Kekuatan tinggi dari baja stainless yang digunakan dalam aplikasi pesawat terbang

/di /oleh

Kami biasanya menyebut kekuatan tarik lebih dari 800MPa, kekuatan hasil lebih dari 500MPa, baja stainless dengan kekuatan tinggi disebut baja stainless, sedangkan kekuatan hasil lebih dari 1380MPa disebut baja stainless dengan kekuatan ultra tinggi. Perkembangan industri penerbangan telah membuktikan bahwa peningkatan kinerja pesawat dan mesin aerodinamis sangat tergantung pada bahan logam. Karena kekuatan tinggi, ketangguhan tinggi, ketahanan korosi tegangan tinggi, dan ketahanan benturan yang baik dari baja, beberapa komponen struktural utama pesawat seperti perlawanan roda pendaratan, girder, sambungan tegangan tinggi, pengencang, dan baja stainless kekuatan tinggi lainnya masih digunakan.

Stainless steel kekuatan tinggi terutama terdiri dari Martensite precipitation hardening stainless steel dan semi-Austenite precipitation hardening stainless steel. Kekuatan dari Martensite precipitation hardening stainless steel dicapai melalui proses transformasi Martensite dan treatment precipitation hardening, kelebihannya adalah kekuatan yang tinggi, namun karena kandungan karbon yang rendah, kromium yang tinggi, molibdenum yang tinggi dan/atau tembaga yang tinggi, ketahanannya terhadap korosi umumnya tidak kurang dari 18Cr-8Ni austenitic stainless steel; bebas geser, memiliki kemampuan pengelasan yang baik, tidak memerlukan pengelasan lokal setelah pengelasan, proses pengolahan panas relatif sederhana. Kelemahan utamanya adalah meskipun dalam kondisi annealed, strukturnya masih berupa martensite dengan kandungan karbon yang rendah, sehingga sulit untuk melakukan pengolahan dingin dengan deformasi yang mendalam. Grade baja yang umum digunakan adalah 17-4PH dan PH13-8Mo, yang digunakan untuk pembuatan komponen bantalan tahan korosi dengan kekuatan tinggi, seperti bagian bantalan mesin, pengencang, dll., yang bekerja pada suhu 400 ℃. PH13-8Mo banyak digunakan dalam bagian struktural dengan suhu menengah yang tahan korosi pada bantalan aeronautik.

Baja stainless yang telah mengalami pengerasan dengan cara penumpukan semi-Austenit dapat diproses dengan mesin, dimodifikasi secara dingin, dan dilas dalam kondisi Austenit, dan kemudian transformasi martensit dan pengerasan dengan cara penumpukan dapat dikontrol dengan menyesuaikan proses pengawetan untuk mendapatkan kohesi kekuatan dan ketangguhan yang berbeda. Baja ini memiliki ketahanan korosi dan kekuatan termal yang baik, terutama resistensi korosi stres, dan sangat cocok untuk pembuatan bagian yang digunakan di bawah suhu 540°C. Kekurangannya adalah proses pengolahan panasnya rumit, persyaratan kontrol suhu pengolahan sangat akurat (±5°C); kecenderungan pengerasan kerja baja besar, dan sering diperlukan banyak kali annealing intermedial untuk pengolahan dingin deformasi yang mendalam. Tingkat yang umum digunakan adalah: 17-7PHPH15-7Mo, dll. Baja jenis ini terutama digunakan di industri penerbangan untuk bekerja pada suhu 400 ℃ di bawah struktur pelapukan, seperti berbagai jenis pipa, sambungan pipa, pegas, sekrup, dll.

 

Roda pendaratan pesawat terbang

Bahan-bahan yang digunakan untuk konstruksi roda pendaratan pesawat adalah 30CrMnSiNi2A, 4340, 300M, Aermet100, dan perangkat pengikat pesawat lainnya yang memiliki persyaratan yang lebih tinggi sebagian besar terbuat dari baja stainless yang keras akibat pengawetan, seperti: 17-4PH untuk perapatan roda pendaratan pesawat F-15, 15-5pH untuk perapatan roda pendaratan pesawat B-767. Baja PH13-8mo memiliki potensi untuk menggantikan 17-4PH, 15-5PH, 17-7PH, PH15-7Mo dan baja lainnya karena memiliki ketahanan terhadap korosi tegangan yang lebih baik dibandingkan dengan baja stainless yang keras akibat pengendapan, yang merupakan baja stainless dengan kelas yang sama.

