סגסוגת על בסיס ניקל (Incoloy 800 N08800) עמידות בסגסוגת לטמפרטורה גבוהה ועמידות בפני קורוזיה
1. הקדמה
סגסוגת Incoloy 800 היא סגסוגת על בסיס ברזל; הוא מכיל כמות גדולה של Ni, Cr וכמות קטנה של Si, Mn, Cu, Al, Ti. יש לו חוזק גבוה בטמפרטורה גבוהה, ויש לו גם עמידות טובה לחמצון, עמידות בפני קרבוריזציה ועמידות בפני חדירות. תכונות גופרית. תכולה גבוהה של Cr ו-Ni מבטיחה יציבות ארוכת טווח בסביבות קורוזיביות. צינור בנזין גולמי סדוק 800 בשימוש במפעל לעיבוד מימן במשך 150,000 שעות
(17 שנים) מאוחר יותר, הוא סבל מקורוזיה קלה בלבד ועדיין יש לו תכונות מכניות טובות.
בארצות הברית ובמדינות אחרות, Alloy 800 הפך לחומר המבני הסטנדרטי בטמפרטורה גבוהה. סגסוגת זו מתאימה באופן מושלם לשימוש במגוון רחב של תנאים, וכתוצאה מכך נעשה שימוש נרחב בחומר זה במערכות רבות בטמפרטורה גבוהה בשנים האחרונות. ההתמקדות העיקרית בארצות הברית הייתה ביישומים במערכות המרת אנרגיה מתקדמות, במיוחד כאלו הקשורות לשריפת פחם וגיזוז, עם תוצאות משתנות החל מהצלחה ועד כישלון בלתי צפוי עקב בצורת. כמעט בכל המקרים, הבעיה נובעת מקורוזיה מואצת בגופרית.
נראה שסולפידציה היא הנקודה העיקרית המגבילה את השימוש הנרחב בסגסוגת זו. התנאים לשימוש אמין בסגסוגת זו אינם ברורים עדיין. מטרת מאמר זה היא לסקור את הנתונים על ההתנהגות של Alloy 800 באטמוספרות המכילות גופרית ולהעריך את הפוטנציאל של Alloy 800 לעמוד בפני קורוזיה גופרית. יתר על כן, המגבלות מצביעות על גורמים סביבתיים וחומריים המשפיעים על ההתנהגות, כמו גם על תחומים שבהם יש צורך בעבודה נוספת.
2. נוגדי חמצון
רוב היישומים של סגסוגת Incolog 800 באטמוספרות שבהן עלולים להתרחש גופרית וקורוזיה שייכים לאחת משלוש האטמוספרות הבאות: (1) עיבוד נפט, (2) גיזוז פחם ו- (3) בעירת דלק מאובנים. ההבדל העיקרי בין כל אטמוספירה הוא פעילות החמצן, הטמפרטורה והלחץ, אך חלק ממרכיבי האטמוספירה זהים בחלקם ולא תמיד יש הבדלים ברורים. להלן תוצאות הבדיקה בעבר ובהווה של סגסוגת 800 בתחומים שונים, כולל הערכות של רצועות שימוש מוגבל הדורשות ביצועים טובים יותר.
2.1 עיבוד נפט
תנאי השימוש בתעשיית הנפט הם: טמפרטורה נמוכה, והאטמוספירה מכילה מימן, פחמימנים, תחמוצות פחמן וקיטור המכילים כמויות קטנות עד עקבות של HS. סוג זה של אווירה מכיל בדרך כלל<1% HS (generally less than 100ppm) and very low activity hydrogen, and the temperature generally does not exceed 650°C. Over the years, people have intermittently revealed the behavior of many high-temperature alloys in H2/HS environments: Such as Soreu and Hogt in 1956, Backensto et al. in 1958 and 1956, Mcoy and Hamel in 1971.
קצב הקורוזיה תלוי במידה רבה בטמפרטורה ואינו רגיש לתכולת HS וללחץ הכולל. כאשר האטמוספירה מכילה 0.02% HS, קורוזיה גופרית תתרחש בסגסוגת 800. איש עדיין לא דן בהשפעת ריכוז החמצן, אך ניתן להסיק שפעילות החמצן חייבת להיות נמוכה למדי על מנת שהגופרית יהפוך למצב יציב בשיווי משקל עם שלב הגז, כפי שהוכח מניתוח עקיפה של קרני רנטגן של תחמוצת פני השטח.
נראה כי המסקנה שמהירות הגיפור אינה רגישה לריכוז HS מורחבת למקרה של HS טהור. ברנס חקר את התגובה של סגסוגת 8 ב-HS טהור ב-101.3kPa. קצב הקורוזיה ב-593 מעלות הוא 1.194 מ"מ לשנה. בשלב זה, הריכוז של HS נמוך ב-2 סדרי גודל מהריכוז בטמפרטורה המקבילה בטבלה 1, והכוח הוא רק בטבלה 1. מחצית מהטמפרטורה המקבילה, דבר העומד בניגוד חד לנתונים המופקעים בטבלה. 1. הוא אימת את השפעת התחממות יתר על קצב הקורוזיה. קצב הקורוזיה תחת HS טהור ב-650 מעלות היה 3.48 מ"מ לשנה. המדגם היה מגופר קשה תוך 12 שעות ב-774 מעלות ונהרס לחלוטין ב-982 מעלות.
לפי הנתונים שהתקבלו, כאשר נעשה שימוש בסגסוגת 800 באטמוספירה המכילה מגוון רחב של רכיבי HS מכמה עמודים לדקה עד 100% HS, לא תהיה קורוזיה גופרתי ברורה מתחת ל-538 מעלות, והגרוטה נראה ששיעור הקורוזיה (0.408 מ"מ לשנה) גבוה מ-538 מעלות ומכיל 1% או יותר מאווירת H, S יכול להתרחש. עם זאת, אין נתונים על קצב הקורוזיה באטמוספרות המכילות כמויות קטנות עד עקבות של HS מעל 538 מעלות. צריכה להיות נקודת הגבלה קריטית שמתחתיה לא תתרחש קורוזיה עקב היציבות התרמודינמית של שלב הסולפיד. הממשק יציב הפאזה (מתכת/סולפיד מתכת) של Fe, Ni, Cr ו-Mn כפונקציה של טמפרטורה ויחס HS/H מוצג באיור 1. אם היחס HS/-H2 קטן מ-10~3, Fe ו Ni לא יווצר סולפידים יציבים מעל 760 מעלות. גם אם נוצרים סולפידים של Fe ו-Ni, הגורמים לסגסוגת 800 להרוס במהירות, היא עדיין יכולה לשמור על ביצועים טובים בתנאים של יותר מ-760 מעלות וריכוז HS ב-H פחות מ-1000ppm.
