Aço inoxidável de alta resistência usado em aplicações de aeronaves

Normalmente chamamos de resistência à tração superior a 800 MPa, resistência ao escoamento superior a 500 MPa, o aço inoxidável é aço inoxidável de alta resistência, resistência ao escoamento superior a 1380 MPa, o aço inoxidável é chamado de aço inoxidável de ultra alta resistência. O desenvolvimento da indústria da aviação provou que a melhoria do desempenho das aeronaves e dos motores aeronáuticos depende em grande parte dos materiais metálicos. Devido à alta resistência, alta tenacidade, alta resistência à corrosão e boa resistência ao impacto do aço, alguns componentes estruturais importantes da aeronave, como trem de pouso, viga, juntas de alta tensão, fixadores e outros aços inoxidáveis ​​de alta resistência ainda são usados.

O aço inoxidável de alta resistência inclui principalmente aço inoxidável de endurecimento por precipitação de martensita e aço inoxidável de endurecimento por precipitação de Austenita. A resistência do aço inoxidável de endurecimento por precipitação de martensita é alcançada por transformação de martensita e tratamento de endurecimento por precipitação, a vantagem é de alta resistência, ao mesmo tempo devido ao baixo carbono, alto cromo, alto molibdênio e / ou alto cobre, sua resistência à corrosão geralmente não é menos de aço inoxidável austenítico 18Cr-8Ni; Corte livre, boa capacidade de soldagem, não precisa de recozimento local após a soldagem, o processo de tratamento térmico é relativamente simples. A principal desvantagem é que mesmo no estado recozido, sua estrutura ainda é martensita de baixo carbono, por isso é difícil realizar trabalhos a frio de deformação profunda. O tipo de aço típico é 17-4PH e PH13-8Mo, usado para a fabricação de componentes de rolamentos resistentes à corrosão de alta resistência, como peças de rolamentos de motor, fixadores, etc. trabalhando a 400 ℃. PH13-8Mo é amplamente utilizado em peças estruturais de média temperatura resistentes à corrosão de rolamentos aeronáuticos.

O aço inoxidável semiaustenita endurecido por precipitação pode ser usinado, deformado a frio e soldado no estado de austenita e, em seguida, a transformação da martensita e o endurecimento por precipitação podem ser controlados ajustando o envelhecimento para obter diferentes resistências e coordenação de tenacidade. O aço tem boa resistência à corrosão e resistência térmica, especialmente resistência à corrosão sob tensão, e é especialmente adequado para a fabricação de peças usadas abaixo de 540 ℃. A desvantagem é que o processo de tratamento térmico é complexo, os requisitos de controle de temperatura do tratamento térmico são muito precisos (± 5 ℃); A tendência de endurecimento por trabalho do aço é grande, e muitos tempos de recozimento intermediários são freqüentemente necessários para trabalho a frio de deformação profunda. Graus típicos são 17-7PH, PH15-7Mo, etc. Este tipo de aço é usado principalmente na indústria de aviação para trabalhar a 400 ℃ abaixo da estrutura de rolamento de corrosão, como todos os tipos de tubos, juntas de tubos, molas, fixadores, etc.

 

Trem de pouso de aeronaves

Os materiais usados ​​para a construção do trem de pouso da aeronave são 30CrMnSiNi2A, 4340, 300M, Aermet100 e outros trens de pouso e fixadores com requisitos mais elevados são feitos principalmente de aço inoxidável endurecido por precipitação, como 17-4PH para o trem de pouso de aeronaves F-15, 15-5pH para o trem de pouso de aeronaves B-767. O aço PH13-8mo tem potencial para substituir o 17-4PH, 15-5PH, 17-7PH, PH15-7Mo e outros aços devido à sua melhor resistência à corrosão sob tensão do que o aço inoxidável endurecido por precipitação do mesmo tipo.

