi servis tertentu, paduan 690 hampir bebas dari korosi, menjadikannya paduan pilihan.

Menarik untuk dicatat bahwa baja tahan karat Austenitik 254SMO yang kaya nikel juga digunakan untuk seni. Patung “God, Over the Rainbow” karya Carl Milles dipasang pada tahun 1995 di pantai selatan Nak Strand di Stockholm. Patung ini tingginya sekitar 23m dan merupakan tempat pemandangan terkenal yang dilalui banyak pelaut setiap hari. Air laut di sekitarnya mengandung garam, klorida sangat mudah menyebabkan korosi permukaan, baja tahan karat super austenitik berkekuatan tinggi 254SMO sangat cocok untuk lingkungan ini.

Ketika bellow baja tahan karat digunakan dalam penukar panas cangkang

/di dalam /oleh

Penukar panas tabung bellow merupakan peningkatan berdasarkan penukar panas tabung lurus (terang). Desain puncak dan lembah gelombang mewarisi keunggulan penukar panas berbentuk tabung seperti daya tahan dan keamanan, dan pada saat yang sama mengatasi cacat seperti kapasitas perpindahan panas yang buruk dan penskalaan yang mudah. Prinsipnya adalah meningkatkan koefisien perpindahan panas total sehingga mengurangi luas perpindahan panas yang dibutuhkan, yang dapat menghemat material dan mengurangi berat di bawah efek perpindahan panas yang sama.

Karena badan bellow diproses dengan pengepresan dingin pipa terang billet, secara umum diyakini bahwa badan bellow dapat diperkuat setelah dibentuk. Percobaan kestabilan tekanan luar menunjukkan bahwa ketidakstabilan tabung penukar panas bergelombang pada tekanan luar pertama kali terjadi pada bagian pipa lurus, dan tabung bergelombang akan menjadi tidak stabil hanya jika tekanan luar terus meningkat. Hal ini menunjukkan bahwa kestabilan bagian bergelombang lebih baik dibandingkan dengan bagian lurus dan tekanan kritis pada bagian bergelombang lebih tinggi dibandingkan dengan bagian lurus.

Percobaan menunjukkan bahwa riak deformasi tekuk terjadi pada palung gelombang, terutama palung gelombang tunggal lokal, umumnya tidak lebih dari dua palung ketidakstabilan pada saat yang bersamaan, hal ini menunjukkan bahwa kestabilan puncak gelombang lebih baik daripada palung tetapi terkadang juga dapat muncul sebaliknya, pada proses tanda pengepresan dingin, baik palung maupun ketebalan dinding bagian lurus adalah konstan, tabung setelah dingin sebenarnya lebih pendek.

Keberadaan puncak dan lembah gelombang pada bellow meningkatkan efek konveksi pertukaran panas radial pada tabung, seperti ditunjukkan pada Gambar di bawah:

Konveksi radial mempunyai pengaruh yang besar terhadap koefisien perpindahan panas total, yang merupakan alasan mendasar mengapa harga rendah dan ringannya pelat tabung ganda di bawah penukar panas. Area pertukaran panas di tabung permukaan badan bellow dan tabung lurus berukuran besar dengan panjang yang sama, namun perubahan ini jauh lebih kecil dibandingkan kontribusi perubahan nilai koefisien. Terlihat jelas bahwa kecepatan aliran tabung lurus (ringan) berkurang secara signifikan bila dekat dengan dinding tabung.

