1. Aký je rozsah špecifikácie ASTM A638 a ako súvisí s rôznymi metalurgickými skupinami uvedených zliatin?
ASTM A638 je štandardná špecifikácia pre zrážkové-tvrditeľné železo (Discaloy, A-286) a niklovú-základňu (Incoloy 800, 801, 825, 925) zliatinové tyče, výkovky a výkovky pre vysokoteplotné služby.
Kľúčovým rozdielom v tejto špecifikácii je mechanizmus spevnenia, ktorý rozdeľuje tieto zliatiny do dvoch skupín:
Precipitačné-kaliteľné (PH) zliatiny: Dodávajú sa v roztoku-žíhanom stave a svoju vysokú pevnosť získavajú prostredníctvom konečného tepelného spracovania starnutím.
A-286 (UNS S66286): Zliatina železa-niklu a chrómu spevnená gama základnými ( ') precipitátmi (Ni₃(Ti,Al)).
Incoloy 925 (UNS N09925): Zliatina niklu-železa-chrómu odvodená od 825, tiež posilnená gama primárnymi precipitátmi.
Pevné{0}}zliatiny spevnené roztokom: Tieto zliatiny získavajú svoju pevnosť z prirodzenej stability ich austenitickej matrice a nedajú sa vytvrdiť tepelným spracovaním. Používajú sa v žíhanom stave.
Incoloy 800/800H (UNS N08800/N08810): Zliatina niklu-železa{5}}chrómu známa pre-vysokoteplotnú oxidáciu a odolnosť voči nauhličovaniu.
Incoloy 825 (UNS N08825): zliatina niklu-železa-chrómu-molybdénu-meď optimalizovaná pre odolnosť voči korózii vo vodnom prostredí.
ASTM A638 poskytuje požiadavky na chemické, mechanické a tepelné spracovanie pre 所有这些 (všetky tieto) zliatiny, keď sa používajú vo forme tyčí a výkovkov pre nosné-súčiastky pri zvýšených teplotách.
2. Prečo by mala byť okrúhla tyč A-286 (UNS S66286) špecifikovaná oproti iným zliatinám v norme ASTM A638 pre vysokonapäťový spojovací prvok alebo lopatku turbíny v prúdovom motore?
A-286 je špecifikovaná pre najnáročnejšie aplikácie s vysokou-pevnosťou a vysokými{3}}teplotami, pretože je to jediná skutočná superzliatina vytvrdzujúca zrážaním v tejto skupine navrhnutá špeciálne pre takéto služby.
Metalurgia: A-286 je železná-superzliatina spevnená vysokým objemovým podielom koherentných gama primárnych ( ') precipitátov vytvorených počas starnutia. To mu dáva významnú výhodu pevnosti oproti zliatinám v tuhom roztoku.
Porovnanie výkonu:
vs. Incoloy 800/825: Tieto zliatiny s pevným-roztokom majú strednú pevnosť, ktorá rýchlo klesá nad ~650 stupňov (1200 stupňov F). A-286 si zachováva vysoký klz a pevnosť v ťahu až do ~700 stupňov (1300 stupňov F), čo je rozhodujúce pre komponenty vystavené odstredivému alebo ťahovému namáhaniu.
vs. Incoloy 925: 925 je síce vytvrditeľný aj zrážaním-, ale je optimalizovaný na odolnosť proti korózii v ropnom a plynárenskom priemysle. Jeho vysoká-teplotná pevnosť a mikroštrukturálna stabilita sú horšie ako u A-286.
Kľúčové vlastnosti A-286:
Vysoký pomer pevnosti-k{1}}hmotnosti: Nevyhnutné pre rotujúce komponenty.
Vynikajúca pevnosť pri pretrhnutí: Odoláva deformácii pri namáhaní pri vysokých teplotách.
Dobrá oxidačná odolnosť: Až ~1300 stupňov F (704 stupňov) z obsahu 15% Cr.
Kombinácia vysokej pevnosti v ťahu, odolnosti proti tečeniu a odolnosti proti únave robí z tohto zoznamu jednoznačnú voľbu pre lopatku turbíny prúdového motora alebo vysokopevnú skrutku-.
3. Prečo je Incoloy 925 (UNS N09925) uprednostňovanou voľbou z tejto skupiny v studni na kyslý plyn, ktorá si vyžaduje vysoko-pevnosť komponentov, pred koróziou-odolnou Incoloy 825?
Rozhodnutie závisí od požiadavky na vysokú pevnosť a odolnosť proti korózii, čo je kombinácia, ktorú štandard 825 nemôže poskytnúť.
Incoloy 825 (UNS N08825): Toto je pevná-zliatina spevnená roztokom. Ponúka vynikajúcu odolnosť proti korózii (podobne ako 925), ale má relatívne nízku medzu klzu (~35 ksi min v žíhanom stave). Pre vrtné nástroje, komponenty ústia vrtu a upevňovacie prvky je táto pevnosť často nedostatočná na zvládnutie vysokého zaťaženia v ťahu, tlaku a rázom.
Incoloy 925 (UNS N09925): Toto je precipitačná-vytvrditeľná verzia 825. Prechádza procesom starnutia, pri ktorom sa vyzráža gama primárna ( '), čím sa zvyšuje jej medza klzu na hodnotu väčšiu alebo rovnú 100 ksi pri zachovaní odolnosti jadra voči korózii rodiny 825.