O rumo do avião

A empresa alemã FAG desenvolveu o aço inoxidável com martensita com adição de nitrogênio Cronidur30 (0.31% C-0.38% N-15% Cr-L% Mo), que é produzido pelo processo PESR de refusão por eletroescória sob atmosfera de nitrogênio de alta pressão. É um aço inoxidável de alta temperatura com alto nitrogênio completamente endurecido, que é mais resistente à corrosão do que o SUS440. Não é adequado para alto valor de DN (D: diâmetro interno do rolamento / mm, N: rotação do eixo / arin) por causa de suas características de tipo de endurecimento total, o mesmo Cronidur30 pode satisfazer a tensão compressiva residual e o valor de tenacidade à fratura de DN4 milhões em ao mesmo tempo por meio de têmpera de alta frequência. Mas a temperatura de têmpera é inferior a 15 ° ℃, não pode suportar o aumento da temperatura do mancal causado por choque térmico após o desligamento do motor.

Componentes estruturais de mancal de aeronaves

Aço inoxidável de alta resistência na estrutura de sustentação da aeronave é principalmente 15-5PH, 17-4PH, PH13-8Mo, etc., incluindo trava da tampa da escotilha, parafuso de alta resistência, mola e outras peças. As aeronaves civis usam aço inoxidável de alta resistência para longarinas, como aço 15-5PH para Boeing 737-600 longarinas; Tipo A340-300 asa SPAR PH13-8Mo aço. Ph13-8Mo é usado para peças que requerem alta resistência e tenacidade, especialmente para desempenho transversal, como estruturas da fuselagem. Mais recentemente, o Custom465 foi testado devido à maior tenacidade e resistência à corrosão sob tensão. Custom465 foi desenvolvido por Carpenter com base em Custom450 e Custom455 para a fabricação de guias de flap de aeronaves, guias de slat, transmissões, suportes de motor, etc. O aço está atualmente incluído nas especificações técnicas MMPDS-02, AMS5936 e ASTM A564. O aço inoxidável HSL180 de alta resistência (0.21C-12.5Cr-1.0Ni-15.5Co-2.0Mo) é usado para fabricar a estrutura da aeronave, que tem a mesma resistência de 1800MPa que o aço de baixa liga como 4340 e a mesma resistência à corrosão e tenacidade como aço inoxidável endurecido por precipitação, como SUS630.

 

Por que o aço inoxidável duplex é usado em sistemas de refrigeração de água de usinas nucleares?

Como fonte de energia limpa, a energia nuclear é um dos principais contribuintes para a redução das emissões de carbono em todo o mundo. O sistema de tubulação de água de resfriamento é a chave para a operação segura de uma usina nuclear. Consiste em milhares de metros de tubos de vários diâmetros e tamanhos. Ele fornece um suprimento de água confiável para o resfriamento dos equipamentos da planta. O sistema de tubulação não segura deve fornecer água de resfriamento suficiente para resfriar a planta, enquanto o sistema de segurança deve fornecer água de resfriamento suficiente para colocar o reator sob controle e desligá-lo com segurança em caso de emergência.

Esses materiais de tubos devem ser resistentes à corrosão da água de resfriamento durante toda a vida útil do equipamento. Dependendo da localização da planta, o tipo de água de resfriamento pode variar de água doce relativamente limpa a água do mar contaminada. A experiência tem mostrado que, à medida que os sistemas envelhecem, uma variedade de problemas de corrosão e graus variados de corrosão podem ocorrer, danificando o sistema e impedindo-o de fornecer a água de resfriamento necessária.

Problemas com a tubulação de água de resfriamento geralmente envolvem materiais e suas interações com a água de resfriamento. Vazamento de incrustação (obstrução) e corrosão do sistema são os problemas mais comuns, incluindo acúmulo de sedimentos, fixação biológica marinha (bioincrustação), acúmulo de produtos de corrosão e bloqueio de matéria estranha. O vazamento é geralmente causado por corrosão microbiana (MIC), que é uma corrosão muito corrosiva causada por certos microrganismos na água. Esta forma de corrosão ocorre com freqüência em aço carbono e aço inoxidável de baixa liga.

