Nikel asosidagi qotishma (Incoloy 800 N08800) qotishma yuqori harorat va korroziyaga chidamliligiga qarshilik
1.Kirish
Incoloy 800 qotishmasi temir asosidagi qotishma; unda ko'p miqdorda Ni, Cr va oz miqdorda Si, Mn, Cu, Al, Ti mavjud. U yuqori haroratli quvvatga ega, shuningdek, yaxshi oksidlanish qarshiligi, karburizatsiya qarshiligi va o'tkazuvchanlik qarshiligiga ega. Oltingugurt xossalari. Cr va Ni ning yuqori miqdori korroziy muhitda uzoq muddatli barqarorlikni ta'minlaydi. Vodorodni qayta ishlash zavodida 150,000 soat davomida ishlatiladigan 800 qotishma yorilib ketgan xom benzinli pech trubkasi
(17 yil) keyin u faqat kichik korroziyaga uchradi va hali ham yaxshi mexanik xususiyatlarga ega.
Qo'shma Shtatlar va boshqa mamlakatlarda Alloy 800 standart yuqori haroratli strukturaviy materialga aylandi. Ushbu qotishma keng sharoitlarda foydalanish uchun juda mos keladi va natijada bu material so'nggi yillarda ko'plab yuqori haroratli tizimlarda keng qo'llanilgan. Qo'shma Shtatlarda asosiy e'tibor ilg'or energiya konversiya tizimlarida, ayniqsa, ko'mirni yoqish va gazlashtirish bilan bog'liq bo'lgan dasturlarga qaratilgan bo'lib, qurg'oqchilik tufayli muvaffaqiyatdan kutilmagan muvaffaqiyatsizlikka qadar o'zgarib turadi. Deyarli barcha holatlarda muammo oltingugurt bilan tezlashtirilgan korroziyaga bog'liq.
Sulfidlanish bu qotishmaning keng qo'llanilishini cheklaydigan asosiy yopishish nuqtasi bo'lib tuyuladi. Ushbu qotishmadan ishonchli foydalanish shartlari hali aniq emas. Ushbu maqolaning maqsadi qotishma 800 ning oltingugurt o'z ichiga olgan atmosferadagi xatti-harakatlari haqidagi ma'lumotlarni ko'rib chiqish va qotishma 800 ning sulfidlanish korroziyasiga qarshi turish potentsialini baholashdir. Cheklovlar, bundan tashqari, xatti-harakatlarga ta'sir qiluvchi atrof-muhit va moddiy omillarga, shuningdek, keyingi ish kerak bo'lgan sohalarga ishora qiladi.
2. Antioksidantlar
Oltingugurtlanish va korroziya sodir bo'lishi mumkin bo'lgan atmosferalarda Incolog 800 qotishmasining ko'p qo'llanilishi quyidagi uchta atmosferadan biriga tegishli: (1) neftni qayta ishlash, (2) ko'mirni gazlashtirish va (3) qazib olinadigan yoqilg'ini yoqish. Har bir atmosfera orasidagi asosiy farq kislorod, harorat va bosimning faolligidir, ammo atmosferaning ba'zi tarkibiy qismlari qisman bir xil va har doim ham aniq farqlar mavjud emas. Quyida turli sohalarda 800 qotishmasining o'tmishdagi va hozirgi sinov natijalari, shu jumladan yaxshiroq ishlashni talab qiluvchi cheklangan foydalanish chiziqlari taxminlari keltirilgan.
2.1 Neftni qayta ishlash
Neft sanoatida foydalanish shartlari quyidagilardan iborat: past harorat va atmosferada vodorod, uglevodorodlar, uglerod oksidlari va oz miqdorda HS ni o'z ichiga olgan bug' mavjud. Ushbu turdagi atmosfera odatda o'z ichiga oladi<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. Based on reported information, a summary of the relationship between sulfidation corrosion of 800 alloy and temperature, pressure and HS content (data combined with laboratory and factory results.)
