Acciaio inossidabile ad alta resistenza utilizzato nelle applicazioni aeronautiche

/In /da

Di solito chiamiamo resistenza alla trazione superiore a 800 MPa, resistenza allo snervamento superiore a 500 MPa l'acciaio inossidabile è acciaio inossidabile ad alta resistenza, resistenza allo snervamento superiore a 1380 MPa l'acciaio inossidabile è chiamato acciaio inossidabile ad altissima resistenza. Lo sviluppo dell'industria aeronautica ha dimostrato che il miglioramento delle prestazioni degli aerei e dei motori aeronautici dipende in gran parte dai materiali metallici. A causa dell'elevata resistenza, elevata tenacità, elevata resistenza alla tensocorrosione e alla buona resistenza agli urti dell'acciaio, vengono ancora utilizzati alcuni componenti strutturali chiave degli aerei come carrello di atterraggio, trave, giunti ad alta sollecitazione, elementi di fissaggio e altro acciaio inossidabile ad alta resistenza.

L'acciaio inossidabile ad alta resistenza comprende principalmente acciaio inossidabile indurente per precipitazione martensite e acciaio inossidabile indurente per precipitazione semi-austenitico. La resistenza dell'acciaio inossidabile indurente per precipitazione martensite si ottiene mediante trasformazione della martensite e trattamento di indurimento per precipitazione, il vantaggio è un'elevata resistenza, allo stesso tempo grazie al basso contenuto di carbonio, all'alto contenuto di cromo, all'alto molibdeno e/o all'alto rame, la sua resistenza alla corrosione non è generalmente acciaio inossidabile austenitico inferiore a 18Cr-8Ni; Taglio libero, buona capacità di saldatura, non necessita di ricottura locale dopo la saldatura, il processo di trattamento termico è relativamente semplice. Lo svantaggio principale è che anche allo stato ricotto, la sua struttura è ancora martensite a basso contenuto di carbonio, quindi è difficile effettuare lavorazioni a freddo con deformazione profonda. Il tipico grado di acciaio è 17-4PH e PH13-8Mo, utilizzati per la produzione di componenti di cuscinetti ad alta resistenza alla corrosione, come parti di cuscinetti del motore, elementi di fissaggio, ecc. che lavorano a 400 ℃. PH13-8Mo è ampiamente utilizzato nelle parti strutturali a media temperatura resistenti alla corrosione dei cuscinetti aeronautici.

L'acciaio inossidabile semi-austenitico indurito per precipitazione può essere lavorato, deformato a freddo e saldato allo stato austenite, quindi la trasformazione della martensite e l'indurimento per precipitazione possono essere controllati regolando l'invecchiamento per ottenere diverse resistenze e coordinazione della tenacità. L'acciaio ha una buona resistenza alla corrosione e resistenza termica, in particolare resistenza alla tensocorrosione, ed è particolarmente adatto per la produzione di parti utilizzate a temperature inferiori a 540 ℃. Lo svantaggio è che il processo di trattamento termico è complesso, i requisiti di controllo della temperatura del trattamento termico sono molto accurati (±5℃); La tendenza all'incrudimento dell'acciaio è elevata e spesso sono necessari molti tempi di ricottura intermedi per la lavorazione a freddo con deformazione profonda. I gradi tipici sono 17-7PH, PH15-7Mo, ecc. Questo tipo di acciaio viene utilizzato principalmente nell'industria aeronautica per lavorare a 400 ℃ al di sotto della struttura portante anticorrosione, come tutti i tipi di tubi, giunti di tubi, molle, elementi di fissaggio, ecc.

 

Carrello di atterraggio dell'aereo

I materiali utilizzati per la costruzione del carrello di atterraggio degli aerei sono 30CrMnSiNi2A, 4340, 300M, Aermet100 e altri carrelli di atterraggio degli aerei e gli elementi di fissaggio con requisiti più elevati sono per lo più realizzati in acciaio inossidabile indurito per precipitazione, come 17-4PH per il carrello di atterraggio degli aerei F-15, 15-5pH per il carrello di atterraggio degli aerei B-767. L'acciaio PH13-8mo ha il potenziale per sostituire 17-4PH, 15-5PH, 17-7PH, PH15-7Mo e altri acciai grazie alla sua migliore resistenza alla tensocorrosione rispetto all'acciaio inossidabile indurito per precipitazione dello stesso grado.