O aço inoxidável há muito é considerado uma opção viável para a construção de novos sistemas de tubulação de abastecimento de água e para consertar ou substituir os sistemas existentes de aço carbono. O aço inoxidável comumente usado em soluções de atualização de tubulação é aço inoxidável 304L, 316L ou 6% -Mo. Aço inoxidável 316L e 6% Mo suas grandes diferenças em desempenho e preço. Se o meio de resfriamento for água não tratada, que é altamente corrosiva e apresenta risco de corrosão microbiana, 304L e 316L não são escolhas adequadas. Como resultado, as usinas nucleares tiveram que se atualizar para 6% de aço inoxidável ou aceitar os altos custos de manutenção dos sistemas de aço carbono. Algumas usinas nucleares ainda usam tubos de aço carbono, devido ao custo inicial mais baixo. De acordo com ASTM A240, os sistemas de tubulação de abastecimento de água industrial são frequentemente feitos de aço inoxidável abaixo:

Notas 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 /

O aço inoxidável 2205 duplex provou ser uma excelente escolha. A usina nuclear Catawba da Duke Power na Carolina do Sul é a primeira usina nuclear a usar aço inoxidável de fase dupla 2205 (UNS S32205) em seus sistemas. Este tipo contém aproximadamente 3.2% de molibdênio e tem melhor resistência à corrosão e resistência à corrosão microbiana significativamente melhor do que os aços inoxidáveis ​​304L e 316L.

A tubulação de revestimento de aço carbono na parte superficial do sistema de tubulação que transporta a água de suprimento para a torre de resfriamento do condensador principal foi substituída por tubulação de aço inoxidável 2205 duplex.

A nova substituição 2205 o tubo duplex de aço inoxidável foi instalado em 2002. O tubo tem 60 metros de comprimento, 76.2 cm e 91.4 cm de diâmetro, e a espessura da parede do tubo é de 0.95 cm. O sistema especificado de acordo com ASME B31.1 Tubulação de energia, que é um dos códigos de gerenciamento para o uso seguro de sistemas de tubulação de usinas de energia e é amplamente utilizado no mundo. Após 500 dias de serviço, o sistema foi completamente inspecionado. Nenhuma escamação ou corrosão foi encontrada durante a inspeção. O aço inoxidável duplex 2205 teve um desempenho muito bom. A tubulação de aço inoxidável 2205 tem apresentado um bom desempenho por mais de uma década desde sua instalação. Com base nesta experiência, Duke Power usou Tubos de aço inoxidável 2205 duplex em outras partes de seu sistema.

Interno do tubo 2205 após 500 dias de uso.

 

Os projetistas de sistemas de água de usinas nucleares agora têm mais uma opção quando se trata de escolher materiais de tubulação para água de resfriamento resistente à corrosão. A aplicação bem-sucedida do aço inoxidável duplex 2205 pode reduzir os custos de manutenção, reduzir o tempo de inatividade e garantir a segurança da operação das usinas nucleares.

O que é DSS?

DSS, a abreviatura de aço inoxidável Duplex, é uma classificação de aços inoxidáveis ​​compostos de dois aços com o centro composto de austenitizar ou férrico. Também são conhecidos como aços duplex, pois sua estrutura química apresenta duas fases distintas, ambas geralmente representadas por martensita, respectivamente. Esses aços são muito úteis em aplicações que requerem extrema tenacidade, uma vez que as duas fases podem ser aplicadas juntas em altas temperaturas e pressões. O aço inoxidável duplex é capaz de obter dureza suficiente nas fases austenítica e martensita devido à presença de quantidades significativas de austenita residual. Os graus DSS comumente usados ​​são S31803, S32750 e SS32550.

Os graus de aço inoxidável duplex

para cada ocasião UNS Suécia Alemão França Japão
Baixa liga UN23 (SAF2304) SS232 (SAF2304) W.Nr.1.4362 UR35N DP11
Liga média UNS S31500

UNS S31803

SS2376 (3RE60)

SS2377 (SAF2205)

W.Nr.1.4417

W.Nr.1.4462

UR45N DP1

DP8

Alta liga UNS S32900

UNS S31260

SS2324 (10RE51) W.Nr.1.4460

W.Nr.1.4501

  329J1

329J2L

Superdúplex UNS S32750

UNS S32550

SS2328 (SAF2507) W.Nr.1.4410

W.Nr.1.4507

UR47N +

UR52N +

 

 

Além da própria liga, outro fator importante que contribui para sua resistência à corrosão é o teor de níquel. O níquel é comumente encontrado em porcentagens mais altas na maioria das ligas, o que o torna um componente extremamente útil. Em comparação com o níquel, que é frequentemente usado em ligas de alto desempenho por sua condutividade elétrica e capacidade de formar ligas de boa qualidade, o níquel não é tão frequentemente usado na fabricação de aço inoxidável duplex de alta qualidade. Um dos aspectos mais interessantes das ligas de níquel é sua capacidade de resistência à corrosão, o que a torna a melhor alternativa para materiais de alto desempenho. Quando misturado com o aço, o níquel produz uma liga mais estável, o que pode aumentar a capacidade de desgaste da liga e a resistência mecânica.

