Thép không gỉ độ bền cao được sử dụng trong các ứng dụng máy bay

/in /by

Chúng ta thường gọi cường độ kéo cao hơn 800MPa, cường độ chảy cao hơn 500MPa thép không gỉ là thép không gỉ cường độ cao, cường độ chảy cao hơn 1380MPa thép không gỉ được gọi là thép không gỉ cường độ siêu cao. Sự phát triển của ngành công nghiệp hàng không đã chứng minh rằng việc cải thiện hiệu suất của máy bay và động cơ hàng không phụ thuộc phần lớn vào vật liệu kim loại. Do thép có độ bền cao, độ dẻo dai cao, khả năng chống nứt do ăn mòn do ứng suất cao và khả năng chịu va đập tốt của thép, một số thành phần cấu trúc chính của máy bay như càng hạ cánh, dầm, khớp ứng suất cao, ốc vít và thép không gỉ cường độ cao khác vẫn được sử dụng.

Thép không gỉ cường độ cao chủ yếu bao gồm thép không gỉ kết tủa Martensite làm cứng thép không gỉ và thép không gỉ làm cứng kết tủa Austenite. Độ bền của thép không gỉ làm cứng kết tủa mactenxit đạt được bằng cách chuyển đổi mactenxit và xử lý làm cứng kết tủa, ưu điểm là độ bền cao, đồng thời do cacbon thấp, crom cao, molypden cao và / hoặc đồng cao, khả năng chống ăn mòn của nó nói chung là không thép không gỉ Austenit nhỏ hơn 18Cr-8Ni; Cắt tự do, khả năng hàn tốt, không cần ủ cục bộ sau khi hàn, quá trình xử lý nhiệt tương đối đơn giản. Nhược điểm chính là ngay cả ở trạng thái ủ, cấu trúc của nó vẫn là mactenxit cacbon thấp, do đó khó thực hiện gia công nguội biến dạng sâu. Loại thép điển hình là 17-4PH và PH13-8Mo, được sử dụng để sản xuất các bộ phận chịu lực chống ăn mòn có độ bền cao, chẳng hạn như bộ phận ổ trục động cơ, ốc vít, v.v. làm việc ở 400 ℃. PH13-8Mo được sử dụng rộng rãi trong các bộ phận kết cấu chịu nhiệt độ trung bình chịu ăn mòn hàng không.

Thép không gỉ cứng kết tủa bán Austenite có thể được gia công, biến dạng nguội và hàn ở trạng thái Austenite, và sau đó, sự biến đổi mactenxit và độ cứng kết tủa có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh lão hóa để có được các cường độ và độ bền khác nhau. Thép có khả năng chống ăn mòn và độ bền nhiệt tốt, đặc biệt là khả năng chống ăn mòn do ứng suất, và đặc biệt thích hợp để sản xuất các bộ phận được sử dụng dưới 540 ℃. Nhược điểm là quá trình xử lý nhiệt phức tạp, yêu cầu kiểm soát nhiệt độ nhiệt luyện rất chính xác (± 5 ℃); Xu hướng gia công cứng của thép là lớn, và thường cần nhiều lần ủ trung gian để gia công nguội biến dạng sâu. Các lớp điển hình là 17-7PH, PH15-7Mo, v.v. Loại thép này chủ yếu được sử dụng trong ngành hàng không để làm việc ở nhiệt độ 400 ℃ dưới kết cấu chịu ăn mòn, chẳng hạn như các loại ống, khớp nối ống, lò xo, ốc vít, v.v.

 

Thiết bị hạ cánh máy bay

Các vật liệu được sử dụng để chế tạo thiết bị hạ cánh của máy bay là 30CrMnSiNi2A, 4340, 300M, Aermet100 và các thiết bị hạ cánh và dây buộc máy bay khác có yêu cầu cao hơn hầu hết được làm bằng thép không gỉ cứng kết tủa, chẳng hạn như 17-4PH đối với bộ hạ cánh của máy bay F-15, 15-5pH đối với bộ hạ cánh của máy bay B-767. Thép PH13-8mo có khả năng thay thế 17-4PH, 15-5PH, 17-7PH, PH15-7Mo và các loại thép khác do khả năng chống ăn mòn ứng suất tốt hơn thép không gỉ cứng kết tủa cùng cấp.