Penukar panas shell dengan bellow dapat membuat kecepatan dan arah fluida berubah konstan membentuk turbulensi dibandingkan dengan penukar panas tabung lurus, sehingga terjadi pertukaran panas dengan dinding, efek batas yang mempengaruhi perpindahan panas tidak akan ada lagi. Koefisien perpindahan panas total dapat ditingkatkan 2 ~ 3 kali lipat, dan operasi sebenarnya bahkan dapat mencapai 5 kali lipat, dan bobotnya ringan, itulah alasan mengapa harga penukar panas bellow lebih rendah daripada harga penukar panas tabung lurus. penukar. Berdasarkan perhitungan dan pengalaman praktis, koefisien perpindahan panas total pada bellow setebal 1 mm adalah 10% lebih rendah dibandingkan dengan bellow setebal 0,5 mm. Data pengoperasian ratusan penukar panas bellow menunjukkan bahwa ketebalan dinding (hampir semuanya 0,5 mm) adalah alasan utama pengoperasian 10 ~ 14 tahun tanpa perbaikan atau kerusakan besar.

Selain itu, penukar panas bellow dapat secara efektif menahan dampak palu air. Cangkang penukar panas pelat tabung ganda dihubungkan dengan sambungan ekspansi. Jika terkena dampak water hammer, sambungan ekspansi akan salah tempat. Hal ini terjadi pada penukar panas bellow dan tabung lurus, dan deformasi cangkang dapat menyebabkan tabung terpelintir. Hal ini karena bellow memiliki margin ekspansi yang lebih besar, margin regangan elastis yang besar ketika mengalami deformasi, artinya kemampuan menahan ketidakstabilan kuat dalam hal ini. Namun bagaimanapun juga, dalam proses pemasangan untuk menghindari terjadinya water hammer, dapat dilakukan melalui penggunaan Angle Sitting Valve, Delay Switch dan tindakan lainnya.

Keuntungan dari penukar panas cangkang bawah baja tahan karat

  • Efisiensi perpindahan panas yang tinggi

Desain puncak dan palung khusus dari bellow membuat fluida mengalir karena mutasi terus menerus pada bagian dalam dan luar tabung sehingga membentuk turbulensi yang kuat. Bahkan dalam kasus laju aliran yang sangat kecil, fluida dapat membentuk gangguan yang kuat di dalam dan di luar tabung, yang sangat meningkatkan koefisien perpindahan panas dari tabung pertukaran panas. Koefisien perpindahan panasnya 2~3 kali lebih tinggi dibandingkan penukar panas tabung tradisional.

  • Tidak ada penskalaan dan pemblokiran

Medium di dalam dan di luar bellow selalu berada dalam keadaan yang sangat bergejolak, yang membuat partikel padat di dalam medium sulit untuk diendapkan; Di sisi lain, dipengaruhi oleh perbedaan suhu media akan menghasilkan jejak deformasi ekspansi aksial, kelengkungan akan sering berubah, kotoran dan tabung pertukaran panas akan menghasilkan gaya tarik yang besar, bahkan jika ada skala yang tenang maka akan pecah. mati secara otomatis, sehingga penukar panas selalu mempertahankan kinerja perpindahan panas yang lebih baik dan tahan lama.

  • Kompensasi otomatis

Struktur dan bentuk khusus dari bellow dapat secara efektif mengurangi tekanan termal dalam kondisi dipanaskan tanpa menambahkan sambungan ekspansi, sehingga menyederhanakan struktur produk dan meningkatkan keandalan produk.

  • Umur panjang

Kemampuan ekspansi aksial ditingkatkan, yang secara efektif mengurangi tekanan perbedaan suhu dan dapat beradaptasi dengan perbedaan suhu dan perubahan tekanan yang besar, sehingga tidak akan ada kebocoran yang disebabkan oleh pecahnya mulut pipa. Sambungan antara pelat penyekat dan bellow memperpanjang masa pakai penukar panas.

 

Bagaimana Nitrogen mempengaruhi baja tahan karat 316LN?

