Chun an píopa cruach teas-resistant is fearr a roghnú, ní mór teorainneacha teochta oibriúcháin, neart creep, agus friotaíocht ocsaídiúcháin a chothromú i gcoinne srianta eacnamaíocha. Cuireann steels dhosmálta austenitic cosúil le 310H feidhmíocht níos fearr ar fáil os cionn 650 ° C, ach soláthraíonn cóimhiotail ferritic-martensitic cosúil le P91 seoltacht teirmeach ard agus leathnú teirmeach níos ísle ag pointe praghais níos éifeachtaí ó thaobh costais le haghaidh feidhmeanna giniúna cumhachta idirmheánacha.
Tá próisis thionsclaíocha ardteochta - ó ghiniúint cumhachta sárchriticiúil go scagadh peitriceimiceach - ag brath go mór ar shláine struchtúrach na gcóras píobaireachta a oibríonn faoi fhíor-strus teirmeach agus meicniúil. Ag teochtaí ardaithe os cionn 500 ° C, taithííonn steels caighdeánacha carbóin díghrádú tapa trí ocsaídiú, scálú, agus caillteanas mór ar neart teanntachta. Ní mór d’innealtóirí, dá bhrí sin, ard-ábhair phíobáin déanta as cruach atá teas-dhíonach a shonrú atá deartha chun na timpeallachtaí naimhdeacha seo a sheasamh gan teip thubaisteach.
Agus ábhair á roghnú le haghaidh seirbhíse ardteochta, tá sé ríthábhachtach na meicníochtaí díghrádaithe príomhúla a thuiscint. Tá trí phríomhbhagairt ag miotail atá faoi réir teasa leanúnach: dífhoirmiúchán creep, ocsaídiú ardteochta, agus tuirse teirmeach.
Is éard atá i gceist le creep dífhoirmiúchán buan, mall forásach d'ábhar atá faoi strus leanúnach meicniúil ag teochtaí arda. Le haghaidh a píopa cruach teas-resistant , de ghnáth is é creep an critéar dearadh ceannasach nuair a sháraíonn teocht oibriúcháin 40% de leáphointe iomlán an ábhair. Ina theannta sin, is cúis le nochtadh do gháis múcháin atá ar mhórán ocsaigine ag teochtaí ardaithe go n-imoibríonn adaimh miotail le hocsaigin, agus cruthaítear sraitheanna scóir scagach a caolaíonn balla an phíobáin le himeacht ama.
Tá an margadh do phíobáin ardteochta roinnte go ginearálta i dhá chatagóir mhiotaleolaíocht: steels dhosmálta austenític agus steels feiritíteacha-martensitic. Tugann gach ceann acu buntáistí agus teorainneacha meicniúla ar leith ag brath ar pharaiméadair an iarratais.
| Maoin / Paraiméadar | Steels Austenític (m.sh., TP310H, TP347H) | Cruacha Feireitic-Martensitic (m.sh., P91, P92) |
|---|---|---|
| Teocht Oibriúcháin Uasta | Suas go dtí 900 ° C - 1050 ° C | Suas go dtí 600 ° C - 650 ° C |
| Comhéifeacht Leathnú Teirmeach | Níos airde (~16-18 x 10^-6 /K) | Íochtarach (~11-12 x 10^-6 /K) |
| Seoltacht Theirmeach | Íochtarach (thart ar 15 W/m·K) | Níos airde (thart ar 30 W/m·K) |
| Neart Creep ag 600 ° C | Measartha | Eisceachtúil |
| Príomhréimse Iarratais | Foirnéisí peitriceimiceacha, ailt radiantacha | Príomhlínte gaile i gcoirí ultra-supercritical |
Rinne Grád P91 (cruach modhnaithe 9Cr-1Mo) réabhlóidiú ar ghléasraí cumhachta teirmeacha nua-aimseartha. Arna fhorbairt ar dtús ag Saotharlann Náisiúnta Oak Ridge, thug an cóimhiotal seo isteach cobhsú micreastruchtúrach trí bhreisithe rialaithe vanadium, niobium, agus nítrigin.