Máy bay mang

Công ty FAG của Đức đã phát triển thép không gỉ martensite được bổ sung nitơ Cronidur30 (0.31% C-0.38% N-15% Cr-L% Mo), được sản xuất bằng quy trình PESR nấu chảy lại xỉ điện tử trong môi trường nitơ áp suất cao. Nó là thép không gỉ ở nhiệt độ cao với nitơ cao hoàn toàn cứng, có khả năng chống ăn mòn cao hơn SUS440. Nó không phù hợp với giá trị DN cao (D: đường kính trong vòng bi / mm, N: vòng quay trục / arin) vì đặc tính của loại cứng hoàn toàn, Cronidur30 tương tự có thể đáp ứng ứng suất nén dư và giá trị độ dai đứt gãy là DN4 triệu tại đồng thời thông qua quá trình dập tắt tần số cao. Nhưng nhiệt độ ủ thấp hơn 15O ℃, nó không thể chịu được sự gia tăng nhiệt độ ổ trục do sốc nhiệt sau khi động cơ tắt máy.

Các thành phần cấu trúc mang máy bay

Thép không gỉ có độ bền cao trong cấu trúc chịu lực của máy bay là chủ yếu 15-5PH, 17-4PH, PH13-8Mo, v.v., bao gồm chốt nắp sập, bu lông độ bền cao, lò xo và các bộ phận khác. Máy bay dân dụng sử dụng thép không gỉ có độ bền cao như thép không gỉ cho các sải cánh, chẳng hạn như thép 15-5PH cho các sải cánh của Boeing 737-600; Loại A340-300 cánh SPAR PH13-8Mo thép. Ph13-8Mo được sử dụng cho các bộ phận yêu cầu độ bền và độ dẻo dai cao, đặc biệt là cho hiệu suất ngang, chẳng hạn như khung thân máy bay. Gần đây, Custom465 đã được thử nghiệm do tăng độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn do ứng suất. Custom465 được Carpenter phát triển trên cơ sở Custom450 và Custom455 để sản xuất thanh dẫn hướng cánh máy bay, thanh dẫn hướng slat, hộp số, giá đỡ động cơ, v.v. Thép hiện có trong các thông số kỹ thuật MMPDS-02, AMS5936 và ASTM A564. Thép không gỉ có độ bền cao HSL180 (0.21C-12.5Cr-1.0Ni-15.5Co-2.0Mo) được sử dụng để sản xuất cấu trúc máy bay, có cùng độ bền 1800MPa với thép hợp kim thấp như 4340 và cùng khả năng chống ăn mòn và độ dẻo dai như thép không gỉ cứng kết tủa như SUS630.

 

Tại sao thép không gỉ duplex được sử dụng trong hệ thống nước làm mát nhà máy điện hạt nhân?

/in /by

Là một nguồn năng lượng sạch, năng lượng hạt nhân góp phần lớn vào việc giảm lượng khí thải carbon trên toàn thế giới. Hệ thống đường ống nước làm mát là chìa khóa cho sự vận hành an toàn của nhà máy điện hạt nhân. Nó bao gồm hàng nghìn feet đường ống với nhiều đường kính và kích cỡ khác nhau. Nó cung cấp một nguồn cung cấp nước đáng tin cậy để làm mát các thiết bị của nhà máy. Hệ thống đường ống không an toàn phải cung cấp đủ nước làm mát để làm mát nhà máy, trong khi hệ thống an toàn phải cung cấp đủ nước làm mát để đưa lò phản ứng vào tầm kiểm soát và ngắt an toàn trong trường hợp khẩn cấp.

Các vật liệu ống này phải có khả năng chống lại sự ăn mòn của nước làm mát trong suốt thời gian sử dụng của thiết bị. Tùy thuộc vào vị trí của nhà máy, loại nước làm mát có thể từ nước ngọt tương đối sạch đến nước biển bị ô nhiễm. Kinh nghiệm cho thấy rằng khi hệ thống già đi, một loạt các vấn đề ăn mòn và mức độ ăn mòn khác nhau có thể xảy ra, làm hỏng hệ thống và ngăn hệ thống cung cấp nước làm mát cần thiết.

Các vấn đề với đường ống nước làm mát thường liên quan đến vật liệu và sự tương tác của chúng với nước làm mát. Rò rỉ do tắc nghẽn (tắc nghẽn) và ăn mòn hệ thống là những vấn đề phổ biến nhất, bao gồm tích tụ trầm tích, gắn kết sinh học biển (sinh học), tích tụ các sản phẩm ăn mòn và tắc nghẽn vật chất lạ. Rò rỉ thường do ăn mòn vi sinh vật (MIC), là hiện tượng ăn mòn rất mạnh do một số vi sinh vật trong nước gây ra. Dạng ăn mòn này thường xuyên xảy ra ở thép cacbon và thép không gỉ hợp kim thấp.