Il rilevamento dell'aereo

L'azienda tedesca FAG ha sviluppato l'acciaio inossidabile martensitico Cronidur30 con aggiunta di azoto (0,31%C-0,38%N-15% Cr-L %Mo), prodotto mediante il processo PESR di rifusione dell'elettroscoria in atmosfera di azoto ad alta pressione. È un acciaio inossidabile ad alta temperatura con alto contenuto di azoto completamente indurito, che è più resistente alla corrosione rispetto al SUS440. Non è adatto per valori DN elevati (D: diametro interno cuscinetto/mm, N: giri albero/arin) a causa delle sue caratteristiche di tipo a tempra totale, lo stesso Cronidur30 può soddisfare il valore di sollecitazione di compressione residua e tenacità alla frattura di DN4 milioni a allo stesso tempo attraverso l'estinzione ad alta frequenza. Tuttavia, la temperatura di rinvenimento è inferiore a 15°C e non può sopportare l'aumento della temperatura dei cuscinetti causato dallo shock termico dopo lo spegnimento del motore.

Aerei che trasportano componenti strutturali

L'acciaio inossidabile ad alta resistenza nella struttura portante dell'aereo è principalmente 15-5PH, 17-4PH, PH13-8Mo, ecc., compreso il fermo del coperchio del portello, il bullone ad alta resistenza, la molla e altre parti. Gli aerei civili utilizzano acciaio inossidabile ad alta resistenza per i longheroni alari, come l'acciaio 15-5PH per i longheroni alari del Boeing 737-600; Tipo A340-300 ala SPAR PH13-8Mo in acciaio. Ph13-8Mo viene utilizzato per parti che richiedono elevata resistenza e tenacità, in particolare per prestazioni trasversali, come i telai della fusoliera. Più recentemente, Custom465 è stato testato per la sua maggiore tenacità e resistenza alla tensocorrosione. Custom465 è stato sviluppato da Carpenter sulla base di Custom450 e Custom455 per la produzione di guide per flap, guide per lamelle, trasmissioni, supporti motore, ecc. Per aeromobili. L'acciaio è attualmente incluso nelle specifiche tecniche MMPDS-02, AMS5936 e ASTM A564. L'acciaio inossidabile ad alta resistenza HSL180 (0,21C-12,5Cr-1,0Ni-15,5Co-2,0Mo) viene utilizzato per produrre la struttura dell'aereo, che ha la stessa resistenza di 1800 MPa dell'acciaio a bassa lega come 4340 e la stessa resistenza alla corrosione e tenacità come acciaio inossidabile indurito per precipitazione come SUS630.

 

Perché l'acciaio inossidabile duplex viene utilizzato nei sistemi di raffreddamento dell'acqua delle centrali nucleari?

/In /da

In quanto fonte di energia pulita, l’energia nucleare contribuisce in modo determinante alla riduzione delle emissioni di carbonio in tutto il mondo. Il sistema di tubazioni dell'acqua di raffreddamento è la chiave per il funzionamento sicuro di una centrale nucleare. È costituito da migliaia di metri di tubi di vari diametri e dimensioni. Fornisce un approvvigionamento idrico affidabile per il raffreddamento delle apparecchiature dell'impianto. Il sistema di tubazioni non di sicurezza deve fornire acqua di raffreddamento sufficiente per raffreddare l'impianto, mentre il sistema di sicurezza deve fornire acqua di raffreddamento sufficiente per tenere il reattore sotto controllo e spegnerlo in sicurezza in caso di emergenza.