Pesawat yang mengarah ke

Perusahaan FAG Jerman mengembangkan baja tahan karat martensite yang ditambahkan nitrogen bernama Cronidur30 (0.31%C-0.38%N-15% Cr-L %Mo), yang diproduksi melalui proses PESR (Electroslag Remelting) dengan atmosfer nitrogen bertekanan tinggi. Ini adalah baja tahan karat suhu tinggi yang sepenuhnya keras dengan nitrogen yang tinggi, yang lebih tahan korosi daripada SUS440. Baja ini tidak cocok untuk nilai DN yang tinggi (D: diameter dalam bearing/mm, N: putaran poros/rpm) karena karakteristiknya yang bersifat pengerasan penuh, namun Cronidur30 yang sama dapat memenuhi nilai tegangan kompresi residu dan nilai ketangguhan fraktur DN4 juta pada saat bersamaan melalui proses quenching frekuensi tinggi. Namun, suhu temperingnya lebih rendah dari 15O℃, sehingga tidak dapat menahan kenaikan suhu pelat yang disebabkan oleh goncangan termal setelah mesin dimatikan.

Pesawat yang membawa komponen struktural

Kekuatan tinggi dari baja stainless steel dalam struktur pelat pesawat terbang terutama 15-5PH, 17-4PH, PH13-8Mo, dll., termasuk pengunci penutup lubang hidung pesawat, baut kekuatan tinggi, pegas, dan bagian lainnya. Pesawat sipil menggunakan baja stainless kekuatan tinggi seperti 15-5PH untuk sayap pesawat Boeing 737-600; baja tipe A340-300 SPAR PH13-8Mo. Ph13-8Mo digunakan untuk bagian yang membutuhkan kekuatan dan ketangguhan tinggi, terutama untuk kinerja meruncing, seperti rangka pesawat. Baru-baru ini, Custom465 telah diuji karena memiliki kekuatan dan ketangguhan yang lebih tinggi serta ketahanan korosi stres. Custom465 dikembangkan oleh Carpenter berdasarkan Custom450 dan Custom455 untuk pembuatan panduan flap pesawat, panduan slat, transmisi, dudukan mesin, dll. Baja tersebut saat ini tercantum dalam spesifikasi teknis MMPDS-02, AMS5936, dan ASTM A564. HSL180 stainless steel berkekuatan tinggi (0.21C-12.5Cr-1.0Ni-15.5Co-2.0Mo) digunakan untuk memproduksi struktur pesawat terbang, yang memiliki kekuatan yang sama dengan baja paduan rendah seperti 4340 dan ketahanan korosi serta kekerasan yang sama dengan baja stainless yang keras akibat pengendapan seperti SUS630.

 

Mengapa baja stainless dua lapisan digunakan dalam sistem pendingin air pembangkit listrik tenaga nuklir?

/di /oleh

Sebagai sumber energi bersih, tenaga nuklir merupakan kontributor utama dalam mengurangi emisi karbon di seluruh dunia. Sistem pipa pendingin merupakan kunci keberhasilan operasi sebuah pembangkit listrik tenaga nuklir. Sistem ini terdiri dari ribuan meter pipa dengan berbagai diameter dan ukuran. Ia menyediakan pasokan air yang andal untuk mendinginkan peralatan pabrik. Sistem pipa non-safety harus menyediakan air pendingin yang cukup untuk mendinginkan pabrik, sedangkan sistem keselamatan harus menyediakan air pendingin yang cukup untuk mengendalikan reaktor dan mematikannya dengan aman jika terjadi keadaan darurat.

Bahan pipa ini harus tahan terhadap korosi air pendingin selama masa pakai peralatan. Tergantung pada lokasi pabrik, jenis air pendingin dapat berkisar dari air tawar yang relatif bersih hingga air laut yang tercemar. Pengalaman menunjukkan bahwa seiring berjalannya waktu, berbagai masalah korosi dan tingkat korosi yang berbeda dapat terjadi, merusak sistem dan mencegahnya memberikan air pendingin yang dibutuhkan.

Masalah dengan saluran air pendingin seringkali terkait dengan bahan dan interaksinya dengan air pendingin. Kebocoran akibat terkumpulnya endapan (plak) dan korosi pada sistem merupakan masalah yang paling umum, termasuk akumulasi sedimen, penempelan organisme laut (biofouling), akumulasi produk korosi, dan penyumbatan oleh benda asing. Kebocoran biasanya disebabkan oleh korosi mikroba (MIC), yang merupakan korosi sangat korosif yang disebabkan oleh mikroorganisme tertentu dalam air. Bentuk korosi ini sering terjadi pada baja karbon dan baja stainless yang memiliki kandungan paduan rendah.

Keluli tahan karat telah lama dianggap sebagai pilihan yang layak untuk membina sistem paip bekalan air baharu dan untuk membaiki atau menggantikan sistem keluli karbon yang sedia ada. Keluli tahan karat yang lazim digunakan dalam penyelesaian peningkatan paip ialah keluli tahan karat 304L, 316L atau 6%-Mo. Keluli tahan karat 316L dan 6% -Mo mempunyai perbezaan besar dalam prestasi dan harga. Sekiranya medium penyejukan adalah air yang tidak dirawat, yang sangat korosif dan membawa risiko kerosakan mikrobial, keluli tahan karat 304L dan 316L tidak sesuai. Akibatnya, loji tenaga nuklear terpaksa menaik taraf kepada keluli tahan karat 6%-Mo atau menerima kos penyelenggaraan yang tinggi bagi sistem keluli karbon. Sesetengah loji tenaga nuklear masih menggunakan paip lapisan keluli karbon kerana kos permulaan yang lebih rendah. Menurut ASTM A240, sistem paip bekalan air industri lazimnya diperbuat daripada keluli tahan karat seperti berikut:

Nilai UNS C N Cr Ni 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 /

Tembaga padu 2205 terbukti menjadi pilihan yang sangat baik. Pembangkit listrik nuklir Catawba milik Duke Power di Carolina Selatan adalah pembangkit listrik nuklir pertama yang menggunakan tembaga padu 2205 (UNS S32205) dalam sistemnya. Kelas ini mengandung sekitar 3,2% molibdenum dan memiliki ketahanan korosi yang lebih baik serta ketahanan korosi mikroba yang jauh lebih baik dibandingkan dengan baja stainless 304L dan 316L.

Pipa pelindung baja karbon pada bagian atas sistem pipa yang mengalirkan air pasokan ke menara pendingin kondenser utama diganti dengan pipa stainless steel dupleks 2205.

Pengganti baru 2205 Pipa stainless steel dupleks dipasang pada tahun 2002. Pipa tersebut berukuran panjang 60 meter, diameter 76,2 cm dan 91,4 cm, dan ketebalan dinding pipa adalah 0,95 cm. Sistem tersebut ditetapkan sesuai dengan ASME B31.1 Power Piping, yang merupakan salah satu kode manajemen untuk penggunaan yang aman dari sistem pipa pembangkit listrik dan banyak digunakan di seluruh dunia. Setelah 500 hari beroperasi, sistem tersebut telah diperiksa secara menyeluruh. Tidak ditemukan adanya pengkaratan atau korosi selama pemeriksaan tersebut. Pipa stainless steel dupleks 2205 berkinerja sangat baik. Pipa stainless steel 2205 telah berkinerja baik selama lebih dari satu dekade sejak pemasangannya. Berdasarkan pengalaman ini, Duke Power telah menggunakan Pipa stainless steel duplex 2205 di bagian lain dari sistemnya.

Hasil dari pipa 2205 setelah digunakan selama 500 hari.

 

Desainer sistem air pembangkit listrik tenaga nuklir kini memiliki satu opsi tambahan dalam memilih bahan pipa untuk air pendingin yang tahan korosi. Penggunaan dengan sukses dari baja stainless duplex 2205 dapat mengurangi biaya pemeliharaan, mengurangi waktu downtime, dan memastikan keamanan operasi pembangkit listrik tenaga nuklir.

Apa itu DSS?

/di /oleh

DSS, the abbreviation of Duplex stainless steel, is a classification of stainless steels composed of two steel with the center one composed of either austenitize or ferric. These are also known as duplex steels since their chemical structure features two distinct phases, both of which are usually represented by martensite respectively. These steels are very useful in applications requiring extreme toughness since the two phases can be applied together at high temperatures and pressures. The duplex stainless steel is able to obtain sufficient hardness in both its austenitic and martensite phases due to the presence of significant amounts of residual austenite. The commonly used DSS grades are S31803, S32750 and SS32550.

The duplex stainless steel grades

Type UNS Sweden German France Japan
Low alloy UN23（SAF2304） SS232（SAF2304） W.Nr.1.4362 UR35N DP11
Medium alloy UNS S31500

UNS S31803

 SS2376(3RE60)

SS2377(SAF2205)

 W.Nr.1.4417

W.Nr.1.4462

 UR45N DP1

DP8
High alloy UNS S32900

UNS S31260

 SS2324(10RE51) W.Nr.1.4460

W.Nr.1.4501

   329J1

329J2L
Super duplex UNS S32750

UNS S32550

 SS2328(SAF2507) W.Nr.1.4410

W.Nr.1.4507

 UR47N+

UR52N+

  

 

Apart from the alloy itself, another important factor that contributes to its corrosion resistance is the nickel content. Nickel is commonly found in higher percentages in most alloys, which makes it an extremely useful component. In comparison to nickel, which is often used in high-performance alloys for its electrical conductivity and ability to form good-quality alloys, nickel is not as frequently used in making high-quality duplex stainless steel. One of the most interesting aspects of nickel alloys is its corrosion resistance ability, which makes it the best alternative for high-performance materials. When mixed with the steel, nickel produces a more stable alloy, which can increase the alloy’s wear-ability and mechanical strength.

Another significant property of this alloy is its high resistance to thermal expansion. It exhibits a high level of thermal expansion resistance despite the expansion resistance ability of austenitic stainless steels, due to its superior mechanical properties. This property gives it an excellent corrosion protection capability, especially during the tempering/stain removal cycle. The excellent corrosion resistance feature of duplex stainless steel enables it to stand up against a wide range of chemicals. It also has high levels of resistance towards oil, grease and other liquids with a high viscosity level.

Apart from the above features, duplex stainless steel is also popular because of its high strength and durability. Its high strength rating of up to 300Kg is made possible through its ability to make use of two-directional mandrel rolls. It is comprised of a hard carbon fiber rolled into strips that are interlaced on both sides and formed into a bar with a mandrel. A further feature that makes it an excellent alloy is that its surface is completely smooth with no ridges.

One of the most important factors that contribute to the durability of duplex stainless steels is their low rate of pitting corrosion resistance. These steels exhibit a low rate of formation of crystalline grains inside the hot alloy. They can be used to build both large and small structures in different industries. Due to their resistance to crystalline grains, they are highly valued by the construction industry.

The mechanical properties of duplex stainless steel offer a number of benefits that make them an excellent choice for a wide range of applications. These properties allow these steels to be used for a variety of applications including precision engineering component building, heat exchangers and sheet metal fabrication. Some other important properties of this type of alloy include high heat tolerance, low density and excellent corrosion resistance. They also offer a number of mechanical properties that contribute to the overall properties of the alloy. These include extreme hardness, toughness, chemical resistance and creep resistance.

Nickel Austenitic stainless steel grades

/di /oleh

Nickel is known to be an expensive alloying element and is essential in some applications where both stress corrosion resistance and austenite structure are required. For example, creep resistance is important in high temperature environments, where austenitic stainless steels are needed. Similar to the traditional austenitic stainless steels, the twin boundary is a significant feature of the nickel-rich austenitic stainless steels because of the lower stacking fault energy. Austenitic stainless steels are prone to stress corrosion cracking (SCC). However, the stress corrosion resistance is greatly improved when the nickel content exceeds 20%. The effect of nickel on the stress intensity of stress corrosion threshold (105℃, 22% NaCl aqueous solution) in Fe-Ni-Cr alloys containing 16%~21% chromium is studied. Nickel-rich austenitic stainless steel (NiASS) can be considered as a separate class of stainless steel. In fact, the stress corrosion resistance of biphasic and ferrite stainless steels is comparable to that of biphasic and ferrite stainless steels when the nickel content exceeds 30%. Several limited grades of nickel-rich austenitic stainless steels are listed in the table below. Super austenitic stainless steels 254SMO and 654SMO are designed specifically for the oil and gas industry. Typical applications are seawater cooling, pulp bleaching, and hydraulic and instrument piping equipment.

 

Ni-Austenitic stainless steels grades

Alloy C Si Mn Cr Ni Mo W Co Cu Nb 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
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
Alloy 800 0.07 0.6 0.6 20.5 30.5
353MA 0.05 1.6 1.5 25 35 0.16
Alloy 825 0.03 0.5 0.8 20 38.5 2.6
Alloy 625 0.03 0.5 0.5 21 Bal 8.5
Alloy 690 0.02 0.5 0.5 30 60
Alloy 600 0.05 0.4 0.8 16.5 Bal 0.5

SANICRO 25, a 22Cr-25Ni alloy, is designed for use in boilers up to 700 °C. It is a material suitable for superheaters and reheaters due to its good creep fracture strength and high temperature corrosion resistance,. In fact, the creep fracture strength of SANICRO 25 is superior to that of most austenitic stainless steels in the range of 600~750℃. In a highly corrosive acidic environment, The Sanicro 28 is usually the best choice. It is used in high-intensity drilling Wells with tubing, casing and acid gas lining, and other applications include heaters, pump systems, and pumps and containers in wet phosphoric acid plants and super phosphoric acid plants.

Alloy 800 is often used in the environment range from 550 to 1100℃, which requires excellent creep resistance, good high-temperature corrosion resistance and high-temperature strength of materials. These alloys are also used in the inlet and outlet ports of the production of ammonia, methanol and civil gas, as well as in the furnace tubes used in the production of vinyl chloride and ethylene. Other applications include heat exchange tubes and radiation tubes for fluidized combustion beds and parts of heat treatment furnaces, such as muffler tubes and protective sleeves for thermocouples.

The 25Cr-35Ni alloy 353Ma is designed for use in cracking furnaces and reforming tubes where synthetic gases are treated in environments where carburizing and nitrogen absorption are potentially problematic. Although there are other alternatives that contain more chromium, 353 MA is the best choice. One reason is that it contains the element Ce, which helps form a very stable surface oxide layer.

Alloy 690 contains 60 percent nickel and is used mainly in the piping of steam generators in nuclear power plants. The operating temperature is 365℃, at which the stress corrosion crack between grains is a potential problem. Under given service conditions, alloy 690 is almost free from corrosion, making it the preferred alloy.

It is interesting to note that nickel-rich Austenitic stainless steel 254SMO is also used for art. “God, Over the Rainbow” sculpture by Carl Milles was installed in 1995 on the south coast of the Nak Strand in Stockholm. The sculpture is about 23m high and is a famous scenic spot where a large number of sailors pass by every day. The surrounding seawater contains salt, chloride is very easy to cause surface corrosion, high strength super austenitic stainless steel 254SMO is very suitable for this environment.

Ketika bellow baja tahan karat digunakan dalam penukar panas shell

/di /oleh

Heat exchanger selang belanga adalah upgrade yang didasarkan pada heat exchanger selongsong lurus (berkilau). Desain puncak dan lembah gelombang mewarisi keunggulan heat exchanger tubular seperti daya tahan dan keamanan, dan pada saat yang sama mengatasi kekurangan seperti kapasitas transfer panas yang buruk dan mudah tergores. Prinsipnya adalah meningkatkan koefisien transfer panas secara keseluruhan agar dapat mengurangi area transfer panas yang dibutuhkan, yang dapat menghemat bahan dan mengurangi berat badan dengan efektivitas transfer panas yang sama.

Karena tubuh selang beralur diproses melalui teknik press dingin pipa yang terang Sebagai generalisasi, umumnya diyakini bahwa tubuh selang dapat diperkuat setelah dibentuk. Hasil percobaan stabilitas tekanan eksternal menunjukkan bahwa ketidakstabilan tabung pertukaran panas bergelombang terjadi pertama-tama di bagian pipa lurus, dan tabung bergelombang hanya akan tidak stabil jika tekanan eksternal terus meningkat. Hal ini menunjukkan bahwa stabilitas bagian bergelombang lebih baik daripada bagian lurus dan bahwa tekanan kritis bagian bergelombang lebih tinggi daripada bagian lurus.