Thép không gỉ từ lâu đã được coi là một lựa chọn khả thi để xây dựng các hệ thống đường ống cấp nước mới và để sửa chữa hoặc thay thế các hệ thống thép cacbon hiện có. Thép không gỉ thường được sử dụng trong các giải pháp nâng cấp đường ống là 304L, 316L hoặc thép không gỉ 6% -Mo. Thép không gỉ 316L và 6% Mo có sự khác biệt lớn về hiệu suất và giá cả. Nếu môi chất làm mát là nước chưa qua xử lý, có tính ăn mòn cao và có nguy cơ ăn mòn vi sinh vật, thì 304L và 316L không phải là lựa chọn phù hợp. Do đó, các nhà máy hạt nhân đã phải nâng cấp lên thép không gỉ 6% -Mo hoặc chấp nhận chi phí bảo trì cao của hệ thống thép carbon. Một số nhà máy điện hạt nhân vẫn sử dụng ống thép carbon lót vì chi phí ban đầu thấp hơn. Theo tiêu chuẩn ASTM A240 ， Hệ thống đường ống cấp nước công nghiệp thường được làm bằng thép không gỉ dưới đây:

các lớp 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% tháng Sự Kiện 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 /

Thép không gỉ duplex 2205 được chứng minh là một sự lựa chọn tuyệt vời. Nhà máy điện hạt nhân Catawba của Duke Power ở Nam Carolina là nhà máy điện hạt nhân đầu tiên sử dụng thép không gỉ hai pha 2205 (UNS S32205) trong hệ thống của mình. Lớp này chứa khoảng 3.2% molypden và đã cải thiện khả năng chống ăn mòn và chống ăn mòn vi sinh vật tốt hơn đáng kể so với thép không gỉ 304L và 316L.

Đường ống lót bằng thép cacbon trên phần ngầm của hệ thống đường ống dẫn nước cấp đến tháp giải nhiệt của bình ngưng chính đã được thay thế bằng đường ống thép không gỉ song công 2205.

Thay thế mới 2205 ống thép không gỉ duplex được lắp đặt vào năm 2002. Ống dài 60 mét, đường kính 76.2 cm và 91.4 cm, và độ dày thành ống là 0.95 cm. Hệ thống được chỉ định theo tiêu chuẩn ASME B31.1 Đường ống điện, là một trong những quy tắc quản lý sử dụng an toàn hệ thống đường ống nhà máy điện và được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Sau 500 ngày sử dụng, hệ thống đã được kiểm tra kỹ lưỡng. Không có cặn hoặc ăn mòn được tìm thấy trong quá trình kiểm tra. 2205 thép không gỉ duplex hoạt động rất tốt. Đường ống thép không gỉ 2205 đã hoạt động tốt trong hơn một thập kỷ kể từ khi lắp đặt. Dựa trên kinh nghiệm này, Duke Power đã sử dụng 2205 ống thép không gỉ duplex trong các phần khác của hệ thống của nó.

Nội bộ của đường ống 2205 sau 500 ngày sử dụng.

 

Các nhà thiết kế hệ thống nước nhà máy điện hạt nhân hiện có thêm một lựa chọn khi chọn vật liệu đường ống cho nước làm mát chống ăn mòn. Việc ứng dụng thành công thép không gỉ duplex 2205 có thể giảm chi phí bảo trì, giảm thời gian chết và đảm bảo an toàn vận hành của các nhà máy điện hạt nhân.

DSS là gì?

/in /by

DSS, tên viết tắt của thép không gỉ Duplex, là một phân loại thép không gỉ bao gồm hai loại thép với trung tâm là thép Austenitize hoặc sắt. Chúng còn được gọi là thép song công vì cấu trúc hóa học của chúng có hai pha riêng biệt, cả hai pha này thường được biểu thị bằng mactenxit tương ứng. Những loại thép này rất hữu ích trong các ứng dụng đòi hỏi độ bền cực cao vì hai pha có thể được áp dụng cùng nhau ở nhiệt độ và áp suất cao. Thép không gỉ duplex có thể có đủ độ cứng trong cả pha austenit và mactenxit của nó do sự hiện diện của một lượng đáng kể austenit dư. Các cấp DSS thường được sử dụng là S31803, S32750 và SS32550.

Các lớp thép không gỉ duplex

Kiểu UNS Thụy Điển Tiếng Đức Nước pháp Nhật Bản
Hợp kim thấp UN23 （SAF2304） SS232 （SAF2304） W.Nr.1.4362 UR35N DP11
Hợp kim trung bình UNS S31500

UNS S31803

 SS2376 (3RE60)

SS2377 (SAF2205)

 W.Nr.1.4417

W.Nr.1.4462

 UR45N DP1

DP8
Hợp kim cao UNS S32900

UNS S31260

 SS2324 (10RE51) W.Nr.1.4460

W.Nr.1.4501

   329J1

329J2L
Siêu song công UNS S32750

UNS S32550

 SS2328 (SAF2507) W.Nr.1.4410

W.Nr.1.4507

 UR47N +

UR52N +

  

 

Ngoài bản thân hợp kim, một yếu tố quan trọng khác góp phần vào khả năng chống ăn mòn của nó là hàm lượng niken. Niken thường được tìm thấy với tỷ lệ phần trăm cao hơn trong hầu hết các hợp kim, điều này làm cho nó trở thành một thành phần cực kỳ hữu ích. So với niken, thường được sử dụng trong các hợp kim hiệu suất cao vì tính dẫn điện và khả năng tạo thành hợp kim chất lượng tốt, niken không được sử dụng thường xuyên trong sản xuất thép không gỉ duplex chất lượng cao. Một trong những khía cạnh thú vị nhất của hợp kim niken là khả năng chống ăn mòn của nó, điều này làm cho nó trở thành sự thay thế tốt nhất cho các vật liệu hiệu suất cao. Khi trộn với thép, niken tạo ra một hợp kim ổn định hơn, có thể làm tăng khả năng mài mòn và độ bền cơ học của hợp kim.

Một tính chất quan trọng khác của hợp kim này là khả năng chống giãn nở nhiệt cao. Nó thể hiện mức độ chống giãn nở nhiệt cao mặc dù khả năng chống giãn nở của thép không gỉ Austenit, do các đặc tính cơ học vượt trội của nó. Đặc tính này mang lại cho nó khả năng bảo vệ chống ăn mòn tuyệt vời, đặc biệt là trong chu trình ủ / tẩy vết bẩn. Tính năng chống ăn mòn tuyệt vời của thép không gỉ duplex cho phép nó chống lại nhiều loại hóa chất. Nó cũng có mức độ chống dầu, mỡ và các chất lỏng khác có độ nhớt cao.

Ngoài các tính năng trên, thép không gỉ duplex còn được ưa chuộng vì độ bền và độ bền cao. Khả năng đánh giá độ bền cao lên đến 300Kg của nó được thực hiện nhờ khả năng sử dụng các trục trục quay hai chiều. Nó bao gồm một sợi carbon cứng được cuộn thành các dải xen kẽ ở cả hai bên và được tạo thành một thanh có trục gá. Một đặc điểm nữa khiến nó trở thành một hợp kim tuyệt vời là bề mặt của nó hoàn toàn nhẵn không có đường gờ.

Một trong những yếu tố quan trọng nhất góp phần vào độ bền của thép không gỉ duplex là tỷ lệ chống ăn mòn rỗ thấp của chúng. Những loại thép này có tỷ lệ hình thành các hạt tinh thể bên trong hợp kim nóng thấp. Chúng có thể được sử dụng để xây dựng cả cấu trúc lớn và nhỏ trong các ngành công nghiệp khác nhau. Do khả năng chống lại các hạt kết tinh, chúng được đánh giá cao bởi ngành xây dựng.

Các đặc tính cơ học của thép không gỉ duplex mang lại một số lợi ích khiến chúng trở thành sự lựa chọn tuyệt vời cho một loạt các ứng dụng. Những đặc tính này cho phép những loại thép này được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm chế tạo thành phần cơ khí chính xác, bộ trao đổi nhiệt và chế tạo kim loại tấm. Một số đặc tính quan trọng khác của loại hợp kim này bao gồm khả năng chịu nhiệt cao, mật độ thấp và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Chúng cũng cung cấp một số đặc tính cơ học góp phần vào các đặc tính chung của hợp kim. Chúng bao gồm độ cứng cực cao, độ dẻo dai, khả năng chống hóa chất và chống rão.

Lớp thép không gỉ niken Austenitic

/in /by

Niken được biết đến là một nguyên tố hợp kim đắt tiền và rất cần thiết trong một số ứng dụng yêu cầu cả khả năng chống ăn mòn do ứng suất và cấu trúc austenit. Ví dụ, khả năng chống rão là quan trọng trong môi trường nhiệt độ cao, nơi Austenit thép không rỉ được cần. Tương tự như thép không gỉ Austenit truyền thống, ranh giới đôi là một đặc điểm quan trọng của thép không gỉ Austenit giàu niken vì năng lượng lỗi xếp chồng thấp hơn. Thép không gỉ Austenit dễ bị nứt do ăn mòn do ứng suất (SCC). Tuy nhiên, khả năng chống ăn mòn ứng suất được cải thiện đáng kể khi hàm lượng niken vượt quá 20%. Ảnh hưởng của niken đến cường độ ứng suất của ngưỡng ăn mòn ứng suất (105 ℃, dung dịch nước NaCl 22%) trong hợp kim Fe-Ni-Cr chứa 16% ~ 21% crom được nghiên cứu. Thép không gỉ Austenit giàu niken (NiASS) có thể được coi là một loại thép không gỉ riêng biệt. Trên thực tế, khả năng chống ăn mòn do ứng suất của thép không gỉ hai pha và ferit có thể so sánh với thép không gỉ hai pha và ferit khi hàm lượng niken vượt quá 30%. Một số cấp hạn chế của Austenit giàu niken thép không rỉ được liệt kê trong bảng dưới đây. Thép không gỉ siêu Austenit 254SMO và 654SMO được thiết kế đặc biệt cho ngành công nghiệp dầu khí. Các ứng dụng điển hình là làm mát nước biển, tẩy trắng bột giấy, và thiết bị đường ống thủy lực và dụng cụ.

 

Lớp thép không gỉ Ni-Austenitic

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

SANICRO 25, hợp kim 22Cr-25Ni, được thiết kế để sử dụng trong nồi hơi lên đến 700 ° C. Nó là vật liệu thích hợp cho bộ quá nhiệt và bộ hâm nóng do độ bền đứt gãy tốt và khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao. Trên thực tế, độ bền đứt gãy của SANICRO 25 vượt trội so với hầu hết các loại thép không gỉ Austenit trong khoảng 600 ~ 750 ℃. Trong môi trường axit có tính ăn mòn cao, The Sanicro 28 thường là lựa chọn tốt nhất. Nó được sử dụng trong Giếng khoan cường độ cao với ống, vỏ bọc và lớp lót khí axit, và các ứng dụng khác bao gồm máy sưởi, hệ thống bơm, máy bơm và thùng chứa trong nhà máy axit photphoric ướt và nhà máy axit siêu photphoric.

Hợp kim 800 thường được sử dụng trong phạm vi môi trường từ 550 đến 1100 ℃, đòi hỏi khả năng chống rão tuyệt vời, chống ăn mòn ở nhiệt độ cao tốt và độ bền nhiệt độ cao của vật liệu. Các hợp kim này cũng được sử dụng trong các cổng vào và ra của sản xuất amoniac, metanol và khí dân dụng, cũng như trong các ống lò được sử dụng trong sản xuất vinyl clorua và etylen. Các ứng dụng khác bao gồm ống trao đổi nhiệt và ống bức xạ cho giường đốt tầng sôi và các bộ phận của lò xử lý nhiệt, chẳng hạn như ống giảm thanh và ống bảo vệ cho cặp nhiệt điện.

Hợp kim 25Cr-35Ni 353Ma được thiết kế để sử dụng trong các lò nung và ống định hình, nơi xử lý khí tổng hợp trong môi trường có khả năng thấm cacbon và hấp thụ nitơ có vấn đề. Mặc dù có những lựa chọn thay thế khác chứa nhiều crôm hơn, nhưng 353 MA là lựa chọn tốt nhất. Một lý do là nó có chứa nguyên tố Ce, giúp hình thành một lớp oxit bề mặt rất ổn định.

Hợp kim 690 chứa 60% niken và được sử dụng chủ yếu trong đường ống của máy phát hơi nước trong các nhà máy điện hạt nhân. Nhiệt độ hoạt động là 365 ℃, tại đó vết nứt do ăn mòn ứng suất giữa các hạt là một vấn đề tiềm ẩn. Trong các điều kiện dịch vụ nhất định, hợp kim 690 hầu như không bị ăn mòn, làm cho nó trở thành hợp kim được ưa thích.