Questi materiali dei tubi devono essere resistenti alla corrosione dell'acqua di raffreddamento per tutta la vita utile dell'apparecchiatura. A seconda dell'ubicazione dell'impianto, il tipo di acqua di raffreddamento può variare da acqua dolce relativamente pulita ad acqua di mare contaminata. L'esperienza ha dimostrato che con l'invecchiamento dei sistemi possono verificarsi diversi problemi di corrosione e vari gradi di corrosione, che danneggiano il sistema e gli impediscono di fornire l'acqua di raffreddamento necessaria.

I problemi con le tubazioni dell'acqua di raffreddamento spesso riguardano i materiali e le loro interazioni con l'acqua di raffreddamento. Le perdite dovute alle incrostazioni (intasamenti) e la corrosione del sistema sono i problemi più comuni, tra cui l'accumulo di sedimenti, l'attaccamento biologico marino (biofouling), l'accumulo di prodotti di corrosione e il blocco di corpi estranei. Le perdite sono solitamente causate dalla corrosione microbica (MIC), che è una corrosione molto corrosiva causata da alcuni microrganismi presenti nell'acqua. Questa forma di corrosione si verifica frequentemente nell'acciaio al carbonio e nell'acciaio inossidabile a bassa lega.

L’acciaio inossidabile è stato a lungo considerato una valida opzione per la costruzione di nuovi sistemi di tubazioni di approvvigionamento idrico e per riparare o sostituire i sistemi esistenti in acciaio al carbonio. L'acciaio inossidabile comunemente utilizzato nelle soluzioni di aggiornamento delle tubazioni è l'acciaio inossidabile 304L, 316L o 6%-Mo. Acciaio inossidabile 316L e 6% Mo con grandi differenze in termini di prestazioni e prezzo. Se il mezzo di raffreddamento è acqua non trattata, che è altamente corrosiva e comporta il rischio di corrosione microbica, 304L e 316L non sono scelte adatte. Di conseguenza, gli impianti nucleari hanno dovuto passare all’acciaio inossidabile 6%-Mo o accettare gli elevati costi di manutenzione dei sistemi in acciaio al carbonio. Alcune centrali nucleari utilizzano ancora tubi di rivestimento in acciaio al carbonio a causa del costo iniziale inferiore. Secondo ASTM A240, i sistemi di tubazioni per l'approvvigionamento idrico industriale sono spesso realizzati in acciaio inossidabile di seguito:

gradi 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 /

L'acciaio inossidabile duplex 2205 si è rivelato un'ottima scelta. La centrale nucleare Catawba di Duke Power nella Carolina del Sud è la prima centrale nucleare a utilizzare l'acciaio inossidabile bifase 2205 (UNS S32205) nei suoi sistemi. Questo grado contiene circa 3,2% molibdeno e presenta una resistenza alla corrosione migliorata e una resistenza alla corrosione microbica significativamente migliore rispetto agli acciai inossidabili 304L e 316L.

Le tubazioni di rivestimento in acciaio al carbonio sulla porzione fuori terra del sistema di tubazioni che convogliano l'acqua di alimentazione alla torre di raffreddamento del condensatore principale sono state sostituite con tubazioni in acciaio inossidabile duplex 2205.

Il nuovo sostituto 2205 Il tubo duplex in acciaio inossidabile è stato installato nel 2002. Il tubo è lungo 60 metri, ha un diametro di 76,2 cm e 91,4 cm e lo spessore della parete del tubo è di 0,95 cm. Il sistema specificato in conformità con ASME B31.1 Power piping, che è uno dei codici di gestione per l'uso sicuro dei sistemi di tubazioni delle centrali elettriche ed è ampiamente utilizzato nel mondo. Dopo 500 giorni di servizio, il sistema è stato accuratamente ispezionato. Durante l'ispezione non è stata riscontrata alcuna incrostazione o corrosione. L'acciaio inossidabile duplex 2205 ha funzionato molto bene. Le tubazioni in acciaio inossidabile 2205 funzionano bene da oltre un decennio dalla loro installazione. Sulla base di questa esperienza, Duke Power ha utilizzato Tubi in acciaio inossidabile duplex 2205 in altre parti del suo sistema.

Interno del tubo 2205 dopo 500 giorni di utilizzo.