Taispeánann píopa cruach caighdeánach teas-dhíonach déanta as P91 thart ar dhá oiread an neart creep incheadaithe de steels cóimhiotail íseal traidisiúnta mar P22 ag 600 ° C. Ligeann an t-ard-neart seo d'innealtóirí tiús bhalla a laghdú go suntasach, rud a íslíonn meáchan iomlán an chórais phíobáin agus a laghdaíonn an strus tuirse teirmeach de bharr timthriallta tosaithe agus múchta. Mar sin féin, éilíonn P91 go gcloítear go docht le réamhthéamh, cóireáil teasa iar-weld (PWHT), agus rátaí fuaraithe rialaithe chun brittleness martensite gan teocht a chosc.
Nuair a théann paraiméadair oibriúcháin thar theorainneacha na steels feiritíteacha-martensitic, éiríonn gráid austéiníteacha mar TP310H éigeantach. Ina bhfuil thart ar 25% cróimiam agus 20% nicil, cruthaíonn TP310H scála dlúth, dlúthchloíte ocsaíd cróimiam (Cr2O3) a fheidhmíonn mar bhac idirleata láidir i gcoinne tuilleadh ocsaídiúcháin.
I dtástáil foirnéise chomparáideach ag 900 ° C i ngás múchán sintéiseach, léiríonn píopaí austéinít meáchan a fháil suas le 75% níos ísle ná na roghanna caighdeánacha feirriticiúla. In ainneoin an fhriotaíocht ocsaídiúcháin eisceachtúil seo, éilíonn comhéifeacht leathnú teirmeach níos airde cruach dhosmálta austenític pleanáil leagan amach cúramach, lena n-áirítear spásáil tacaíochta píopa optamaithe agus lúba fairsinge chun fás teirmeach a ionsú.
Is éard atá i gceist le píopa cruach ard-sláine teas-resistant a sholáthar ná go simplí a mheaitseáil le hainmniúcháin grád ar bhileog sonraí. Tá prótacail dhian dearbhaithe cáilíochta ag teastáil ó thionscadail innealtóireachta ardluacha chun iontaofacht fhadtéarmach a chinntiú.
Braitheann an teocht oibriúcháin uasta go mór ar ghrád an chóimhiotail ar leith. Go ginearálta bíonn cruacha feiritíteacha-martensitic cosúil le P91 thart ar 600 ° C go 650 ° C, ach is féidir le steels dhosmálta austenític ard-chóimhiotail cosúil le TP310H oibriú go hiontaofa i dtimpeallachtaí suas le 1050 ° C.
Tá cóireáil teasa iar-táthaithe riachtanach do P91 chun an martensite crua, brittle a fhoirmítear le linn táthú a dhéanamh níos measa. Maolaíonn PWHT cuí strusanna iarmharacha agus athchóiríonn sé an cruas tionchair riachtanach agus an neart creep trasna an táthaithe.
Leathnaíonn ábhair go suntasach nuair a théitear iad. Tá comhéifeacht leathnú teirmeach níos airde ag steels Austenític ná steels ferritach, a éilíonn innealtóireacht chúramach ar lúba leathnaithe, tacaí earraigh, agus pointí ancaire chun strusanna meicniúla ard ar soic trealaimh a chosc.
Tarlaíonn damáiste creep mar gheall ar éifeacht chomhcheangailte strus meicniúil marthanach agus teocht ard thar uaireanta oibriúcháin fada, rud a fhágann go dtiocfaidh foirmiú micrea-fholamh inmheánach, sleamhnáin teorann gráin, agus réabadh sa deireadh.
Níor cheart cruach carbóin a úsáid in oibríochtaí leanúnacha níos airde ná 400 ° C toisc go bhfuil sé ag fulaingt ó ocsaídiú tapa, graifítiú dian, agus laghdú suntasach ar neart toraidh, rud a fhágann teip roimh am.