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La differenza di prestazioni delle flange realizzate in materiali diversi in ambiente ad alta temperatura si riflette principalmente nella capacità di mantenere la resistenza, nella resistenza all'ossidazione, nella resistenza al sollevamento,stabilità termica e compatibilità con il medio, ecc. Sulla base delle categorie tipiche di materiali viene effettuata la seguente analisi:
I. Flancelle in acciaio al carbonio (ad es. acciaio Q235, 20#): scelta di base per scenari a bassa e media temperatura.
La resistenza alle alte temperature è ovviamente attenuata.
La temperatura d'uso dell'acciaio al carbonio non è generalmente superiore a 425°C e la sua resistenza al rendimento diminuirà di oltre il 30% quando la temperatura supera i 350°C (ad esempio,la resistenza di 20* acciaio scende da 245MPa a 180MPa a 400°C)Quando la temperatura supera i 350°C, la sua resistenza al rendimento diminuisce di oltre il 30% (ad esempio, la resistenza al rendimento dell'acciaio 20°C diminuisce da 245MPa a 180MPa a 400°C).la dimensione del grano può essere aumentata a causa della “sferoidizzazione della perlite”, che alla fine porterà a una frattura di striscio.
Resistenza limitata all'ossidazione
acciaio al carbonio a 300 °C sopra l'inizio dell'ossidazione rapida, la superficie della formazione di uno strato di ossido Fe 3 O 4 sciolto, più alta è la temperatura più veloce è il tasso di ossidazione (ad esempio,500 °C quando il tasso di ossidazione di 300 °C è 5 volte)Se il mezzo contiene zolfo o vapore acqueo, la corrosione da ossidazione sarà ulteriormente aggravata.
In secondo luogo, flange austenitiche in acciaio inossidabile (304/316, ecc.): la principale scena di corrosione ad alta temperatura
la resistenza alle alte temperature e la resistenza all'ossidazione è migliore dell'acciaio al carbonio
L'acciaio inossidabile 304 può mantenere una buona resistenza (resistenza al rendimento ≥ 120 MPa) a 650 °C.e la resistenza all'ossidazione è notevolmente migliorata (il tasso di ossidazione a 800 °C è inferiore a quello dell'acciaio al carbonio 90%). 90% di ossidazione inferiore a quella dell'acciaio al carbonio a 800 °C).
Principio: la stabilità dell'organizzazione austenitica la rende meno soggetta alla sferoidizzazione della perlita ad alte temperature e l'elemento cromo (18% ~ 20%) forma un denso film di ossido Cr2O3,prevenzione della diffusione degli atomi di ossigeno.
Rischi potenziali ad alte temperature
corrosione sensibilizzata: se utilizzata per un lungo periodo di tempo nell'intervallo 450 ~ 850 °C, l'acciaio inossidabile 304 può causare corrosione intergranulare a causa della precipitazione di carburo,che deve essere migliorata con “trattamenti di stabilizzazione” (e.g., titanio aggiunto all'acciaio inossidabile 321).
Limitazione di deformazione a scorrere: oltre 650°C, il tasso di deformazione a scorrere dell'acciaio inossidabile austenitico è accelerato,la progettazione deve ridurre la sollecitazione ammissibile (ad esempio 316L a 700°C quando la sollecitazione ammissibile è solo del 15% della temperatura ambiente).
In terzo luogo, flange in acciaio duplex (2205, 2507, ecc.): elevata temperatura e forte ambiente corrosivo della scelta economica
proprietà meccaniche ad alta temperatura tra acciaio al carbonio e acciaio inossidabile austenitico
2205 acciaio duplex è di solito ≤ 300 °C, 2507 acciaio super duplex può essere 350 °C, e la sua resistenza al rendimento a 300 °C è ancora mantenuta a più di 400MPa (304 acciaio inossidabile 2 volte),ma superiore a 350 °C, la fase ferritica della fase ferritica è accelerata, la progettazione deve ridurre la sollecitazione ammissibile (come 316L a 700 °C la sollecitazione ammissibile è solo del 15% a temperatura ambiente). °C,diminuisce la resistenza al sollevamento della fase ferrita, la resistenza di più veloce dell'acciaio inossidabile austenitico.
Quarto, flange in acciaio cromo e molibdeno (15CrMo, P91 ecc.): condizioni di lavoro ad alta temperatura e pressione dei materiali di base
la resistenza alle alte temperature e la resistenza al sollevamento sono significativamente migliorate
L'acciaio 15CrMo (cromo 1% ~ 1,5%, molibdeno 0,5%) può essere utilizzato a una temperatura fino a 550 °C, 500 °C, quando la resistenza al rendimento è ancora mantenuta a più di 200 MPa;l' acciaio P91 di grado superiore (9% di cromo + 1% di molibdeno) può essere a lungo termine a 650 ° C la seguente operazione, la resistenza alla frattura da trascinamento è superiore a quella dell'acciaio inossidabile austenitico.15CrMo solo 40MPa).
V. Flanze in lega a base di nichel (Inconel 625, Hastelloy C-276 ecc.): la soluzione definitiva per ambienti corrosivi ad alte temperature estreme
Smaltimento ad altissime temperature di altri materiali
Inconel 625 a 1093 °C può mantenere una resistenza alla trazione superiore a 100 MPa, Hastelloy C-276 può essere resistente all'ossidazione a 1200 °C e meno,e ad alte temperature della vita di frattura di creep fino a 10 milioni. durata di resistenza alla frattura di scorrere fino a 100.000 ore o più (ad esempio a 800 °C, la resistenza alla scorrere del C-276 è 5 volte quella del 316L).
Corrosione complessa anti-temperature
in acidi forti ad alta temperatura (come l'acido solforico concentrato a 150 °C), in supporti contenenti fluoro/cloro o in olio e gas contenenti zolfo ad alta temperatura e alta pressione,leghe a base di nichel a causa del sistema di legazione di nichel alto (≥ 50%), alto cromo (20% a 30%), alto molibdeno (10% a 16%), può resistere contemporaneamente alla corrosione ossidativa, alla corrosione da stress e alla corrosione intergranulare.industria chimica del carbone nel gassificatore ad alta temperatura (temperatura 650 °C), contenenti H2S/CO 2), solo le flange in lega a base di nichel possono soddisfare i requisiti di più di 20 anni di servizio.