Điều thú vị là thép không gỉ Austenitic giàu niken 254SMO cũng được sử dụng cho nghệ thuật. Tác phẩm điêu khắc “God, Over the Rainbow” của Carl Milles được lắp đặt vào năm 1995 trên bờ biển phía nam của eo biển Nak ở Stockholm. Tác phẩm điêu khắc cao khoảng 23m và là danh lam thắng cảnh nổi tiếng nơi có lượng lớn thủy thủ qua lại hàng ngày. Nước biển xung quanh có chứa muối, clorua rất dễ gây ăn mòn bề mặt, thép không gỉ siêu Austenit 254SMO cường độ cao rất phù hợp với môi trường này.

Khi ống thổi bằng thép không gỉ được sử dụng trong bộ trao đổi nhiệt vỏ

/in /by

Bộ trao đổi nhiệt dạng ống ống thổi là một bản nâng cấp dựa trên bộ trao đổi nhiệt dạng ống thẳng (sáng). Thiết kế của đỉnh và máng sóng kế thừa những ưu điểm của dàn trao đổi nhiệt dạng ống như bền, an toàn, đồng thời khắc phục được những khuyết điểm như khả năng truyền nhiệt kém, dễ đóng cặn. Nguyên tắc là nâng cao tổng hệ số truyền nhiệt để giảm diện tích truyền nhiệt cần thiết, có thể tiết kiệm vật liệu và giảm trọng lượng dưới cùng một hiệu ứng truyền nhiệt.

Bởi vì phần thân ống thổi được xử lý bằng cách ép lạnh ống sáng phôi, người ta thường tin rằng cơ thể ống thổi có thể được tăng cường sau khi hình thành. Thí nghiệm ổn định áp suất bên ngoài cho thấy rằng sự mất ổn định của ống trao đổi nhiệt dạng sóng dưới áp suất bên ngoài xảy ra đầu tiên ở đoạn ống thẳng, và ống gấp nếp sẽ chỉ mất ổn định nếu áp suất bên ngoài tiếp tục tăng lên. Điều này chỉ ra rằng độ ổn định của mặt cắt gấp nếp tốt hơn mặt cắt thẳng và áp lực tới hạn của mặt cắt gấp nếp cao hơn mặt cắt thẳng.

Thực nghiệm cho thấy gợn sóng biến dạng vênh xảy ra trong máng sóng, đặc biệt là máng sóng đơn cục bộ, nhìn chung không quá hai đáy cùng một lúc mất ổn định, cho thấy độ ổn định của đỉnh sóng tốt hơn máng nhưng đôi khi cũng có thể xuất hiện. ngược lại, trong quá trình dập nguội, cả chiều dày máng và thành ống của tiết diện thẳng đều không đổi, nguội sau ống thực sự ngắn hơn.

Sự tồn tại của các đỉnh và đáy sóng trong ống thổi làm tăng ảnh hưởng của đối lưu trao đổi nhiệt hướng tâm trong các ống, như thể hiện trong Hình dưới đây:

Sự đối lưu hướng tâm có ảnh hưởng lớn đến tổng hệ số truyền nhiệt, đây là lý do cơ bản cho giá thành rẻ và trọng lượng nhẹ của thiết bị trao đổi nhiệt ống đôi dạng ống thổi. Khu vực trao đổi nhiệt của ống bề mặt thân của ống thổi và ống thẳng lớn ở cùng chiều dài, nhưng sự thay đổi này ít hơn nhiều so với sự đóng góp của việc thay đổi giá trị hệ số. Có thể thấy rõ rằng vận tốc dòng chảy của ống thẳng (nhẹ) giảm đi đáng kể khi nó ở sát thành ống.

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỏ có ống thổi có thể làm cho tốc độ và hướng chất lỏng thay đổi liên tục tạo thành hỗn loạn so với thiết bị trao đổi dạng ống thẳng, làm cho nhiệt trao đổi với thành ống, hiệu ứng biên ảnh hưởng đến truyền nhiệt sẽ không còn. Tổng hệ số truyền nhiệt có thể được tăng lên 2 ~ 3 lần, và hoạt động thực tế thậm chí có thể đạt 5 lần, và trọng lượng nhẹ, đó là lý do tại sao giá của thiết bị trao đổi nhiệt ống thổi thấp hơn so với ống dẫn nhiệt thẳng người trao đổi. Theo tính toán và kinh nghiệm thực tế, tổng hệ số truyền nhiệt của ống thổi dày 1 mm thấp hơn 10% so với ống thổi dày 0.5 mm. Dữ liệu hoạt động của hàng trăm thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống thổi cho thấy độ dày của thành ống (gần như tất cả là 0.5 mm) là lý do chính dẫn đến hoạt động của 10 ~ 14 năm mà không sửa chữa hoặc hư hỏng lớn.

