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उच्च तापमान के वातावरण में विभिन्न सामग्रियों से बने फ्लैंग्स के प्रदर्शन में अंतर मुख्य रूप से ताकत बनाए रखने की क्षमता, ऑक्सीकरण प्रतिरोध, रेंगने के प्रतिरोध में परिलक्षित होता है,ताप स्थिरता और मध्यम संगतता, आदि. निम्नलिखित विश्लेषण विशिष्ट सामग्री श्रेणियों से किया जाता हैः
I. कार्बन स्टील के फ्लैंग्स (जैसे, Q235, 20# स्टील): निम्न और मध्यम तापमान के परिदृश्यों में बुनियादी विकल्प।
उच्च तापमान पर शक्ति स्पष्ट रूप से कम हो जाती है।
कार्बन स्टील का उपयोग तापमान आम तौर पर 425°C से अधिक नहीं होता है, और जब तापमान 350°C से अधिक हो जाता है (जैसे,20# स्टील की शक्ति 400°C पर 245MPa से 180MPa तक गिर जाती है)जब तापमान 350°C से अधिक हो जाता है, तो इसकी झुकने की ताकत 30% से अधिक कम हो जाएगी (उदाहरण के लिए, 20# स्टील की झुकने की ताकत 400°C पर 245MPa से 180MPa तक कम हो जाती है) । यदि यह 450°C से ऊपर काम करना जारी रखता है, तो यह एक बहुत ही खराब स्टील है।दाने का आकार ′′परलाइट स्फेरोइडिज़ेशन′′ के कारण बड़ा हो सकता है।, जो अंततः फिसलने वाले फ्रैक्चर का कारण बनेगा।
ऑक्सीकरण के प्रति सीमित प्रतिरोध
कार्बन स्टील 300 °C पर तेजी से ऑक्सीकरण की शुरुआत से ऊपर, सतह के ढीली Fe 3 O 4 ऑक्साइड परत के गठन, उच्च तापमान तेजी से ऑक्सीकरण दर (जैसे,500 डिग्री सेल्सियस जब ऑक्सीकरण दर 300 डिग्री सेल्सियस 5 गुना हो)यदि माध्यम में सल्फर या जल वाष्प होता है, तो ऑक्सीकरण क्षरण और भी बढ़ जाएगा।
दूसरा, ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील के फ्लैंग्स (304/316, आदि): उच्च तापमान संक्षारण का मुख्य दृश्य
उच्च तापमान की ताकत और ऑक्सीकरण प्रतिरोध कार्बन स्टील से बेहतर है
304 स्टेनलेस स्टील का उपयोग तापमान की ऊपरी सीमा लगभग 870 ° C, 316L मोलिब्डेनम तत्वों के कारण, 650 ° C के नीचे अभी भी अच्छी ताकत (उत्पादन ताकत ≥ 120MPa) बनाए रख सकते हैं,और ऑक्सीकरण प्रतिरोध में काफी सुधार होता है (800 डिग्री सेल्सियस पर ऑक्सीकरण दर कार्बन स्टील की तुलना में 90% कम है)कार्बन स्टील की तुलना में 800°C पर 90% कम ऑक्सीकरण दर) ।
सिद्धांत: ऑस्टेनिटिक संगठन की स्थिरता इसे उच्च तापमान पर पर्लाइट गोलाकार होने के लिए कम प्रवण बनाती है, और क्रोमियम तत्व (18% ~ 20%) एक घनी Cr2O3 ऑक्साइड फिल्म बनाता है,ऑक्सीजन परमाणुओं के प्रसार को रोकना.
उच्च तापमान पर संभावित जोखिम
संवेदनशील संक्षारणः यदि 450 ~ 850 °C रेंज में लंबे समय तक उपयोग किया जाता है, तो 304 स्टेनलेस स्टील कार्बाइड वर्षा के कारण इंटरग्रैन्युलर संक्षारण का कारण बन सकता है,जो ¢स्थिरता उपचारों द्वारा सुधार करने की आवश्यकता है ¢ (ईउदाहरण के लिए, 321 स्टेनलेस स्टील में टाइटेनियम जोड़ा गया है) ।
फिसलने की सीमाः 650 डिग्री सेल्सियस से ऊपर, ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की फिसलने की विकृति की दर तेज हो जाती है,डिजाइन को अनुमेय तनाव को कम करने की आवश्यकता है (जैसे 700°C पर 316L जब अनुमेय तनाव कमरे के तापमान का केवल 15% है).