 

I progettisti dei sistemi idrici delle centrali nucleari hanno ora un'opzione in più quando si tratta di scegliere i materiali delle tubazioni per l'acqua di raffreddamento resistente alla corrosione. L'applicazione di successo dell'acciaio inossidabile duplex 2205 può ridurre i costi di manutenzione, ridurre i tempi di inattività e garantire la sicurezza operativa delle centrali nucleari.

Cos'è il DSS?

/In /da

DSS, l'abbreviazione di acciaio inossidabile Duplex, è una classificazione degli acciai inossidabili composta da due acciai con quello centrale composto da austenitizzato o ferrico. Sono detti anche acciai duplex poiché la loro struttura chimica presenta due fasi distinte, entrambe solitamente rappresentate rispettivamente dalla martensite. Questi acciai sono molto utili in applicazioni che richiedono estrema tenacità poiché le due fasi possono essere applicate insieme a temperature e pressioni elevate. L'acciaio inossidabile duplex è in grado di ottenere una durezza sufficiente sia nella sua fase austenitica che martensitica grazie alla presenza di quantità significative di austenite residua. I gradi DSS comunemente utilizzati sono S31803, S32750 e SS32550.

I gradi di acciaio inossidabile duplex

Tipo UNS Svezia Tedesco Francia Giappone
Bassolegato UN23（SAF2304） SS232（SAF2304） W.Nr.1.4362 UR35N DP11
Lega media UNS S31500

UNS S31803

 SS2376(3RE60)

SS2377(SAF2205)

 W.Nr.1.4417

W.Nr.1.4462

 UR45N DP1

DP8
Alta lega 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+

  

 

Oltre alla lega stessa, un altro fattore importante che contribuisce alla sua resistenza alla corrosione è il contenuto di nichel. Il nichel si trova comunemente in percentuali più elevate nella maggior parte delle leghe, il che lo rende un componente estremamente utile. Rispetto al nichel, che viene spesso utilizzato nelle leghe ad alte prestazioni per la sua conduttività elettrica e la capacità di formare leghe di buona qualità, il nichel non viene utilizzato così frequentemente nella produzione di acciaio inossidabile duplex di alta qualità. Uno degli aspetti più interessanti delle leghe di nichel è la sua capacità di resistenza alla corrosione, che le rende la migliore alternativa ai materiali ad alte prestazioni. Quando miscelato con l'acciaio, il nichel produce una lega più stabile, che può aumentare la resistenza all'usura e la resistenza meccanica della lega.

Un'altra proprietà significativa di questa lega è la sua elevata resistenza alla dilatazione termica. Presenta un elevato livello di resistenza all'espansione termica nonostante la capacità di resistenza all'espansione degli acciai inossidabili austenitici, grazie alle sue proprietà meccaniche superiori. Questa proprietà gli conferisce un'ottima capacità di protezione dalla corrosione, soprattutto durante il ciclo di rinvenimento/smacchiatura. L'eccellente resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile duplex gli consente di resistere a un'ampia gamma di sostanze chimiche. Presenta inoltre elevati livelli di resistenza verso oli, grassi e altri liquidi ad alto livello di viscosità.

Oltre alle caratteristiche di cui sopra, l’acciaio inossidabile duplex è popolare anche per la sua elevata resistenza e durata. La sua elevata resistenza fino a 300 kg è resa possibile dalla capacità di utilizzare rulli mandrino bidirezionali. È costituito da una fibra di carbonio dura arrotolata in strisce intrecciate su entrambi i lati e formate in una barra con un mandrino. Un'ulteriore caratteristica che la rende un'ottima lega è che la sua superficie è completamente liscia e priva di creste.

Uno dei fattori più importanti che contribuiscono alla durabilità degli acciai inossidabili duplex è il loro basso tasso di resistenza alla corrosione per vaiolatura. Questi acciai presentano una bassa velocità di formazione di grani cristallini all'interno della lega calda. Possono essere utilizzati per costruire strutture grandi e piccole in diversi settori. Grazie alla loro resistenza ai grani cristallini, sono molto apprezzati dal settore edile.

Le proprietà meccaniche dell'acciaio inossidabile duplex offrono una serie di vantaggi che li rendono una scelta eccellente per un'ampia gamma di applicazioni. Queste proprietà consentono a questi acciai di essere utilizzati per una varietà di applicazioni, tra cui la costruzione di componenti di ingegneria di precisione, scambiatori di calore e fabbricazione di lamiere. Alcune altre proprietà importanti di questo tipo di lega includono elevata tolleranza al calore, bassa densità ed eccellente resistenza alla corrosione. Offrono anche una serie di proprietà meccaniche che contribuiscono alle proprietà complessive della lega. Questi includono durezza estrema, tenacità, resistenza chimica e resistenza al creep.

Gradi di acciaio inossidabile austenitico al nichel

/In /da

Il nichel è noto per essere un elemento di lega costoso ed è essenziale in alcune applicazioni in cui sono richieste sia la resistenza alla tensocorrosione che la struttura dell'austenite. Ad esempio, la resistenza al creep è importante negli ambienti ad alta temperatura, dove è austenitico acciai inossidabili sono necessari. Similmente ai tradizionali acciai inossidabili austenitici, il doppio confine è una caratteristica significativa degli acciai inossidabili austenitici ricchi di nichel a causa della minore energia di guasto di impilamento. Gli acciai inossidabili austenitici sono soggetti a tensocorrosione (SCC). Tuttavia, la resistenza alla tensocorrosione migliora notevolmente quando il contenuto di nichel supera 20%. Viene studiato l'effetto del nichel sull'intensità dello stress della soglia di tensocorrosione (105 ℃, soluzione acquosa di NaCl 22%) nelle leghe Fe-Ni-Cr contenenti cromo 16%~21%. L'acciaio inossidabile austenitico ricco di nichel (NiASS) può essere considerato una classe separata di acciaio inossidabile. Infatti, la resistenza alla tensocorrosione degli acciai inossidabili bifasici e ferritici è paragonabile a quella degli acciai inossidabili bifasici e ferritici quando il contenuto di nichel supera 30%. Diversi gradi limitati di austenitici ricchi di nichel acciai inossidabili sono elencati nella tabella seguente. Gli acciai inossidabili super austenitici 254SMO e 654SMO sono progettati specificamente per l'industria petrolifera e del gas. Le applicazioni tipiche sono il raffreddamento dell'acqua di mare, lo sbiancamento della pasta e le apparecchiature per tubazioni idrauliche e per strumenti.

 

Gradi di acciai inossidabili ni-austenitici

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

SANICRO 25, lega 22Cr-25Ni, è progettata per l'uso in caldaie fino a 700 °C. È un materiale adatto per surriscaldatori e riscaldatori grazie alla sua buona resistenza alla frattura da scorrimento viscoso e alla resistenza alla corrosione ad alta temperatura. Infatti, la resistenza alla frattura per scorrimento viscoso di SANICRO 25 è superiore a quella della maggior parte degli acciai inossidabili austenitici nell'intervallo 600~750℃. In un ambiente acido altamente corrosivo, Sanicro 28 è solitamente la scelta migliore. Viene utilizzato nei pozzi di perforazione ad alta intensità con tubi, involucri e rivestimento di gas acido e altre applicazioni includono riscaldatori, sistemi di pompaggio e pompe e contenitori in impianti di acido fosforico umido e impianti di acido super fosforico.

La lega 800 viene spesso utilizzata nell'intervallo ambientale compreso tra 550 e 1100 ℃, che richiede un'eccellente resistenza allo scorrimento viscoso, una buona resistenza alla corrosione ad alta temperatura e resistenza dei materiali alle alte temperature. Queste leghe vengono utilizzate anche nelle porte di ingresso e uscita della produzione di ammoniaca, metanolo e gas civile, nonché nei tubi dei forni utilizzati nella produzione di cloruro di vinile ed etilene. Altre applicazioni includono tubi per scambiatori di calore e tubi radianti per letti di combustione fluidizzati e parti di forni per trattamenti termici, come tubi silenziatori e manicotti protettivi per termocoppie.

La lega 25Cr-35Ni 353Ma è progettata per l'uso in forni di cracking e tubi di reforming in cui i gas sintetici vengono trattati in ambienti in cui la cementazione e l'assorbimento di azoto sono potenzialmente problematici. Sebbene esistano altre alternative che contengono più cromo, 353 MA è la scelta migliore. Uno dei motivi è che contiene l'elemento Ce, che aiuta a formare uno strato di ossido superficiale molto stabile.

La lega 690 contiene il 60% di nichel e viene utilizzata principalmente nelle tubazioni dei generatori di vapore nelle centrali nucleari. La temperatura operativa è di 365 ℃, alla quale la tensocorrosione tra i grani rappresenta un potenziale problema. In determinate condizioni di servizio, la lega 690 è quasi esente da corrosione, rendendola la lega preferita.

È interessante notare che per l'art. La scultura “God, Over the Rainbow” di Carl Milles è stata installata nel 1995 sulla costa meridionale del Nak Strand a Stoccolma. La scultura è alta circa 23 metri ed è un famoso punto panoramico dove ogni giorno transitano un gran numero di marinai. L'acqua di mare circostante contiene sale, il cloruro è molto facile da provocare corrosione superficiale, l'acciaio inossidabile super austenitico ad alta resistenza 254SMO è molto adatto a questo ambiente.

Quando si utilizza un soffietto in acciaio inossidabile nello scambiatore di calore a mantello

/In /da

Lo scambiatore di calore con tubo a soffietto è un aggiornamento basato su uno scambiatore di calore con tubo dritto (lucido). Il design della cresta e della valle dell'onda eredita i vantaggi dello scambiatore di calore tubolare come durata e sicurezza, e allo stesso tempo supera i difetti come la scarsa capacità di trasferimento del calore e la facile incrostazione. Il principio è quello di migliorare il coefficiente di scambio termico totale in modo da ridurre l'area di scambio termico richiesta, il che può far risparmiare materiali e ridurre il peso con lo stesso effetto di scambio termico.

Perché il corpo del soffietto viene lavorato mediante spremitura a freddo tubo luminoso billetta, si ritiene generalmente che il corpo del soffietto possa essere rinforzato dopo la formatura. L'esperimento sulla stabilità della pressione esterna mostra che l'instabilità del tubo corrugato per lo scambio di calore sotto pressione esterna si verifica prima nella sezione del tubo diritto e il tubo corrugato sarà instabile solo se la pressione esterna continua ad aumentare. Ciò indica che la stabilità del tratto ondulato è migliore di quella del tratto rettilineo e che la pressione critica del tratto ondulato è maggiore di quella del tratto rettilineo.

Gli esperimenti mostrano che l'ondulazione della deformazione di instabilità si è verificata nella depressione dell'onda, in particolare nella depressione locale di un'onda singola, generalmente non più di due instabilità delle depressioni contemporaneamente, dimostra che la stabilità della cresta dell'onda è migliore della depressione ma a volte può anche apparire al contrario, nel processo di pressatura a freddo, sia il canale che lo spessore della parete della sezione diritta sono costanti, a freddo dopo che il tubo è effettivamente più corto.

L'esistenza di picchi e avvallamenti d'onda nel soffietto aumenta l'effetto della convezione di scambio termico radiale nei tubi, come mostrato nella Fig seguente:

La convezione radiale ha una grande influenza sul coefficiente di scambio termico totale, che è la ragione fondamentale del prezzo basso e del peso leggero dello scambiatore di calore a soffietto a doppia piastra tubiera. L'area di scambio termico del tubo la superficie del corpo del soffietto e del tubo dritto è grande alla stessa lunghezza, ma questo cambiamento è molto inferiore al contributo della modifica del valore del coefficiente. Si può vedere chiaramente che la velocità del flusso del tubo diritto (leggero) è significativamente ridotta quando è vicino alla parete del tubo.

Lo scambiatore di calore a mantello con soffietto può far sì che la velocità e la direzione del fluido cambino costantemente per formare turbolenze rispetto ad uno scambiatore a tubi diritti, facendo scambiare calore con la parete, l'effetto limite che influenza il trasferimento di calore non esisterà più. Il coefficiente di trasferimento del calore totale può essere aumentato di 2 ~ 3 volte e il funzionamento effettivo può anche raggiungere 5 volte e il peso è leggero, motivo per cui il prezzo dello scambiatore di calore a soffietto è inferiore a quello dello scambiatore di calore a tubo dritto scambiatore. Secondo i calcoli e l'esperienza pratica, il coefficiente di trasferimento termico totale di un soffietto spesso 1 mm è inferiore di 10% rispetto a quello di un soffietto spesso 0,5 mm. I dati di funzionamento di centinaia di scambiatori di calore a soffietto mostrano che lo spessore delle pareti (quasi tutti 0,5 mm) è la ragione principale per il funzionamento di 10 ~ 14 anni senza riparazioni o danni importanti.

Inoltre, lo scambiatore di calore a soffietto può resistere efficacemente all'impatto di un colpo d'ariete. Il mantello dello scambiatore di calore a doppia piastra tubiera è collegato con un giunto di dilatazione. Se subisce l'impatto del colpo d'ariete, il giunto di dilatazione sarà fuori posto. Ciò accade sia agli scambiatori di calore a soffietto che a quelli a tubi diritti e la deformazione del mantello può causare la torsione del tubo. Poiché il soffietto ha un margine di espansione maggiore, il margine di deformazione elastico è ampio quando è sottoposto a deformazione, vale a dire che la capacità di resistere all'instabilità è forte in questo caso. In ogni caso, durante il processo di installazione, è possibile evitare il verificarsi di colpi d'ariete utilizzando una valvola di seduta angolare, un interruttore ritardato e altre misure.

Vantaggi dello scambiatore di calore a soffietto in acciaio inossidabile

  • Elevata efficienza di trasferimento del calore

Lo speciale disegno della cresta e del canale del soffietto fa sì che il fluido scorra a causa della continua mutazione della sezione interna ed esterna del tubo per formare una forte turbolenza. Anche in caso di portata molto ridotta il fluido può formare un forte disturbo all'interno e all'esterno del tubo, il che migliora notevolmente il coefficiente di scambio termico del tubo di scambio termico. Il coefficiente di trasferimento del calore è 2~3 volte superiore a quello dello scambiatore di calore a tubi tradizionale.

  • Nessun ridimensionamento e blocco

Il mezzo all'interno e all'esterno del soffietto è sempre in uno stato altamente turbolento, il che rende le particelle solide nel mezzo difficili da depositare; D'altra parte, influenzato dalla differenza di temperatura del mezzo si produrrà una traccia di deformazione di espansione assiale, la curvatura cambierà frequentemente, lo sporco e il tubo di scambio termico produrranno una grande forza di trazione, anche se c'è calma della bilancia quindi si romperà si spegne automaticamente, in modo che lo scambiatore di calore abbia sempre mantenuto una prestazione di trasferimento di calore migliore e duratura.

  • Compensazione automatica

La speciale struttura e forma del soffietto possono ridurre efficacemente lo stress termico in condizione di riscaldamento senza aggiungere giunti di dilatazione, semplificando così la struttura dei prodotti e migliorandone l'affidabilità.

  • Lunga durata

La capacità di espansione assiale è migliorata, riducendo efficacemente lo stress da differenza di temperatura e può adattarsi alla grande differenza di temperatura e al cambiamento di pressione, quindi non si verificheranno perdite causate dalla rottura della bocca del tubo. Il collegamento tra il deflettore e il soffietto prolunga la durata dello scambiatore di calore.

 

In che modo l'azoto influisce sull'acciaio inossidabile 316LN?

/In /da

316LN è la versione per l'aggiunta di azoto basata su Acciaio 316L (0,06% ~ 0,08%), in modo che abbia le stesse caratteristiche del 316L, è stato utilizzato nella produzione di componenti strutturali ad alta temperatura nel reattore autofertilizzante veloce (FBRS). La riduzione del contenuto di carbonio riduce notevolmente la suscettibilità alla tensocorrosione dovuta alla saldatura in successivi ambienti corrosivi. Il creep, la fatica a basso numero di cicli e l'interazione creep-fatica sono le considerazioni più importanti per i componenti FBRS. La resistenza alle alte temperature di Acciaio inossidabile 316L può essere migliorato in acciaio inossidabile 316 legando 0,06% ~ 0,08% N. L'influenza del contenuto di azoto superiore a 0,08% sulle proprietà meccaniche dell'acciaio inossidabile 316L ad alta temperatura sarà discussa in questo documento.

 

Composizione chimica dell'acciaio inossidabile 316LN

Forno N C Mn Cr Mo Ni Sì S P Fe
Standard 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 –

Questi quattro lotti di acciaio inossidabile 316LN con un contenuto di azoto di 0,07%, 0,11%, 0,14% e 0,22% e un contenuto di carbonio di 0,03% sono stati testati per studiare gli effetti dell'azoto su trazione, scorrimento viscoso, fatica a basso numero di cicli e scorrimento viscoso. -proprietà a fatica dell'acciaio inossidabile 316LN. Lo scopo di questo esperimento è trovare il contenuto ottimale di azoto per ottenere la migliore combinazione di proprietà di trazione, scorrimento viscoso e fatica a basso numero di cicli. I risultati sperimentali mostrano che l’azoto può migliorare la resistenza alla trazione, allo scorrimento viscoso e alla fatica degli acciai inossidabili austenitici. Le ragioni dell'aumento della resistenza includono il miglioramento della soluzione, la riduzione dell'energia di faglia di impilamento (SFE), l'indurimento per precipitazione, la formazione di compositi (soluti interstiziali), la segregazione atomica e l'indurimento ordinato. A causa delle diverse proprietà di scambio elettronico, l’azoto disciolto nell’acciaio inossidabile austenitico ha un volume di espansione maggiore rispetto al carbonio.

Oltre all’interazione elastica tra azoto e dislocazione, anche l’interazione elettrostatica della dislocazione interstiziale influenza la resistenza. I nuclei dislocati sono caratterizzati dalla mancanza di elettroni liberi, il che significa che hanno una carica positiva. Gli atomi di azoto negli acciai inossidabili austenitici sono caricati negativamente a causa della posizione degli elettroni liberi vicino agli atomi di azoto e dell'interazione elettrostatica tra le dislocazioni e gli atomi di azoto.

L'effettiva energia di legame tra l'atomo di azoto e la dislocazione aumenta con l'aumento del contenuto di azoto nell'acciaio austenitico, ma la correlazione non è ovvia per il carbonio. Negli acciai austenitici l'azoto interstiziale interagisce con gli elementi sostituenti e tende a formare composizioni atomiche sostituenti interstiziali. Il composto si lega facilmente agli elementi a sinistra del Fe nella tavola periodica, come Mn, Cr, Ti e V. Esiste una forte correlazione tra le proprietà del legame interatomico (cioè orientamento rispetto a non orientamento) e la vicinanza di elementi adiacenti atomi in un sistema di leghe multicomponente. Il legame tra atomi di metallo facilita l'ordinamento a corto raggio, che è il legame di atomi di elementi diversi. La polarizzazione interatomica facilita lo scambio di elettroni covalenti, il legame tra atomi dello stesso elemento. Il carbonio promuove l'aggregazione degli atomi di sostituzione nella soluzione solida a base di ferro, mentre l'azoto facilita l'ordinamento a corto raggio.

In generale, il carico di snervamento (YS) e il carico di rottura (UTS) di 316L l'acciaio inossidabile è significativamente migliorato dalla lega di 0,07% ~ 0,22% di azoto. L'aumento della resistenza è stato osservato in tutti i test nell'intervallo di temperature compreso tra 300 e 1123 K. L'invecchiamento dinamico della deformazione è stato osservato entro un intervallo di temperature limitato. L'intervallo di temperature dell'invecchiamento a deformazione dinamica (DSA) diminuisce con l'aumento del contenuto di azoto.