Ngoài ra, bộ trao đổi nhiệt dạng ống thổi có thể chống lại tác động của búa nước một cách hiệu quả. Vỏ của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm ống kép được nối với một khe co giãn. Nếu nó chịu tác động của búa nước, khe co giãn sẽ bị đặt sai vị trí. Điều này xảy ra với cả ống thổi và bộ trao đổi nhiệt dạng ống thẳng, và sự biến dạng của vỏ có thể khiến ống bị xoắn. Đó là do ống thổi có biên độ giãn nở nhiều hơn, biên độ đàn hồi của biến dạng lớn khi trải qua biến dạng, nghĩa là khả năng chống mất ổn định rất mạnh trong trường hợp này. Nhưng trong mọi trường hợp, trong quá trình lắp đặt để tránh xảy ra búa nước, có thể thực hiện thông qua việc sử dụng van góc ngồi, công tắc trì hoãn và các biện pháp khác.

Ưu điểm của bộ trao đổi nhiệt vỏ dưới bằng thép không gỉ

  • Hiệu quả truyền nhiệt cao

Thiết kế đỉnh và máng đặc biệt của ống thổi làm cho chất lỏng chảy do sự đột biến liên tục của phần bên trong và bên ngoài của ống tạo thành dòng chảy hỗn loạn mạnh. Ngay cả trong trường hợp tốc độ dòng chảy rất nhỏ, chất lỏng có thể tạo thành sự xáo trộn mạnh bên trong và bên ngoài ống, điều này giúp cải thiện đáng kể hệ số truyền nhiệt của ống trao đổi nhiệt. Hệ số truyền nhiệt cao gấp 2 ~ 3 lần so với thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống truyền thống.

  • Không có quy mô và chặn

Môi trường bên trong và bên ngoài ống thổi luôn ở trạng thái hỗn loạn cao, điều này làm cho các hạt rắn ở trung bình khó lắng cặn; Mặt khác, bị ảnh hưởng bởi sự chênh lệch nhiệt độ của môi chất sẽ sinh ra dấu vết biến dạng giãn nở dọc trục, độ cong thay đổi thường xuyên, cặn bẩn và ống trao đổi nhiệt sẽ sinh ra lực kéo lớn, cho dù có bình tĩnh do đó sẽ bị gãy. tự động tắt, để bộ trao đổi nhiệt luôn duy trì hiệu suất truyền nhiệt tốt hơn lâu dài.

  • Bồi thường tự động

Cấu trúc và hình dạng đặc biệt của ống thổi có thể làm giảm hiệu quả ứng suất nhiệt trong điều kiện được nung nóng mà không cần thêm khe co giãn, do đó đơn giản hóa cấu trúc của sản phẩm và nâng cao độ tin cậy của sản phẩm.

  • Cuộc sống phục vụ lâu dài

Khả năng giãn nở dọc trục được nâng cao, giúp giảm ứng suất chênh lệch nhiệt độ một cách hiệu quả và có thể thích ứng với sự chênh lệch nhiệt độ và thay đổi áp suất lớn nên sẽ không xảy ra hiện tượng rò rỉ do vỡ miệng ống. Kết nối giữa tấm vách ngăn và ống thổi kéo dài tuổi thọ của bộ trao đổi nhiệt.

 

Nitơ ảnh hưởng đến thép không gỉ 316LN như thế nào?

/in /by

316LN là phiên bản bổ sung Nitơ dựa trên Thép 316L (0.06% ~ 0.08%), do đó nó có các đặc tính giống như 316L, đã được sử dụng trong sản xuất các thành phần cấu trúc nhiệt độ cao trong lò phản ứng giống nhanh (FBRS). Giảm hàm lượng cacbon làm giảm đáng kể tính dễ bị nứt do ứng suất ăn mòn do hàn trong môi trường ăn mòn tiếp theo. Độ mòn, độ mỏi chu kỳ thấp và sự tương tác giữa độ mòn mỏi là những cân nhắc quan trọng nhất đối với các thành phần FBRS. Sức mạnh nhiệt độ cao của thép không gỉ 316L có thể được cải thiện thành thép không gỉ 316 bằng cách hợp kim hóa 0.06% ~ 0.08% N. Ảnh hưởng của hàm lượng nitơ cao hơn 0.08% đến các tính chất cơ học của thép không gỉ 316L ở nhiệt độ cao sẽ được thảo luận trong bài báo này.