तीसरा, डुप्लेक्स स्टील फ्लैंज (2205, 2507, आदि): उच्च तापमान और लागत प्रभावी विकल्प का मजबूत संक्षारक वातावरण
कार्बन स्टील और ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील के बीच उच्च तापमान यांत्रिक गुण
2205 डुप्लेक्स स्टील आमतौर पर ≤ 300 डिग्री सेल्सियस, सुपर डुप्लेक्स स्टील 2507 350 डिग्री सेल्सियस हो सकता है, और 300 डिग्री सेल्सियस पर इसकी पैदावार की ताकत अभी भी 400MPa से अधिक (304 स्टील 2 बार) बनाए रखी जाती है,लेकिन 350 डिग्री सेल्सियस से अधिक, फेराइट चरण के फेराइटिक चरण में तेजी आई है, डिजाइन को अनुमेय तनाव को कम करने की आवश्यकता है (जैसे 316L 700 ° C पर अनुमेय तनाव कमरे के तापमान पर केवल 15% है) °C,फेराइट चरण के क्रॉप प्रतिरोध में कमी आती है, ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की तुलना में अधिक मजबूत है।
चौथा, क्रोमियम और मोलिब्डेनम स्टील फ्लैंज (15CrMo, P91, आदि): कोर सामग्री के उच्च तापमान और उच्च दबाव काम करने की स्थिति
उच्च तापमान शक्ति और क्रॉप प्रतिरोध में काफी सुधार होता है
15CrMo स्टील (क्रोमियम 1% ~ 1.5%, मोलिब्डेनम 0.5%) का उपयोग 550 °C, 500 °C तक के तापमान पर किया जा सकता है, जब उपज शक्ति अभी भी 200MPa से अधिक बनाए रखी जाती है;उच्च ग्रेड पी 91 स्टील (9% क्रोमियम + 1% मोलिब्डेनम) लंबे समय में 650 ° C निम्न ऑपरेशन हो सकता हैऑपरेशन, क्रिल फ्रैक्चर ताकत 15CrMo 2 गुना है (जैसे 600 °C P91 100,000 घंटे 100MPa की क्रिल ताकत,15CrMo केवल 40MPa).
V. निकेल आधारित मिश्र धातु फ्लैंग्स (Inconel 625, Hastelloy C-276 आदि): अत्यधिक उच्च तापमान संक्षारक वातावरण के लिए अंतिम समाधान
अन्य सामग्रियों के अल्ट्रा-उच्च तापमान प्रदर्शन को कुचलना
Inconel 625 1093 °C पर अभी भी 100MPa से अधिक की तन्यता शक्ति बनाए रख सकता है, Hastelloy C-276 1200 °C और नीचे पर ऑक्सीकरण प्रतिरोधी हो सकता है,और उच्च तापमान पर 10 मिलियन तक के क्रॉप फ्रैक्चर जीवन100,000 घंटे या उससे अधिक तक की रेंगने वाली फ्रैक्चर लाइफ (जैसे 800 °C, C-276 रेंगने की ताकत 316L की 5 गुना है) ।
एंटी-टेम्परेचर कॉम्प्लेक्स संक्षारण
उच्च तापमान पर मजबूत एसिड (जैसे 150 °C पर केंद्रित सल्फ़्यूरिक एसिड), फ्लोरिन/क्लोरिन युक्त मीडिया या उच्च तापमान और उच्च दबाव पर सल्फ़ुर युक्त तेल और गैस में,निकेल आधारित मिश्र धातु उच्च निकेल के मिश्र धातु प्रणाली के कारण (≥ 50%), उच्च क्रोमियम (20% से 30%), उच्च मोलिब्डेनम (10% से 16%), एक साथ ऑक्सीडेटिव संक्षारण, तनाव संक्षारण और इंटरग्रैन्युलर संक्षारण का विरोध कर सकते हैं। इंटरग्रैन्युलर संक्षारण। उदाहरण के लिएःउच्च तापमान वाले कोयला गैसीफायर (तापमान 650 °C) में कोयला रसायन उद्योग, H2S/CO2 युक्त), केवल निकल आधारित मिश्र धातु के फ्लैंग्स ही 20 वर्ष से अधिक सेवा की आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं।