Roestvrij staal met hoge sterkte dat wordt gebruikt in vliegtuigtoepassingen

/in /door

We noemen meestal een treksterkte hoger dan 800 MPa, een vloeigrens hoger dan 500 MPa roestvrij staal is roestvrij staal met hoge sterkte, een vloeigrens hoger dan 1380 MPa roestvrij staal wordt ultrasterk roestvrij staal genoemd. De ontwikkeling van de luchtvaartindustrie heeft bewezen dat de verbetering van de prestaties van vliegtuigen en vliegtuigmotoren grotendeels afhankelijk is van metalen materialen. Vanwege de hoge sterkte, hoge taaiheid, hoge weerstand tegen spanningscorrosie en goede slagvastheid van staal, worden nog steeds enkele belangrijke structurele componenten van vliegtuigen zoals landingsgestel, ligger, hoge spanningsverbindingen, bevestigingsmiddelen en ander roestvrij staal met hoge sterkte gebruikt.

Roestvrij staal met hoge sterkte omvat hoofdzakelijk martensiet-precipitatiehardend roestvrij staal en semi-austeniet-precipitatiehardend roestvrij staal. De sterkte van martensietprecipitatiehardend roestvrij staal wordt bereikt door martensiettransformatie en precipitatiehardende behandeling. Het voordeel is hoge sterkte, terwijl tegelijkertijd vanwege het lage koolstofgehalte, het hoge chroomgehalte, het hoge molybdeengehalte en/of het hoge kopergehalte de corrosieweerstand ervan over het algemeen niet is. minder dan 18Cr-8Ni austenitisch roestvrij staal; Vrij snijden, goed lasvermogen, geen lokaal gloeien nodig na het lassen, warmtebehandelingsproces is relatief eenvoudig. Het grootste nadeel is dat zelfs in uitgegloeide toestand de structuur nog steeds uit martensiet met een laag koolstofgehalte bestaat, waardoor het moeilijk is om diep vervormend koud bewerken uit te voeren. De typische staalsoort is 17-16 uur en PH13-8Mo, gebruikt voor de vervaardiging van corrosiebestendige lagercomponenten met hoge sterkte, zoals motorlageronderdelen, bevestigingsmiddelen, enz. die werken bij 400 ℃. PH13-8Mo wordt veel gebruikt in corrosiebestendige structurele onderdelen voor luchtvaartlagers op gemiddelde temperatuur.

Het semi-austeniet door precipitatie geharde roestvrij staal kan worden bewerkt, koud vervormd en gelast in austenietstaat, en vervolgens kunnen de martensiettransformatie en precipitatieharding worden gecontroleerd door de veroudering aan te passen om verschillende sterkten en taaiheidscoördinatie te verkrijgen. Het staal heeft een goede corrosieweerstand en thermische sterkte, vooral weerstand tegen spanningscorrosie, en is vooral geschikt voor de vervaardiging van onderdelen die onder 540 ℃ worden gebruikt. Het nadeel is dat het warmtebehandelingsproces complex is en dat de vereisten voor de temperatuurregeling van de warmtebehandeling zeer nauwkeurig zijn (± 5 ℃); De neiging tot verharding van staal is groot, en er zijn vaak veel tussenliggende gloeitijden nodig voor koudvervormen door diepe vervorming. Typische cijfers zijn 17-19 uur, PH15-7Mo, etc. Dit soort staal wordt voornamelijk in de luchtvaartindustrie gebruikt om bij 400℃ onder de corrosiedragende structuur te werken, zoals allerlei soorten buizen, pijpverbindingen, veren, bevestigingsmiddelen, etc.

 

Landingsgestel van vliegtuigen

De materialen die worden gebruikt voor de constructie van landingsgestellen voor vliegtuigen zijn 30CrMnSiNi2A, 4340, 300M, Aermet100 en andere landingsgestellen voor vliegtuigen en bevestigingsmiddelen met hogere eisen zijn meestal gemaakt van precipitatiegehard roestvrij staal, zoals 17-16 uur voor HET landingsgestel van F-15 vliegtuigen, 15-5pH voor het landingsgestel van B-767 vliegtuigen. PH13-8mo-staal heeft het potentieel om 17-4PH te vervangen, 15-5PH, 17-7PH, PH15-7Mo en andere staalsoorten vanwege de betere weerstand tegen spanningscorrosie dan door precipitatie gehard roestvrij staal van dezelfde kwaliteit.

Het vlaklager

Het Duitse FAG-bedrijf ontwikkelde het martensietroestvrij staal Cronidur30 (0,31%C-0,38%N-15% Cr-L %Mo) met toegevoegde stikstof, dat wordt geproduceerd via het PESR-proces van elektroslakhersmelten onder stikstofatmosfeer onder hoge druk. Het is een roestvrij staal op hoge temperatuur met een hoog stikstofgehalte, volledig gehard, dat beter bestand is tegen corrosie dan SUS440. Het is niet geschikt voor hoge DN-waarden (D: binnendiameter lager/mm, N: asomwenteling/arin) vanwege de eigenschappen van het volledig geharde type kan dezelfde Cronidur30 voldoen aan de resterende drukspanning en breuktaaiheidswaarde van DN4 miljoen bij tegelijkertijd door middel van hoogfrequente uitdoving. Maar de ontlaattemperatuur is lager dan 15O℃ en is niet bestand tegen de stijging van de lagertemperatuur veroorzaakt door thermische schokken na het uitschakelen van de motor.

Vliegtuigen met structurele componenten

Hoogwaardig roestvrij staal in de draagstructuur van vliegtuigen is voornamelijk 15-5PH, 17-4PH, PH13-8Mo, enz., inclusief luikdekselgrendel, zeer sterke bout, veer en andere onderdelen. Burgervliegtuigen gebruiken dergelijk hoogwaardig roestvrij staal voor vleugelliggers, zoals 15-5PH staal voor Boeing 737-600 vleugelliggers; Type A340-300 vleugel SPAR PH13-8Mo staal. Ph13-8Mo wordt gebruikt voor onderdelen die een hoge sterkte en taaiheid vereisen, vooral voor dwarsprestaties, zoals rompframes. Meer recentelijk is Custom465 getest vanwege de verhoogde taaiheid en weerstand tegen spanningscorrosie. Custom465 is door Carpenter ontwikkeld op basis van Custom450 en Custom455 voor de vervaardiging van vliegtuigklepgeleiders, lamelgeleiders, transmissies, motorsteunen etc. Het staal is momenteel opgenomen in de technische specificaties MMPDS-02, AMS5936 en ASTM A564. HSL180 roestvrij staal met hoge sterkte (0,21C-12,5Cr-1,0Ni-15,5Co-2,0Mo) wordt gebruikt om de vliegtuigstructuur te vervaardigen, die dezelfde sterkte van 1800 MPa heeft als laaggelegeerd staal zoals 4340 en dezelfde corrosieweerstand en taaiheid als precipitatiegehard roestvrij staal zoals SUS630.

 

Waarom wordt duplex roestvrij staal gebruikt in koelwatersystemen van kerncentrales?

/in /door

Als schone energiebron levert kernenergie een belangrijke bijdrage aan het terugdringen van de CO2-uitstoot wereldwijd. Het koelwaterleidingsysteem is de sleutel tot de veilige werking van een kerncentrale. Het bestaat uit duizenden meters pijpen van verschillende diameters en afmetingen. Het biedt een betrouwbare watervoorziening voor de koeling van fabrieksapparatuur. Het niet-veiligheidsleidingsysteem moet voldoende koelwater leveren om de centrale te koelen, terwijl het veiligheidssysteem voldoende koelwater moet leveren om de reactor onder controle te krijgen en veilig af te sluiten in geval van een noodsituatie.

Deze leidingmaterialen moeten gedurende de gehele levensduur van de apparatuur bestand zijn tegen koelwatercorrosie. Afhankelijk van de locatie van de installatie kan het type koelwater variëren van relatief schoon zoetwater tot verontreinigd zeewater. De ervaring heeft geleerd dat naarmate systemen ouder worden, er een verscheidenheid aan corrosieproblemen en verschillende gradaties van corrosie kunnen optreden, waardoor het systeem wordt beschadigd en het systeem niet meer het vereiste koelwater kan leveren.

Problemen met koelwaterleidingen hebben vaak te maken met materialen en hun interacties met koelwater. Lekkage door vervuiling (verstopping) en corrosie van het systeem zijn de meest voorkomende problemen, waaronder ophoping van sediment, biologische aanhechting in zee (biofouling), ophoping van corrosieproducten en verstopping van vreemde stoffen. Lekkage wordt meestal veroorzaakt door microbiële corrosie (MIC), een zeer corrosieve corrosie veroorzaakt door bepaalde micro-organismen in water. Deze vorm van corrosie komt veelvuldig voor bij koolstofstaal en laaggelegeerd roestvast staal.

Roestvast staal wordt lange tijd beschouwd als een haalbare optie voor het bouwen van nieuwe watertoevoerleidingsystemen en voor het repareren of vervangen van bestaande koolstofstalen systemen. Het roestvrij staal dat gewoonlijk wordt gebruikt bij het upgraden van leidingen is roestvrij staal 304L, 316L of 6%-Mo. 316L en 6% Mo roestvrij staal zorgen voor grote verschillen in prestaties en prijs. Als het koelmedium onbehandeld water is, dat zeer corrosief is en een risico op microbiële corrosie met zich meebrengt, zijn 304L en 316L geen geschikte keuzes. Als gevolg hiervan moesten kerncentrales upgraden naar 6%-Mo roestvrij staal of de hoge onderhoudskosten van koolstofstaalsystemen accepteren. Sommige kerncentrales gebruiken nog steeds koolstofstalen voeringbuizen vanwege de lagere initiële kosten. Volgens ASTM A240 zijn industriële watertoevoerleidingsystemen vaak gemaakt van roestvrij staal, hieronder:

Cijfers UNS C N Cr Ni ma 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 /

Het duplexroestvrij staal 2205 bleek een uitstekende keuze. De Catawba-kerncentrale van Duke Power in South Carolina is de eerste kerncentrale die 2205 (UNS S32205) tweefasig roestvrij staal in haar systemen gebruikt. Deze kwaliteit bevat ongeveer 3,2% molybdeen en heeft een verbeterde corrosieweerstand en aanzienlijk betere microbiële corrosieweerstand dan 304L en 316L roestvrij staal.

De koolstofstalen voeringleidingen op het bovengrondse gedeelte van het leidingsysteem dat het toevoerwater naar de koeltoren van de hoofdcondensor transporteert, zijn vervangen door 2205 duplex roestvrijstalen leidingen.

De nieuwe vervanger 2205 duplex roestvrijstalen buis werd in 2002 geïnstalleerd. De buis is 60 meter lang, 76,2 cm en 91,4 cm in diameter, en de wanddikte van de buis is 0,95 cm. Het systeem gespecificeerd in overeenstemming met ASME B31.1 Power piping, een van de managementcodes voor het veilig gebruik van leidingsystemen in energiecentrales en dat wereldwijd veel wordt gebruikt. Na 500 dagen gebruik werd het systeem grondig geïnspecteerd. Bij de inspectie is geen kalkaanslag of corrosie geconstateerd. 2205 duplex roestvrij staal presteerde zeer goed. 2205 roestvrijstalen leidingen presteren al meer dan tien jaar goed sinds de installatie ervan. Op basis van deze ervaring heeft Duke Power gebruik gemaakt van 2205 duplex roestvrijstalen buizen in andere delen van zijn systeem.

Intern van 2205-buis na 500 dagen gebruik.

 

Ontwerpers van watersystemen voor kerncentrales hebben nu nog een optie als het gaat om het kiezen van leidingmaterialen voor corrosiebestendig koelwater. De succesvolle toepassing van 2205 duplex roestvrij staal kan de onderhoudskosten verlagen, de stilstandtijd verminderen en de bedrijfsveiligheid van kerncentrales garanderen.

Wat is DSS?

/in /door

DSS, de afkorting van Duplex roestvast staal, is een classificatie van roestvast staal bestaande uit twee staalsoorten, waarvan het middelste bestaat uit austenitisatie of ijzer. Deze staan ook bekend als duplexstaalsoorten, omdat hun chemische structuur uit twee verschillende fasen bestaat, die beide gewoonlijk respectievelijk worden weergegeven door martensiet. Deze staalsoorten zijn zeer nuttig in toepassingen die extreme taaiheid vereisen, omdat de twee fasen samen bij hoge temperaturen en drukken kunnen worden toegepast. Het duplex roestvast staal kan voldoende hardheid verkrijgen in zowel de austenitische als de martensietfase dankzij de aanwezigheid van aanzienlijke hoeveelheden restausteniet. De veelgebruikte DSS-kwaliteiten zijn S31803, S32750 en SS32550.

De duplex roestvrij staalsoorten

Type UNS Zweden Duits Frankrijk Japan
Laaggelegeerd UN23 (SAF2304) SS232 (SAF2304) W.Nr.1.4362 UR35N DP11
Middelgrote legering UNS-S31500

UNS-S31803

 SS2376(3RE60)

SS2377(SAF2205)

 W.Nr.1.4417

W.Nr.1.4462

 UR45N DP1

DP8
Hoge legering UNS-S32900

UNS-S31260

 SS2324(10RE51) W.Nr.1.4460

W.Nr.1.4501

   329J1

329J2L
Superduplex UNS-S32750

UNS-S32550

 SS2328(SAF2507) W.Nr.1.4410

W.Nr.1.4507

 UR47N+

UR52N+

  

 

Naast de legering zelf is een andere belangrijke factor die bijdraagt aan de corrosieweerstand het nikkelgehalte. Nikkel wordt in de meeste legeringen in hogere percentages aangetroffen, waardoor het een uiterst nuttig onderdeel is. In vergelijking met nikkel, dat vaak wordt gebruikt in hoogwaardige legeringen vanwege zijn elektrische geleidbaarheid en het vermogen om legeringen van goede kwaliteit te vormen, wordt nikkel niet zo vaak gebruikt bij het maken van hoogwaardig duplex roestvast staal. Een van de meest interessante aspecten van nikkellegeringen is de corrosieweerstand, waardoor het het beste alternatief is voor hoogwaardige materialen. Wanneer het met het staal wordt gemengd, produceert nikkel een stabielere legering, wat de slijtvastheid en mechanische sterkte van de legering kan vergroten.

Een andere belangrijke eigenschap van deze legering is de hoge weerstand tegen thermische uitzetting. Het vertoont een hoge mate van thermische uitzettingsweerstand ondanks het uitzettingsweerstandsvermogen van austenitische roestvaste staalsoorten, vanwege zijn superieure mechanische eigenschappen. Deze eigenschap geeft het een uitstekende corrosiebescherming, vooral tijdens de ontlaat-/vlekverwijderingscyclus. Dankzij de uitstekende corrosieweerstand van duplex roestvrij staal is het bestand tegen een breed scala aan chemicaliën. Het heeft ook een hoge weerstand tegen olie, vet en andere vloeistoffen met een hoog viscositeitsniveau.

Naast de bovenstaande kenmerken is duplex roestvast staal ook populair vanwege de hoge sterkte en duurzaamheid. De hoge sterkte van maximaal 300 kg wordt mogelijk gemaakt door de mogelijkheid om gebruik te maken van tweerichtingsdoornrollen. Het bestaat uit een harde koolstofvezel die in stroken is gerold die aan beide zijden zijn verweven en met een doorn tot een staaf zijn gevormd. Een ander kenmerk dat het tot een uitstekende legering maakt, is dat het oppervlak volledig glad is, zonder ribbels.

Een van de belangrijkste factoren die bijdragen aan de duurzaamheid van duplex roestvast staal is hun lage weerstand tegen putcorrosie. Deze staalsoorten vertonen een lage vormingssnelheid van kristallijne korrels in de hete legering. Ze kunnen worden gebruikt om zowel grote als kleine constructies in verschillende industrieën te bouwen. Vanwege hun resistentie tegen kristallijne korrels worden ze zeer gewaardeerd door de bouwsector.

De mechanische eigenschappen van duplex roestvast staal bieden een aantal voordelen waardoor het een uitstekende keuze is voor een breed scala aan toepassingen. Dankzij deze eigenschappen kunnen deze staalsoorten worden gebruikt voor een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder de bouw van precisietechnische componenten, warmtewisselaars en plaatwerkproductie. Enkele andere belangrijke eigenschappen van dit type legering zijn onder meer een hoge hittetolerantie, lage dichtheid en uitstekende corrosieweerstand. Ze bieden ook een aantal mechanische eigenschappen die bijdragen aan de algemene eigenschappen van de legering. Deze omvatten extreme hardheid, taaiheid, chemische weerstand en kruipweerstand.

Nikkel Austenitische roestvrij staalsoorten

/in /door

Nikkel staat bekend als een duur legeringselement en is essentieel in sommige toepassingen waarbij zowel weerstand tegen spanningscorrosie als een austenietstructuur vereist zijn. Kruipweerstand is bijvoorbeeld belangrijk in omgevingen met hoge temperaturen, waar austenitisch roestvrij staal zijn nodig. Net als bij de traditionele austenitische roestvaste staalsoorten is de dubbele grens een belangrijk kenmerk van de nikkelrijke austenitische roestvaste staalsoorten vanwege de lagere stapelfoutenergie. Austenitische roestvaste staalsoorten zijn gevoelig voor spanningscorrosiescheuren (SCC). De weerstand tegen spanningscorrosie wordt echter aanzienlijk verbeterd wanneer het nikkelgehalte hoger is dan 20%. Het effect van nikkel op de spanningsintensiteit van de spanningscorrosiedrempel (105 ℃, 22% NaCl waterige oplossing) in Fe-Ni-Cr-legeringen die 16% ~ 21% chroom bevatten, wordt bestudeerd. Nikkelrijk austenitisch roestvast staal (NiASS) kan als een aparte klasse roestvast staal worden beschouwd. In feite is de weerstand tegen spanningscorrosie van bifasisch en ferrietroestvrij staal vergelijkbaar met die van bifasisch en ferrietroestvrij staal wanneer het nikkelgehalte hoger is dan 30%. Verschillende beperkte kwaliteiten nikkelrijk austenitisch roestvrij staal staan vermeld in de onderstaande tabel. De superaustenitische roestvaste staalsoorten 254SMO en 654SMO zijn speciaal ontworpen voor de olie- en gasindustrie. Typische toepassingen zijn zeewaterkoeling, pulpbleken en hydraulische en instrumentenleidingapparatuur.

 

Ni-austenitische roestvaste staalsoorten

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

SANICRO 25, een 22Cr-25Ni-legering, is ontworpen voor gebruik in ketels tot 700 °C. Het is een materiaal dat geschikt is voor oververhitters en herverwarmers vanwege de goede kruipbreuksterkte en corrosieweerstand bij hoge temperaturen. In feite is de kruipbreuksterkte van SANICRO 25 superieur aan die van de meeste austenitische roestvaste staalsoorten in het bereik van 600 ~ 750 ℃. In een zeer corrosieve zure omgeving is de Sanicro 28 doorgaans de beste keuze. Het wordt gebruikt bij boorputten met hoge intensiteit met buizen, behuizing en zuurgasvoering, en andere toepassingen zijn onder meer verwarmingstoestellen, pompsystemen en pompen en containers in natte fosforzuurfabrieken en superfosforzuurfabrieken.

Legering 800 wordt vaak gebruikt in het omgevingsbereik van 550 tot 1100 ℃, wat uitstekende kruipweerstand, goede corrosieweerstand bij hoge temperaturen en hoge temperatuursterkte van materialen vereist. Deze legeringen worden ook gebruikt in de inlaat- en uitlaatpoorten van de productie van ammoniak, methanol en civiel gas, evenals in de ovenbuizen die worden gebruikt bij de productie van vinylchloride en ethyleen. Andere toepassingen zijn onder meer warmtewisselingsbuizen en stralingsbuizen voor gefluïdiseerde verbrandingsbedden en onderdelen van warmtebehandelingsovens, zoals geluiddemperbuizen en beschermhulzen voor thermokoppels.

De 25Cr-35Ni-legering 353Ma is ontworpen voor gebruik in kraakovens en reformbuizen waar synthetische gassen worden behandeld in omgevingen waar carboneren en stikstofabsorptie potentieel problematisch zijn. Hoewel er andere alternatieven zijn die meer chroom bevatten, is 353 MA de beste keuze. Eén reden is dat het het element Ce bevat, dat helpt bij het vormen van een zeer stabiele oxidelaag aan het oppervlak.

Legering 690 bevat 60 procent nikkel en wordt voornamelijk gebruikt in de leidingen van stoomgeneratoren in kerncentrales. De bedrijfstemperatuur bedraagt 365℃, waarbij de spanningscorrosie tussen de korrels een potentieel probleem is. Onder bepaalde gebruiksomstandigheden is legering 690 vrijwel vrij van corrosie, waardoor het de voorkeurslegering is.

Het is interessant om op te merken dat nikkelrijk austenitisch roestvrij staal 254SMO ook wordt gebruikt voor kunst. Het beeldhouwwerk “God, Over the Rainbow” van Carl Milles werd in 1995 geïnstalleerd aan de zuidkust van het Nak Strand in Stockholm. Het beeldhouwwerk is ongeveer 23 meter hoog en is een beroemde schilderachtige plek waar dagelijks een groot aantal zeilers langskomt. Het omringende zeewater bevat zout, chloride veroorzaakt zeer gemakkelijk oppervlaktecorrosie, superaustenitisch roestvrij staal 254SMO met hoge sterkte is zeer geschikt voor deze omgeving.

Wanneer roestvrijstalen balgen worden gebruikt in schaalwarmtewisselaars

/in /door

De balgbuiswarmtewisselaar is een upgrade op basis van een rechte (blanke) buizenwarmtewisselaar. Het ontwerp van de top en het dal van de golf erft de voordelen van de buisvormige warmtewisselaar, zoals duurzaamheid en veiligheid, en overwint tegelijkertijd de gebreken zoals een slechte warmteoverdrachtscapaciteit en gemakkelijke schaalvergroting. Het principe is om de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt te verbeteren om het vereiste warmteoverdrachtsoppervlak te verkleinen, wat materialen kan besparen en het gewicht kan verminderen onder hetzelfde warmteoverdrachtseffect.

Omdat het balglichaam door koudpersen wordt verwerkt heldere pijp knuppel, wordt algemeen aangenomen dat het balglichaam na vorming kan worden versterkt. Het externe drukstabiliteitsexperiment laat zien dat de instabiliteit van de gegolfde warmtewisselaarbuis onder externe druk eerst optreedt in het rechte pijpgedeelte, en dat de gegolfde buis alleen instabiel zal zijn als de externe druk blijft stijgen. Dit geeft aan dat de stabiliteit van het golfprofiel beter is dan die van het rechte gedeelte en dat de kritische druk van het golfprofiel hoger is dan die van het rechte gedeelte.

Experimenten tonen aan dat de rimpel van knikvervorming optrad in het golfdal, vooral lokale enkele golfdal, over het algemeen niet meer dan twee troggen tegelijkertijd. Het laat zien dat de stabiliteit van de golftop beter is dan het dal, maar soms ook kan verschijnen het tegenovergestelde, bij het koudpersmarkeringsproces zijn zowel de trog als de wanddikte van het rechte gedeelte constant, koud nadat de buis feitelijk korter is.

Het bestaan van golfpieken en dalen in de balg vergroot het effect van radiale warmte-uitwisselingsconvectie in de buizen, zoals weergegeven in onderstaande figuur:

Radiale convectie heeft een grote invloed op de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt, wat de fundamentele reden is voor de lage prijs en het lichte gewicht van de dubbele buisplatenbalgwarmtewisselaar. Het warmtewisselingsgebied van de buis Het lichaamsoppervlak van de balg en de rechte buis is groot bij dezelfde lengte, maar deze verandering is veel kleiner dan de bijdrage van het veranderen van de coëfficiëntwaarde. Duidelijk is te zien dat de stroomsnelheid van de rechte (lichte) buis aanzienlijk wordt verminderd als deze zich dicht bij de buiswand bevindt.