/di dalam /oleh

316LN adalah versi penambahan Nitrogen berdasarkan baja 316L (0,06% ~ 0,08%), sehingga memiliki karakteristik yang sama dengan 316L, telah digunakan dalam pembuatan komponen struktur suhu tinggi pada reaktor fast breeder (FBRS). Mengurangi kandungan karbon sangat mengurangi kerentanan terhadap retak korosi akibat pengelasan di lingkungan korosif berikutnya. Creep, siklus kelelahan yang rendah dan interaksi creep-kelelahan adalah pertimbangan yang paling penting untuk komponen FBRS. Kekuatan suhu tinggi dari Baja tahan karat 316L dapat ditingkatkan menjadi baja tahan karat 316 dengan paduan 0,06% ~ 0,08% N. Pengaruh kandungan nitrogen lebih tinggi dari 0,08% terhadap sifat mekanik baja tahan karat 316L pada suhu tinggi akan dibahas dalam makalah ini.

 

Komposisi kimia baja tahan karat 316LN

Perapian N C M N Kr Mo Tidak Ya S P Fe
Standar 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 –

Keempat batch baja tahan karat 316LN dengan kandungan nitrogen 0,07%, 0,11%, 0,14% dan 0,22%, serta kandungan karbon 0,03%, diuji untuk mempelajari pengaruh nitrogen terhadap tarik, mulur, kelelahan siklus rendah, dan mulur. -sifat kelelahan dari baja tahan karat 316LN. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mencari kandungan nitrogen optimum sehingga diperoleh kombinasi sifat tarik, mulur dan kelelahan siklus rendah yang terbaik. Hasil percobaan menunjukkan bahwa nitrogen dapat meningkatkan kekuatan tarik, mulur dan kekuatan lelah baja tahan karat austenitik. Alasan peningkatan kekuatan meliputi peningkatan larutan, pengurangan energi kesalahan susun (SFE), pengerasan presipitasi, pembentukan komposit (zat terlarut interstisial), segregasi atom, dan pengerasan teratur. Karena sifat pertukaran elektronnya yang berbeda, nitrogen terlarut dalam baja tahan karat austenitik memiliki volume muai yang lebih besar daripada karbon.

Selain interaksi elastis antara nitrogen dan dislokasi, interaksi dislokasi interstisial elektrostatik juga mempengaruhi kekuatan. Inti dislokasi ditandai dengan kurangnya elektron bebas, yang berarti mempunyai muatan positif. Atom nitrogen dalam baja tahan karat austenitik bermuatan negatif karena posisi elektron bebas di dekat atom nitrogen dan interaksi elektrostatik antara dislokasi dan atom nitrogen.

Energi pengikatan efektif antara atom nitrogen dan dislokasi meningkat seiring dengan peningkatan kandungan nitrogen dalam baja Austenitik, namun korelasinya tidak jelas untuk karbon. Pada baja Austenitik, nitrogen interstisial berinteraksi dengan unsur substituen dan cenderung membentuk komposisi atom substituen interstisial. Senyawa ini mudah berikatan dengan unsur-unsur di sebelah kiri Fe dalam tabel periodik, seperti Mn, Cr, Ti dan V. Terdapat korelasi yang kuat antara sifat-sifat ikatan antar atom (yaitu orientasi versus unorientasi) dan kedekatan unsur-unsur yang berdekatan. atom dalam sistem paduan multikomponen. Ikatan antar atom logam memfasilitasi keteraturan jangka pendek, yaitu ikatan atom dari unsur yang berbeda. Polarisasi antar atom memfasilitasi pertukaran elektron kovalen, ikatan antar atom dari unsur yang sama. Karbon mendorong agregasi atom substitusi dalam larutan padat berbasis besi, sementara nitrogen memfasilitasi pemesanan jangka pendek.

Secara umum kekuatan luluh (YS) dan kekuatan tarik ultimit (UTS) sebesar 316L baja tahan karat ditingkatkan secara signifikan dengan paduan nitrogen 0,07% ~ 0,22%. Peningkatan kekuatan diamati di semua pengujian pada kisaran suhu 300 ~ 1123K. Penuaan regangan dinamis diamati dalam kisaran suhu terbatas. Kisaran suhu penuaan regangan dinamis (DSA) menurun seiring dengan meningkatnya kandungan nitrogen.