Outra propriedade significativa dessa liga é sua alta resistência à expansão térmica. Ele exibe um alto nível de resistência à expansão térmica, apesar da capacidade de resistência à expansão dos aços inoxidáveis ​​austeníticos, devido às suas propriedades mecânicas superiores. Esta propriedade confere uma excelente capacidade de proteção contra corrosão, especialmente durante o ciclo de têmpera / remoção de manchas. O excelente recurso de resistência à corrosão do aço inoxidável duplex permite que ele resista a uma ampla gama de produtos químicos. Também possui altos níveis de resistência a óleos, graxas e outros líquidos com alto nível de viscosidade.

Além das características acima, o aço inoxidável duplex também é popular devido à sua alta resistência e durabilidade. Sua alta classificação de resistência de até 300 kg é possível graças à sua capacidade de fazer uso de rolos de mandril bidirecionais. É composto de uma fibra de carbono dura enrolada em tiras que são entrelaçadas em ambos os lados e formadas em uma barra com um mandril. Outra característica que o torna uma excelente liga é que sua superfície é completamente lisa, sem saliências.

Um dos fatores mais importantes que contribuem para a durabilidade dos aços inoxidáveis ​​duplex é sua baixa taxa de resistência à corrosão por pite. Esses aços apresentam uma baixa taxa de formação de grãos cristalinos dentro da liga quente. Eles podem ser usados ​​para construir estruturas grandes e pequenas em diferentes indústrias. Devido à sua resistência aos grãos cristalinos, são muito valorizados pela indústria da construção.

As propriedades mecânicas do aço inoxidável duplex oferecem uma série de benefícios que os tornam uma excelente escolha para uma ampla gama de aplicações. Essas propriedades permitem que esses aços sejam usados ​​para uma variedade de aplicações, incluindo construção de componentes de engenharia de precisão, trocadores de calor e fabricação de chapas metálicas. Algumas outras propriedades importantes deste tipo de liga incluem alta tolerância ao calor, baixa densidade e excelente resistência à corrosão. Eles também oferecem uma série de propriedades mecânicas que contribuem para as propriedades gerais da liga. Isso inclui extrema dureza, tenacidade, resistência química e resistência à fluência.

Graus de aço inoxidável austenítico de níquel

O níquel é conhecido por ser um elemento de liga caro e é essencial em algumas aplicações onde tanto a resistência à corrosão sob tensão quanto a estrutura de austenita são necessárias. Por exemplo, a resistência à fluência é importante em ambientes de alta temperatura, onde aços inoxidáveis são precisos. Semelhante aos aços inoxidáveis ​​austeníticos tradicionais, o limite duplo é uma característica significativa dos aços inoxidáveis ​​austeníticos ricos em níquel devido à menor energia de falha de empilhamento. Os aços inoxidáveis ​​austeníticos são propensos a corrosão sob tensão (SCC). No entanto, a resistência à corrosão sob tensão é muito melhorada quando o teor de níquel excede 20%. O efeito do níquel na intensidade de tensão do limite de corrosão por tensão (105 ℃, solução aquosa de NaCl a 22%) em ligas de Fe-Ni-Cr contendo 16% ~ 21% de cromo é estudado. O aço inoxidável austenítico rico em níquel (NiASS) pode ser considerado uma classe separada de aço inoxidável. Na verdade, a resistência à corrosão sob tensão dos aços inoxidáveis ​​bifásicos e ferrite é comparável à dos aços inoxidáveis ​​bifásicos e ferrite quando o teor de níquel excede 30%. Vários graus limitados de austenítico rico em níquel aços inoxidáveis estão listados na tabela abaixo. Os aços inoxidáveis ​​superausteníticos 254SMO e 654SMO são projetados especificamente para a indústria de petróleo e gás. As aplicações típicas são resfriamento com água do mar, branqueamento de celulose e equipamentos de tubulação hidráulica e de instrumentos.