Korroziya tezligi asosan haroratga bog'liq va HS tarkibiga va umumiy bosimga sezgir emas. Atmosferada 0,02% HS bo'lsa, 800 qotishmasida sulfidlanish korroziyasi sodir bo'ladi. Hali hech kim peroksigen kontsentratsiyasining ta'sirini muhokama qilmagan, ammo shuni ta'kidlash mumkinki, sulfid gaz fazasi bilan muvozanatda barqaror holatga kelishi uchun kislorod faolligi juda past bo'lishi kerak, buning rentgen nurlari difraksion tahlili dalolat beradi. sirt oksidi.
Vulkanizatsiya tezligi HS kontsentratsiyasiga sezgir emas degan xulosa, sof HS holatiga ham kengaytirilganga o'xshaydi. Berns 8 qotishmaning 101,3 kPa da sof HS dagi reaksiyasini o‘rgandi. 593 daraja korroziya tezligi yiliga 1,194 mm. Bu vaqtda HS konsentratsiyasi 1-jadvaldagi mos keladigan haroratdagi konsentratsiyadan 2 daraja pastroqdir va kuch faqat 1-jadval. mos keladigan haroratning yarmi, bu jadvaldagi ekstrapolyatsiya qilingan ma'lumotlardan keskin farq qiladi. 1. U haddan tashqari qizib ketishning korroziya tezligiga ta'sirini tekshirdi. 650 gradusda sof HS ostida korroziya tezligi yiliga 3,48 mm ni tashkil etdi. Namuna 12 soat ichida 774 darajada qattiq vulkanize qilingan va 982 darajada butunlay yo'q qilingan.
Olingan ma'lumotlarga ko'ra, 8{3}}0 qotishmasi bir necha ppm dan 100% HS gacha bo'lgan HS komponentlarining keng doirasini o'z ichiga olgan atmosferada ishlatilsa, 538 darajadan past aniq sulfid korroziyasi bo'lmaydi va qoldiq korroziya darajasi (0,408 mm/yil) 538 darajadan yuqori va 1% yoki undan ortiq H, S atmosferasini o'z ichiga olgan ko'rinadi. Biroq, oz miqdorda HS 538 darajadan yuqori bo'lgan atmosferalarda korroziya tezligi haqida ma'lumot yo'q. Sulfid fazasining termodinamik barqarorligi tufayli korroziya sodir bo'lmaydigan tanqidiy cheklov nuqtasi bo'lishi kerak. Fe, Ni, Cr va Mn ning harorat va HS/H nisbatiga bog‘liq bo‘lgan fazaviy barqaror interfeysi (metall/metall sulfid) 1-rasmda ko‘rsatilgan. HS/-H2 nisbati 10~3 dan kam bo‘lsa, Fe va Ni 760 darajadan yuqori barqaror sulfid hosil qilmaydi. Fe va Ni ning sulfidlari hosil bo'lsa ham, 800 qotishma tez korroziyaga olib keladigan bo'lsa ham, u 760 darajadan yuqori va H dagi HS konsentratsiyasi 1000ppm dan kam bo'lgan sharoitlarda yaxshi ishlashi mumkin.
Boshqa tomondan, agar Cr va Mn sulfidlari ichki yoki tashqi sulfid bilan hosil bo'lsa, bu qotishmaning tez korroziyasiga yordam beradi, 1-rasmdan ko'rinib turibdiki, reaktsiyasiz maksimal oltingugurt miqdori 1ppm dan 1ppb gacha. HS ning past konsentratsiyasida reaktsiya haqida kinetik ma'lumotlar mavjud emasligi sababli, reaktsiyaning nazorat qiluvchi omillari va chegaralarini hukm qilish qiyin. Rao va Nelson 310 zanglamaydigan po'latdan (25Cr, 20Ni, qolgan Fe) 1,5×10-4 Nm-² bosim va 1,5×10-' oltingugurt bug'ining qisman bosimi bo'lgan atmosferada reaktsiyasini o'rgandilar. Nm-2 HS/H. HS /H 2,71×10-³ (2700×10- daraja HS) ga ekvivalent. Ular faqat shpinel tipidagi Fe va Cr sulfidlari hosil bo'lganligini aniqladilar, bu 1-rasmdagi ma'lumotlarga mos keladi. Ni sulfid bu sharoitda beqaror, Fe va Cr ning shpinel tipidagi sulfidlari esa barqaror.