De shell-warmtewisselaar met balg kan de vloeistofsnelheid en -richting constant veranderen om turbulentie te vormen in vergelijking met een warmtewisselaar met rechte buizen, waardoor warmte wordt uitgewisseld met de muur, het grenseffect dat de warmteoverdracht beïnvloedt, zal niet langer bestaan. De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt kan 2 tot 3 keer worden verhoogd, en de daadwerkelijke werking kan zelfs 5 keer worden bereikt, en het gewicht is licht, wat de reden is waarom de prijs van een balgwarmtewisselaar lager is dan die van de rechte buiswarmtewisselaar. uitwisselaar. Volgens berekening en praktijkervaring is de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt van balgen met een dikte van 1 mm 10% lager dan die van balgen met een dikte van 0,5 mm. Uit de bedrijfsgegevens van honderden balgwarmtewisselaars blijkt dat de wanddikte (bijna allemaal 0,5 mm) de belangrijkste reden is voor een werking van 10 tot 14 jaar zonder grote reparaties of schade.

Bovendien is de balgwarmtewisselaar effectief bestand tegen de impact van een waterslag. De schaal van de platenwarmtewisselaar met dubbele buizen is verbonden met een dilatatievoeg. Als het last heeft van de impact van waterslag, zal de dilatatievoeg misplaatst zijn. Dit gebeurt bij zowel balgwarmtewisselaars als bij rechte buiswarmtewisselaars, en de vervorming van de schaal kan ervoor zorgen dat de buis gaat draaien. Omdat de balg een grotere uitzettingsmarge heeft, is de elastische rekmarge groot bij het ondergaan van vervorming, dat wil zeggen dat het vermogen om instabiliteit te weerstaan in dit geval sterk is. Maar in ieder geval kan tijdens het installatieproces het optreden van waterslag worden voorkomen door het gebruik van een hoekventiel, vertragingsschakelaar en andere maatregelen.

Voordelen van een roestvrijstalen balgwarmtewisselaar

  • Hoge warmteoverdrachtsefficiëntie

Het speciale top- en trogontwerp van de balg zorgt ervoor dat de vloeistof stroomt vanwege de voortdurende mutatie van het binnen- en buitengedeelte van de buis, waardoor een sterke turbulentie ontstaat. Zelfs bij een zeer klein debiet kan de vloeistof binnen en buiten de buis een sterke verstoring vormen, waardoor de warmteoverdrachtscoëfficiënt van de warmtewisselaarbuis aanzienlijk verbetert. De warmteoverdrachtscoëfficiënt is 2 tot 3 keer hoger dan die van de traditionele buizenwarmtewisselaar.

  • Geen schaling en blokkering

Het medium binnen en buiten de balg bevindt zich altijd in een zeer turbulente toestand, waardoor de vaste deeltjes in het medium moeilijk kalkaanslag kunnen afzetten; Aan de andere kant, beïnvloed door het temperatuurverschil van het medium, zal er een spoor van axiale uitzettingsvervorming optreden, de kromming zal vaak veranderen, de vuil- en warmte-uitwisselingsbuis zal een grote trekkracht produceren, zelfs als er kalkkalm is, zal deze daarom breken automatisch uitgeschakeld, zodat de warmtewisselaar altijd een duurzame, betere warmteoverdrachtsprestatie heeft behouden.

  • Automatische compensatie

De speciale structuur en vorm van balgen kan de thermische spanning onder verhitting effectief verminderen zonder dilatatievoegen toe te voegen, waardoor de structuur van producten wordt vereenvoudigd en de betrouwbaarheid van producten wordt verbeterd.

  • Lange levensduur

Het axiale uitzettingsvermogen is verbeterd, wat de temperatuurverschilspanning effectief vermindert en zich kan aanpassen aan het grote temperatuurverschil en drukverandering, zodat er geen lekkage zal optreden als gevolg van het scheuren van de pijpmond. De verbinding tussen de keerplaat en de balg verlengt de levensduur van de warmtewisselaar.

 

Hoe beïnvloedt de stikstof 316LN roestvrij staal?

/in /door

316LN is de versie met stikstoftoevoeging, gebaseerd op 316L staal (0,06% ~ 0,08%), zodat het dezelfde kenmerken heeft als 316L, is gebruikt bij de vervaardiging van structurele componenten op hoge temperatuur in een snelle kweekreactor (FBRS). Het verminderen van het koolstofgehalte vermindert de gevoeligheid voor spanningscorrosiescheuren als gevolg van lassen in daaropvolgende corrosieve omgevingen aanzienlijk. De interactie tussen kruip, lage cyclusvermoeidheid en kruip-vermoeidheid zijn de belangrijkste overwegingen voor FBRS-componenten. De hoge temperatuursterkte van 316L roestvrij staal kan worden verbeterd tot 316 roestvrij staal door 0,06% ~ 0,08% N te legeren. De invloed van een stikstofgehalte hoger dan 0,08% op de mechanische eigenschappen van 316L roestvrij staal bij hoge temperatuur zal in dit artikel worden besproken.

 

Chemische samenstelling van 316LN roestvrij staal

Oven N C Mn Cr ma Ni Si S P Fe
Normen 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 –

Deze vier batches 316LN roestvrij staal met een stikstofgehalte van 0,07%, 0,11%, 0,14% en 0,22%, en een koolstofgehalte van 0,03%, werden getest om de effecten van stikstof op trek, kruip, lage-cyclusvermoeidheid en kruip te bestuderen. -vermoeidheidseigenschappen van 316LN roestvrij staal. Het doel van dit experiment is het vinden van het optimale stikstofgehalte om de beste combinatie van trek-, kruip- en lage cyclusvermoeiingseigenschappen te verkrijgen. De experimentele resultaten laten zien dat stikstof de treksterkte, kruip- en vermoeiingssterkte van austenitisch roestvast staal kan verbeteren. De redenen voor de toename in sterkte zijn onder meer oplossingsverbetering, verminderde stapelfoutenergie (SFE), precipitatieharding, vorming van composieten (interstitiële opgeloste stoffen), atomaire segregatie en geordende verharding. Vanwege hun verschillende elektronenuitwisselingseigenschappen heeft de opgeloste stikstof in austenitisch roestvast staal een groter expansievolume dan koolstof.

Naast de elastische interactie tussen stikstof en dislocatie beïnvloedt ook de elektrostatische interstitiële dislocatie-interactie de sterkte. Dislocatiekernen worden gekenmerkt door het ontbreken van vrije elektronen, waardoor ze een positieve lading hebben. De stikstofatomen in austenitisch roestvast staal zijn negatief geladen vanwege de positie van vrije elektronen nabij de stikstofatomen en de elektrostatische interactie tussen de dislocaties en de stikstofatomen.

De effectieve bindingsenergie tussen het stikstofatoom en de dislocatie neemt toe met de toename van het stikstofgehalte in austenitisch staal, maar de correlatie is niet duidelijk voor koolstof. In austenitische staalsoorten heeft interstitiële stikstof een wisselwerking met substituentelementen en heeft de neiging interstitiële atomaire substituentsamenstellingen te vormen. De verbinding bindt zich gemakkelijk aan elementen links van Fe in het periodiek systeem, zoals Mn, Cr, Ti en V. Er is een sterke correlatie tussen de eigenschappen van interatomaire binding (dat wil zeggen oriëntatie versus onoriëntatie) en de nabijheid van aangrenzende atomen in een meercomponentenlegeringssysteem. Binding tussen metaalatomen vergemakkelijkt het ordenen op korte afstand, wat de binding is van atomen van verschillende elementen. Interatomaire polarisatie vergemakkelijkt de uitwisseling van covalente elektronen, de binding tussen atomen van hetzelfde element. Koolstof bevordert de aggregatie van substitutieatomen in de op ijzer gebaseerde vaste oplossing, terwijl stikstof het bestellen op korte afstand vergemakkelijkt.

Over het algemeen zijn de vloeigrens (YS) en de ultieme treksterkte (UTS) van 316L roestvrij staal wordt aanzienlijk verbeterd door het legeren van 0,07% ~ 0,22% stikstof. De toename in sterkte werd waargenomen bij alle tests in het temperatuurbereik van 300 ~ 1123K. Dynamische spanningsveroudering werd waargenomen binnen een beperkt temperatuurbereik. Het temperatuurbereik van dynamische spanningsveroudering (DSA) neemt af met de toename van het stikstofgehalte.