 

Graus de aços inoxidáveis ​​ni-austeníticos

Liga 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
Liga 800 0.07 0.6 0.6 20.5 30.5
353MA 0.05 1.6 1.5 25 35 0.16
Liga 825 0.03 0.5 0.8 20 38.5 2.6
Liga 625 0.03 0.5 0.5 21 Bal 8.5
Liga 690 0.02 0.5 0.5 30 60
Liga 600 0.05 0.4 0.8 16.5 Bal 0.5

SANICRO 25, uma liga 22Cr-25Ni, é projetada para uso em caldeiras de até 700 ° C. É um material adequado para superaquecedores e reaquecedores devido à sua boa resistência à fratura por fluência e resistência à corrosão em alta temperatura. Na verdade, a resistência à fratura por fluência do SANICRO 25 é superior à da maioria dos aços inoxidáveis ​​austeníticos na faixa de 600 ~ 750 ℃. Em um ambiente ácido altamente corrosivo, o Sanicro 28 é geralmente a melhor escolha. É usado em poços de perfuração de alta intensidade com tubulação, revestimento e revestimento de gás ácido e outras aplicações incluem aquecedores, sistemas de bomba e bombas e contêineres em plantas úmidas de ácido fosfórico e plantas de ácido superfosfórico.

A liga 800 é frequentemente usada na faixa de ambiente de 550 a 1100 ℃, o que requer excelente resistência à fluência, boa resistência à corrosão em alta temperatura e resistência de materiais em alta temperatura. Essas ligas também são utilizadas nas portas de entrada e saída da produção de amônia, metanol e gás civil, bem como nos tubos dos fornos utilizados na produção de cloreto de vinila e etileno. Outras aplicações incluem tubos de troca de calor e tubos de radiação para leitos de combustão fluidizados e peças de fornos de tratamento térmico, como tubos silenciosos e luvas de proteção para termopares.

A liga 25Cr-35Ni 353Ma é projetada para uso em fornos de craqueamento e tubos de reforma, onde gases sintéticos são tratados em ambientes onde a cementação e a absorção de nitrogênio são potencialmente problemáticas. Embora existam outras alternativas que contenham mais cromo, 353 MA é a melhor escolha. Um dos motivos é que ele contém o elemento Ce, que ajuda a formar uma camada de óxido superficial muito estável.

A liga 690 contém 60 por cento de níquel e é usada principalmente na tubulação de geradores de vapor em usinas nucleares. A temperatura operacional é 365 ℃, na qual a rachadura de corrosão por tensão entre os grãos é um problema potencial. Sob determinadas condições de serviço, a liga 690 é quase isenta de corrosão, o que a torna a liga preferida.

É interessante notar que o aço inoxidável austenítico 254SMO rico em níquel também é usado para arte. A escultura “God, Over the Rainbow” de Carl Milles foi instalada em 1995 na costa sul de Nak Strand em Estocolmo. A escultura tem cerca de 23 metros de altura e é um famoso local panorâmico por onde passa um grande número de marinheiros todos os dias. A água do mar circundante contém sal, o cloreto é muito fácil de causar corrosão superficial, o aço inoxidável superaustenítico 254SMO de alta resistência é muito adequado para este ambiente.

Quando fole de aço inoxidável usado no trocador de calor de carcaça

O trocador de calor de tubo de fole é uma atualização baseada em um trocador de calor de tubo reto (brilhante). O desenho da crista e cavidade da onda herda as vantagens do trocador de calor tubular, como durabilidade e segurança, e ao mesmo tempo supera defeitos como baixa capacidade de transferência de calor e fácil dimensionamento. O princípio é melhorar o coeficiente total de transferência de calor de modo a reduzir a área de transferência de calor necessária, o que pode economizar materiais e reduzir o peso sob o mesmo efeito de transferência de calor.

Porque o corpo do fole é processado por prensagem a frio de tubo brilhante tarugo, geralmente acredita-se que o corpo do fole pode ser reforçado após a formação. O experimento de estabilidade de pressão externa mostra que a instabilidade do tubo corrugado de troca de calor sob pressão externa ocorre primeiro na seção de tubo reto, e o tubo corrugado será instável apenas se a pressão externa continuar a aumentar. Isso indica que a estabilidade da seção ondulada é melhor do que a da seção reta e que a pressão crítica da seção ondulada é maior do que a da seção reta.

Os experimentos mostram que a ondulação da deformação de flambagem ocorreu no vale da onda, especialmente no vale de onda única local, geralmente não mais do que dois vales de instabilidade ao mesmo tempo, isso mostra que a estabilidade da crista da onda é melhor do que o vale, mas às vezes também pode aparecer ao contrário, no processo de marcação de prensagem a frio, tanto a calha quanto a espessura da parede da seção reta são constantes, a frio depois que o tubo é realmente mais curto.

A existência de picos e vales de onda no fole aumenta o efeito da convecção de troca de calor radial nos tubos, conforme mostrado na Fig abaixo:

A convecção radial tem uma grande influência no coeficiente total de transferência de calor, que é a razão fundamental para o baixo preço e leveza do trocador de calor de fole de placa de tubo duplo. A área de troca de calor do tubo a superfície do corpo do fole e do tubo reto é grande no mesmo comprimento, mas essa alteração é muito menor do que a contribuição da alteração do valor do coeficiente. Pode ser visto claramente que a velocidade do fluxo do tubo reto (leve) é significativamente reduzida quando ele está próximo à parede do tubo.

O trocador de calor de casca com fole pode fazer com que a velocidade do fluido e a direção de mudança constante para formar turbulência em comparação com um trocador de tubo reto, fazendo com que a troca de calor com a parede, o efeito de limite que afeta a transferência de calor não exista mais. O coeficiente de transferência de calor total pode ser aumentado em 2 ~ 3 vezes, e a operação real pode até chegar a 5 vezes, e o peso é leve, razão pela qual o preço do trocador de calor de fole é menor do que o do tubo reto permutador. De acordo com cálculos e experiência prática, o coeficiente total de transferência de calor de foles de 1 mm de espessura é 10% menor do que o de foles de 0.5 mm de espessura. Os dados de operação de centenas de trocadores de calor de fole mostram que a espessura da parede (quase todos 0.5 mm) é a principal razão para a operação de 10 ~ 14 anos sem grandes reparos ou danos.

Além disso, o trocador de calor com fole pode resistir efetivamente ao impacto de um martelo de água. A carcaça do trocador de calor de placa de tubo duplo é conectada a uma junta de expansão. Se sofrer o impacto do golpe de aríete, a junta de dilatação ficará mal colocada. Isso acontece com trocadores de calor de fole e tubo reto, e a deformação da carcaça pode fazer com que o tubo torça. Como o fole tem maior margem de expansão, a margem elástica de deformação é grande ao sofrer deformação, ou seja, a capacidade de resistir à instabilidade é forte neste caso. Mas em qualquer caso, no processo de instalação para evitar a ocorrência de golpe de aríete, pode ser tomada através do uso de válvula de assento angular, interruptor de retardo e outras medidas.

Vantagens do trocador de calor de fole de aço inoxidável

  • Alta eficiência de transferência de calor

O design especial da crista e canal do fole faz com que o fluido flua por causa da mutação contínua da seção interna e externa do tubo para formar uma forte turbulência. Mesmo no caso de uma taxa de fluxo muito pequena, o fluido pode formar uma forte perturbação dentro e fora do tubo, o que melhora muito o coeficiente de transferência de calor do tubo de troca de calor. O coeficiente de transferência de calor é 2 ~ 3 vezes maior do que o trocador de calor de tubo tradicional.

  • Sem dimensionamento e bloqueio

O meio dentro e fora do fole está sempre em um estado altamente turbulento, o que torna as partículas sólidas na escala meio-difícil de depositar; Por outro lado, afetado pela diferença de temperatura do meio irá produzir um traço de deformação de expansão axial, a curvatura irá mudar frequentemente, a sujeira e o tubo de troca de calor irão produzir uma grande força de tração, mesmo se houver escala calma irá quebrar desligado automaticamente, para que o trocador de calor sempre mantenha um desempenho de transferência de calor melhor e duradouro.

  • Compensação automática

A estrutura especial e a forma dos foles podem reduzir efetivamente o estresse térmico sob a condição de serem aquecidos sem adicionar juntas de dilatação, simplificando assim a estrutura dos produtos e melhorando a confiabilidade dos produtos.

  • Longa vida útil

A capacidade de expansão axial é aprimorada, o que reduz efetivamente o estresse da diferença de temperatura e pode se adaptar à grande diferença de temperatura e mudança de pressão, de modo que não haverá vazamento causado pela ruptura da boca do tubo. A conexão entre a placa defletora e o fole prolonga a vida útil do trocador de calor.

 

Como o nitrogênio afeta o aço inoxidável 316LN?

316LN é a versão de adição de nitrogênio baseada em aço 316L (0.06% ~ 0.08%), de forma que possui as mesmas características do 316L, tem sido utilizado na fabricação de componentes estruturais de alta temperatura em reator reprodutor rápido (FBRS). A redução do teor de carbono reduz bastante a suscetibilidade à corrosão sob tensão devido à soldagem em ambientes corrosivos subsequentes. A fluência, fadiga de baixo ciclo e interação de fluência-fadiga são as considerações mais importantes para os componentes FBRS. A força de alta temperatura de aço inoxidável 316L pode ser melhorado para aço inoxidável 316 por liga de 0.06% ~ 0.08% N. A influência do teor de nitrogênio superior a 0.08% nas propriedades mecânicas do aço inoxidável 316L em alta temperatura será discutida neste artigo.

 

Composição química do aço inoxidável 316LN

Fornalha N C Mn Cr Mo Ni Si S P Fe
Standards 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 -

Esses quatro lotes de aço inoxidável 316LN com teor de nitrogênio de 0.07%, 0.11%, 0.14% e 0.22% e teor de carbono de 0.03% foram testados para estudar os efeitos do nitrogênio na tração, fluência, fadiga de baixo ciclo e fluência - Propriedades de fadiga do aço inoxidável 316LN. O objetivo deste experimento é encontrar o teor de nitrogênio ideal para obter a melhor combinação de propriedades de tração, fluência e fadiga de baixo ciclo. Os resultados experimentais mostram que o nitrogênio pode melhorar a resistência à tração, fluência e fadiga de aços inoxidáveis ​​austeníticos. As razões para o aumento na resistência incluem aprimoramento de solução, energia de falha de empilhamento reduzida (SFE), endurecimento por precipitação, formação de compósitos (solutos intersticiais), segregação atômica e endurecimento ordenado. Devido às suas diferentes propriedades de troca de elétrons, o nitrogênio dissolvido no aço inoxidável austenítico tem um volume de expansão maior do que o carbono.

Além da interação elástica entre o nitrogênio e o deslocamento, a interação do deslocamento intersticial eletrostático também influencia a força. Os núcleos de deslocamento são caracterizados pela falta de elétrons livres, o que significa que têm carga positiva. Os átomos de nitrogênio nos aços inoxidáveis ​​austeníticos são carregados negativamente devido à posição dos elétrons livres perto dos átomos de nitrogênio e à interação eletrostática entre os deslocamentos e os átomos de nitrogênio.

A energia de ligação efetiva entre o átomo de nitrogênio e o deslocamento aumenta com o aumento do teor de nitrogênio no aço austenítico, mas a correlação não é óbvia para o carbono. Nos aços austeníticos, o nitrogênio intersticial interage com os elementos substituintes e tende a formar composições atômicas substituintes intersticiais. O composto se liga facilmente a elementos à esquerda de Fe na tabela periódica, como Mn, Cr, Ti e V. Há uma forte correlação entre as propriedades de ligação interatômica (ou seja, orientação versus desorientação) e a proximidade de átomos em um sistema de liga multicomponente. A ligação entre átomos de metal facilita a ordenação de curto alcance, que é a ligação de átomos de diferentes elementos. A polarização interatômica facilita a troca de elétrons covalentes, a ligação entre átomos de um mesmo elemento. O carbono promove a agregação de átomos de substituição na solução sólida à base de ferro, enquanto o nitrogênio facilita o ordenamento de curto alcance.

Em geral, a resistência ao escoamento (YS) e a resistência à tração final (UTS) de 316L o aço inoxidável é significativamente melhorado pela liga de 0.07% a 0.22% de nitrogênio. O aumento da resistência foi observado em todos os testes na faixa de temperatura de 300 ~ 1123K. O envelhecimento dinâmico da deformação foi observado dentro de uma faixa de temperatura limitada. A faixa de temperatura do envelhecimento dinâmico de deformação (DSA) diminui com o aumento do teor de nitrogênio.