Rao va Nelson o'lchovlariga ko'ra, reaktsiya tezligi juda tez va 100 soatda vazn ortishi juda katta, 115 mg / sm² ga teng. Bu ishlash uchun ruxsat etilgan HS/H 2700 ppm dan ancha past bo'lishi kerakligini ko'rsatadi. Incoloy800 qotishmasi o'zini juda o'xshash tutadi deb ishoniladi. Yuqori haroratli va past oltingugurt konsentratsiyasidagi atmosferalarda 800 qotishmasining haqiqiy harakatini aniqlash uchun hozirgi tushuncha etarli emas. Yaxshi korroziyaga chidamliligi ostida maksimal tarkib va harorat o'rtasidagi munosabatni o'rganish kerak. Bu, shubhasiz, ushbu qotishmaning yanada ishonchli qo'llanilishiga olib keladigan muhim tadqiqotdir. maydon.
There are two ways to increase the operating temperature in petrochemical atmospheres with high sulfur content: one is to adjust the alloy composition to reduce the vulcanization speed, and the other is to adjust the gas composition to form a protective oxide film on the alloy surface. Strafford et al. synthesized the effects of alloy elements on sulfidation. The results showed that there is little hope of greatly reducing the sulfide corrosion rate by adjusting the alloy composition. It is questionable whether a small amount of additives in the matrix can form an anti-sulfide barrier layer. A large amount of The additives will result in the formation of a new alloy rather than modifying the 800 alloy. A more feasible method is to modify the alloy to form a protective oxide film in an atmosphere with very low oxygen concentration. As shown in Figure 1, to form a chromium oxide film, it is required that HO/H>1ppm at 650℃, and at 982 ℃HO/H>Al qo'shilgan 100ppm o'zgartirilgan qotishma selektiv oksidlanish tufayli A12O3 hosil qiladi va oksid plyonkasi juda past kislorod konsentratsiyasiga ega atmosferada ham hosil bo'lishi mumkin, masalan logPH2o/PH2 -9~-10.
Berns sof HS atmosferasida Al-modifikatsiyalangan 800 qotishmasining harakatini o‘rgandi. 0}}.25%, 2% va 4% Al qoʻshilganda korroziya darajasi 1.175 dan 0.725, 0.175~0.25 va 0.075 gacha tushdi. ~0,15 mm/yil mos ravishda 593 daraja. Bu himoya oksidi plyonka hosil qilish uchun kislorod faolligi juda past bo'lgan atmosferada Al ning tanlab oksidlanishiga bog'liq bo'lishi mumkin. Yaxshiroq himoya ta'siriga erishish uchun qo'shilgan A1 miqdori kamida 4% ni tashkil qiladi, bu Fe--Cr-Ni-Al va Fe-Cr-Al qotishmalari hosil bo'lishi uchun zarur bo'lgan Al bilan bir xil. Past kislorodli konsentratsiyali ko'mirni gazlashtirish atmosferasida A1 himoya plyonkasi. Tarkib izchil.
Atmosferadagi kislorodning faolligini oshirish va 800 qotishmasida himoya xrom oksidi plyonkasini hosil qilishdan iborat bo'lgan ikkinchi usul ko'proq amalga oshiriladi, ammo bu jarayon yoki tizim tomonidan cheklanishi mumkin. Ushbu maqsadga erishish uchun oz miqdorda bug 'yoki CO ni qo'shish samaraliroq bo'ladi. Clayton, etilen kreking o'chog'idagi 800 qotishma quvurlari 704 daraja haroratda past oltingugurt faolligi bilan nafta va bug'da ishlatilganligini aniqladi. Bir yil o'tgach, hech qanday sulfid korroziyasi sodir bo'lmadi. Aksincha, bug'ga iz miqdorda natriy qo'shildi. Bu sulfidli korroziyaga olib keladigan himoya oksidi plyonkasini yo'q qiladi va korroziya faqat uch oy ichida jiddiy bo'ladi.