 

Thành phần hóa học của thép không gỉ 316LN

Lò nung N C Mn Cr Mo Ni Si S P Fe
Tiêu chuẩn 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 –

Bốn lô thép không gỉ 316LN với hàm lượng nitơ 0.07%, 0.11%, 0.14% và 0.22%, và hàm lượng cacbon 0.03%, đã được thử nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng của nitơ đối với độ bền kéo, độ rão, mỏi chu kỳ thấp và độ rão. - Tính chất mỏi của thép không gỉ 316LN. Mục đích của thí nghiệm này là tìm ra hàm lượng nitơ tối ưu để có được sự kết hợp tốt nhất giữa các đặc tính kéo, độ rão và độ mỏi chu kỳ thấp. Các kết quả thí nghiệm cho thấy nitơ có thể cải thiện độ bền kéo, độ dão và độ bền mỏi của thép không gỉ Austenit. Các lý do cho sự gia tăng sức mạnh bao gồm tăng cường giải pháp, giảm năng lượng lỗi xếp chồng (SFE), đông cứng kết tủa, hình thành vật liệu tổng hợp (chất hòa tan xen kẽ), phân tách nguyên tử và đông cứng theo thứ tự. Do tính chất trao đổi điện tử khác nhau, nitơ hòa tan trong thép không gỉ Austenit có thể tích giãn nở lớn hơn cacbon.

Ngoài sự tương tác đàn hồi giữa nitơ và sự trật khớp, sự tương tác giữa sự trật khớp tĩnh điện cũng ảnh hưởng đến độ bền. Các hạt nhân chuyển vị có đặc điểm là thiếu các điện tử tự do, nghĩa là chúng mang điện tích dương. Các nguyên tử nitơ trong thép không gỉ Austenit mang điện tích âm do vị trí của các điện tử tự do gần nguyên tử nitơ và tương tác tĩnh điện giữa các chỗ lệch và các nguyên tử nitơ.

Năng lượng liên kết hiệu quả giữa nguyên tử nitơ và độ lệch tăng khi hàm lượng nitơ trong thép Austenitic tăng lên, nhưng mối tương quan không rõ ràng đối với cacbon. Trong thép Austenitic, nitơ xen kẽ tương tác với các nguyên tố nhóm thế và có xu hướng tạo thành các thành phần nguyên tử nhóm thế xen kẽ. Hợp chất liên kết dễ dàng với các nguyên tố ở bên trái của Fe trong bảng tuần hoàn, chẳng hạn như Mn, Cr, Ti và V. Có mối tương quan chặt chẽ giữa các đặc tính của liên kết giữa các nguyên tử (nghĩa là, định hướng so với không định hướng) và sự gần gũi của các nguyên tử. nguyên tử trong hệ hợp kim đa thành phần. Liên kết giữa các nguyên tử kim loại tạo điều kiện thuận lợi cho trật tự trong phạm vi ngắn, là liên kết giữa các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau. Sự phân cực liên nguyên tử tạo điều kiện cho sự trao đổi các electron cộng hóa trị, sự liên kết giữa các nguyên tử của cùng một nguyên tố. Carbon thúc đẩy sự kết hợp của các nguyên tử thay thế trong dung dịch rắn dựa trên sắt, trong khi nitơ tạo điều kiện cho sự sắp xếp trong phạm vi ngắn.

Nói chung, độ bền chảy (YS) và độ bền kéo cuối cùng (UTS) của 316L thép không gỉ được cải thiện đáng kể bằng cách tạo hợp kim 0.07% ~ 0.22% nitơ. Sự gia tăng sức mạnh được quan sát thấy trong tất cả các thử nghiệm trong phạm vi nhiệt độ 300 ~ 1123K. Sự lão hóa biến dạng động được quan sát thấy trong một phạm vi nhiệt độ giới hạn. Phạm vi nhiệt độ của sự lão hóa biến dạng động (DSA) giảm khi hàm lượng nitơ tăng lên.