Percobaan menunjukkan bahwa gelombang deformasi yang terjadi di dalam rongga gelombang, terutama gelombang tunggal lokal, umumnya tidak lebih dari dua gelombang yang mengalami instabilitas pada saat bersamaan; hal ini menunjukkan bahwa stabilitas puncak gelombang lebih baik daripada rongga gelombang, namun terkadang juga dapat terjadi sebaliknya; dalam proses pemerasan dingin, baik rongga maupun ketebalan dinding bagian lurus tetap konstan; setelah dipanaskan, sebenarnya tabung tersebut menjadi lebih pendek.

Keberadaan puncak dan lembah gelombang dalam baling-baling meningkatkan efek konveksi pertukaran panas radial dalam tabung, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah:

Konveksi radial memiliki pengaruh besar pada koefisien transfer panas total, yang merupakan alasan utama mengapa heat exchanger berbentuk pelat tabung ganda harganya murah dan ringan. Luas area pertukaran panas heat exchanger ini lebih besar daripada heat exchanger berbentuk pelat tabung tunggal. tube permukaan tubuh selang belulang dan tabung lurusnya besar pada panjang yang sama, namun perubahan ini jauh lebih kecil daripada kontribusi dari perubahan nilai koefisien. Dapat dilihat dengan jelas bahwa kecepatan aliran tabung lurus (ringan) berkurang secara signifikan ketika berada dekat dengan dinding tabung.

Peredam panas kerang dengan beling dapat membuat kecepatan dan arah fluida berubah secara konstan untuk membentuk turbulensi dibandingkan dengan peredam panas tabung lurus, sehingga pertukaran panas dengan dinding tidak akan lagi terjadi. Koefisien transfer panas total dapat ditingkatkan hingga 2 ~ 3 kali, dan operasinya bahkan dapat mencapai 5 kali lipat, dan bobotnya ringan, itulah sebabnya harga peredam panas kerang lebih rendah daripada peredam panas tabung lurus. Menurut perhitungan dan pengalaman praktis, koefisien transfer panas total dari peredam panas kerang dengan ketebalan 1 mm lebih% rendah dari pada peredam panas kerang dengan ketebalan 0,5 mm. Data operasi ratusan peredam panas kerang menunjukkan bahwa ketebalan dinding (hampir semua 0,5 mm) merupakan alasan utama untuk beroperasi selama 10 ~ 14 tahun tanpa perbaikan atau kerusakan besar.

Selain itu, penukar panas beling dapat secara efektif menahan dampak air hammer. Cangkang penukar panas pelat tabung ganda terhubung dengan sambungan pelengkung. Jika mengalami dampak air hammer, sambungan pelengkung akan terlepas. Hal ini terjadi pada kedua jenis penukar panas beling dan penukar panas tabung lurus, dan deformasi cangkang dapat menyebabkan tabung berputar. Hal ini disebabkan oleh beling memiliki margin ekspansi yang lebih besar, margin elastis strain yang besar saat mengalami deformasi, yaitu kemampuan untuk menahan instabilitas yang kuat dalam kasus ini. Namun dalam setiap kasus, dalam proses pemasangan untuk menghindari terjadinya air hammer, dapat dilakukan dengan menggunakan katup sudut, saklar penundaan, dan langkah-langkah lainnya.

Keunggulan dari penukar panas dengan shell bellow terbuat dari stainless steel

  • Efisiensi transfer panas yang tinggi

Desain puncak dan lekukan khusus pada bellows membuat aliran fluida terjadi karena mutasi terus-menerus pada bagian dalam dan luar tabung sehingga terbentuk turbulensi yang kuat. Bahkan dalam kasus aliran yang sangat kecil, fluida dapat membentuk gangguan yang kuat di dalam dan di luar tabung, yang sangat meningkatkan koefisien transfer panas dari tabung pertukaran panas. Koefisien transfer panasnya adalah 2~3 kali lebih tinggi dibandingkan dengan tabung pertukaran panas tradisional.

  • Tidak ada scaling dan blocking

Medium di dalam dan di luar belerang selalu berada dalam kondisi sangat bergejolak, yang membuat partikel padat dalam medium sulit terakumulasi menjadi skala; Sebaliknya, dipengaruhi oleh perbedaan suhu medium, akan menghasilkan deformasi ekspansi aksial, kelengkungannya akan berubah secara sering, tabung pertukaran kotoran dan panas akan menghasilkan gaya tarik yang besar, bahkan jika skala tidak bergerak akan terlepas secara otomatis, sehingga penukar panas selalu mempertahankan kinerja perpindahan panas yang tahan lama dan lebih baik.

  • Kompensasi otomatis

Struktur dan bentuk khusus dari bellows dapat secara efektif mengurangi stres termal dalam kondisi dipanaskan tanpa menggunakan sambungan pelengkungan, sehingga mempermudah struktur produk dan meningkatkan keandalan produk.

  • Umur pemakaian yang lama

Kemampuan ekspansi aksial meningkat, yang secara efektif mengurangi tegangan perbedaan suhu dan dapat menyesuaikan diri dengan perubahan perbedaan suhu dan tekanan yang besar, sehingga tidak akan terjadi kebocoran akibat pecahnya lubang pipa. Sambungan antara pelat penyaring dan beling memperpanjang masa pakai penukar panas.

 

How the Nitrogen affect 316LN stainless steel?

/di /oleh

316LN is the Nitrogen addition version based on 316L steel (0.06% ~ 0.08%), so that it has the same characteristics as 316L,  has been used in the manufacture of high-temperature structural components in fast breeder reactor (FBRS). Reducing the carbon content greatly reduces the susceptibility to stress corrosion cracking due to welding in subsequent corrosive environments. The creep, low cycle fatigue and creep-fatigue interaction are the most important considerations for FBRS components. The high-temperature strength of 316L stainless steel can be improved to 316 stainless steel by alloying 0.06% ~ 0.08% N. The influence of nitrogen content higher than 0.08% on mechanical properties of 316L stainless steel at high temperature will be discussed in this paper.

 

Chemical composition of 316LN stainless steel

Furnace N C Mn Cr Mo Ni Si 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 –

Thses four batches of 316LN stainless steel with a nitrogen content of 0.07%, 0.11%, 0.14% and 0.22%, and carbon content of 0.03%, were tested to study the effects of nitrogen on tensile, creep, low-cycle fatigue and creep-fatigue properties of 316LN stainless steel. The aim of this experiment is to find the optimum nitrogen content to obtain the best combination of tensile, creep and low cycle fatigue properties. The experimental results show that nitrogen can improve the tensile strength, creep and fatigue strength of austenitic stainless steels. The reasons for the increase in strength include solution enhancement, reduced stacking fault energy (SFE), precipitation hardening, formation of composites (interstitial solutes), atomic segregation, and ordered hardening. Due to their different electron exchange properties, the dissolved nitrogen in austenitic stainless steel has a larger expansion volume than carbon.

In addition to the elastic interaction between nitrogen and dislocation, the electrostatic interstitial dislocation interaction also influences the strength. Dislocation nuclei are characterized by the lack of free electrons, which means they have a positive charge. The nitrogen atoms in austenitic stainless steels are negatively charged due to the position of free electrons near the nitrogen atoms and the electrostatic interaction between the dislocations and the nitrogen atoms.

The effective binding energy between the nitrogen atom and the dislocation increases with the increase of the nitrogen content in Austenitic steel, but the correlation is not obvious for carbon. In Austenitic steels, interstitial nitrogen interacts with substituent elements and tends to form interstitial substituent atomic compositions. The compound binds easily to elements to the left of Fe in the periodic table, such as Mn, Cr, Ti and V. There is a strong correlation between the properties of interatomic bonding (that is, orientation versus unorientation) and the proximity of adjacent atoms in a multicomponent alloy system. Bonding between metal atoms facilitates short-range ordering, which is the bonding of atoms of different elements. Interatomic polarization facilitates the exchange of covalent electrons, the bonding between atoms of the same element. Carbon promotes the aggregation of substitution atoms in the iron-based solid solution, while nitrogen facilitates short-range ordering.

In general, the yield strength(YS) and ultimate tensile strength(UTS) of 316L stainless steel are significantly improved by the alloying of 0.07% ~ 0.22% nitrogen. The increase in strength was observed in all tests in the temperature range of 300 ~ 1123K. Dynamic strain aging was observed within a limited temperature range. The temperature range of dynamic strain aging (DSA) decreases with the increase of nitrogen content.