Aplikácia kyslej služby: Vo vysoko{0}}tlakových vysoko{1}}teplotných (HPHT) vrtoch obsahujúcich H₂S (kyslá služba) musia komponenty spĺňať požiadavky NACE MR0175/ISO 15156. Aged Incoloy 925 poskytuje potrebné:
Vysoká pevnosť: Odolá tlaku a zaťaženiu pri vŕtaní.
Resistance to Sulfide Stress Cracking (SSC): Its high Nickel content (>38%) poskytuje vrodenú imunitu.
Všeobecná odolnosť proti korózii: Na manipuláciu s chloridmi, CO₂ a inými tekutinami v studni.
Preto je pre vreteno, záves alebo spojku ventilu s vysokou{0}}pevnosťou v kyslom prevádzkovom prostredí optimálnym materiálom kruhová tyč Incoloy 925, ktorá premosťuje medzeru medzi odolnosťou proti korózii 825 a pevnosťou exotickejších zliatin.
4. Ako sa líši primárne zameranie na tyčové materiály Incoloy 800H a Incoloy 825, ako sa riadi ASTM A638?
Zameranie ich aplikácie je dané ich zložením, ktoré sa zameriava na dva rôzne primárne degradačné mechanizmy: vysokoteplotný environmentálny útok vs. vodná korózia.
Incoloy 800H (UNS N08810) Bar:
Primárne zameranie:-vysokoteplotná pevnosť a odolnosť voči prostrediu.
Kľúčové vlastnosti: Vynikajúca odolnosť voči oxidácii, karburizácii a sulfidácii; dobrá pevnosť pri tečení až do ~1500 stupňov F (815 stupňov).
Typické aplikácie: Upevňovacie prvky pre pece, sálavé trubice, retorty na tepelné spracovanie, teplomerné jímky a konštrukčné prvky v zariadeniach na spracovanie pri vysokých{0}}teplotách. Trieda "H" zaisťuje optimálny obsah uhlíka a veľkosť zrna pre odolnosť proti tečeniu.
Incoloy 825 (UNS N08825) Bar:
Primárne zameranie: Odolnosť voči vodnej korózii.
Kľúčové vlastnosti: Vynikajúca odolnosť voči kyseline sírovej a fosforečnej, chloridovej jamke a koróznemu praskaniu.
Typické aplikácie: Hriadele čerpadiel, drieky ventilov, upevňovacie prvky a miešadlá v chemickom spracovaní, moriace linky a systémy s morskou vodou na mori. Vyberá sa pre svoju výkonnosť vo vlhkom, kyslom prostredí alebo v prostredí-obsahujúcom chloridy, často pri oveľa nižších teplotách ako 800 H.
V súhrne: Zadáte 800 H bar pre komponent vo vnútri horúcej pece. Zadáte 825 barov pre hriadeľ v čerpadle kyseliny sírovej.
5. Aké je z hľadiska výroby kritické zváženie po-tepelnom spracovaní po zváraní pri práci s precipitačnými-zliatinami tvrditeľnými (A-286 & 925) v porovnaní so zliatinami v tuhom roztoku (800 a 825)?
Tepelné spracovanie po zváraní (PWHT) je zásadne odlišné a je najdôležitejším krokom na dosiahnutie konštrukčného zámeru pre každú triedu.
Pre pevné-zliatiny roztoku (800, 825):
Cieľ: Obnoviť odolnosť proti korózii a zmierniť napätie v tepelne-ovplyvnenej zóne (HAZ) bez zmeny pevnosti.
PWHT: Rozpúšťacie žíhanie (napr. 1700-1850 stupňov F pre 825), po ktorom nasleduje rýchle ochladenie. Tým sa rozpustia všetky škodlivé karbidy chrómu, ktoré sa mohli vyzrážať v HAZ počas zvárania, čím sa obnoví plná odolnosť proti korózii. Nedochádza k zvýšeniu sily.
Pre zrážacie-tvrditeľné zliatiny (A-286, 925):
Cieľ: Rozvinúť vysokú pevnosť celého zvarenca.
PWHT: Povinné precipitačné vytvrdzovanie (starnutie) po zváraní.
Kritická sekvencia: Všetky zvárania musia byť vykonané na materiáli v mäkkom stave-po žíhaní. Po dokončení zvárania celý komponent starne (napr. 1300-1400 stupňov F pre A-286, ~1200 stupňov F pre 925). To spôsobuje, že spevňujúce gama primárne precipitáty sa tvoria rovnomerne v základnom kove, HAZ a zvarovom kove.
Dôsledok chyby: Zváranie na už -staršom materiáli bude mať za následok vážne praskanie v HAZ. Nestarnutie po zváraní zanechá súčiastku s nízkou pevnosťou v žíhanom stave, čím hrozí katastrofické zlyhanie pri zaťažení.
Pravidlo výroby: Pre A-286 a 925 je mantra „Zvárajte namäkko, potom vytvrdzujte“. Pre 800 a 825 je to „Zvar a žíhanie na odolnosť proti korózii“.
