Odpornost zlitine na osnovi niklja (Incoloy 800 N08800) na visoke temperature in odpornost proti koroziji
1. Uvod
Zlitina Incoloy 800 je zlitina na osnovi železa; vsebuje veliko Ni, Cr in malo Si, Mn, Cu, Al, Ti. Ima visoko visokotemperaturno trdnost in ima tudi dobro odpornost proti oksidaciji, odpornost na karburizacijo in odpornost na prepustnost. Lastnosti žvepla. Visoke vsebnosti Cr in Ni zagotavljajo dolgoročno stabilnost v korozivnih okoljih. Cev peči za surov bencin iz zlitine 800, ki se uporablja v obratu za predelavo vodika 150 000 ur
(17 let) pozneje je utrpel le manjšo korozijo in ima še vedno dobre mehanske lastnosti.
V Združenih državah in drugih državah je zlitina 800 postala standardni visokotemperaturni strukturni material. Ta zlitina je popolnoma primerna za uporabo v najrazličnejših pogojih, zato se je ta material v zadnjih letih v veliki meri uporabljal v številnih visokotemperaturnih sistemih. Glavni poudarek v Združenih državah je bil na aplikacijah v naprednih sistemih za pretvorbo energije, zlasti tistih, povezanih s sežiganjem premoga in uplinjanjem, z različnimi rezultati, od uspeha do nepričakovanega neuspeha zaradi suše. V skoraj vseh primerih je težava posledica korozije, ki jo pospeši žveplo.
Zdi se, da je sulfidacija glavna težava, ki omejuje široko uporabo te zlitine. Pogoji za zanesljivo uporabo te zlitine še niso jasni. Namen tega članka je pregledati podatke o obnašanju zlitine 800 v atmosferah, ki vsebujejo žveplo, in oceniti potencial zlitine 800 za odpornost proti sulfidacijski koroziji. Omejitve poleg tega kažejo na okoljske in materialne dejavnike, ki vplivajo na vedenje, ter področja, kjer je potrebno nadaljnje delo.
2. Antioksidanti
Večina aplikacij zlitine Incolog 800 v atmosferah, kjer lahko pride do žveplanja in korozije, spada v eno od naslednjih treh atmosfer: (1) predelava nafte, (2) uplinjanje premoga in (3) izgorevanje fosilnih goriv. Glavna razlika med vsako atmosfero je aktivnost kisika, temperatura in tlak, vendar so nekatere komponente atmosfere delno enake in ni vedno očitnih razlik. Spodaj so pretekli in sedanji rezultati testiranja zlitine 800 na različnih področjih, vključno z ocenami trakov za omejeno uporabo, ki zahtevajo boljše delovanje.
2.1 Predelava nafte
Pogoji uporabe v naftni industriji so: nizka temperatura, atmosfera pa vsebuje vodik, ogljikovodike, ogljikove okside in paro, ki vsebuje majhne količine HS v sledovih. Ta vrsta atmosfere običajno vsebuje<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.
Hitrost korozije je v veliki meri odvisna od temperature in je neobčutljiva na vsebnost HS in skupni tlak. Ko atmosfera vsebuje 0,02 % HS, bo v zlitini 800 prišlo do sulfidacijske korozije. Nihče še ni razpravljal o učinku koncentracije peroksika, vendar je mogoče sklepati, da mora biti aktivnost kisika precej nizka, da lahko sulfid postane stabilno stanje v ravnovesju s plinsko fazo, kar dokazuje analiza rentgenske difrakcije površinski oksid.
Zdi se, da je sklep, da hitrost vulkanizacije ni občutljiva na koncentracijo HS, razširjen na primer čistega HS. Burns je proučeval reakcijo zlitine 8 v čisti HS pri 101,3 kPa. Stopnja korozije pri 593 stopinjah je 1,194 mm/leto. V tem času je koncentracija HS za 2 reda velikosti nižja od koncentracije pri ustrezni temperaturi v tabeli 1, sila pa je le polovica ustrezne temperature, kar je v ostrem nasprotju z ekstrapoliranimi podatki v tabeli 1. Preveril je vpliv pregretja na hitrost korozije. Stopnja korozije pod čistim HS pri 650 stopinjah je bila 3,48 mm/leto. Vzorec je bil močno vulkaniziran v 12 urah pri 774 stopinjah in popolnoma uničen pri 982 stopinjah.
Glede na pridobljene podatke, ko se zlitina 800 uporablja v atmosferi, ki vsebuje širok razpon komponent HS od nekaj ppm do 100 % HS, ne bo očitne sulfidne korozije pod 538 stopinjami in ostanki zdi se, da je stopnja korozije (0,408 mm/leto) višja od 538 stopinj in vsebuje 1 % ali več H, se lahko pojavi atmosfera S. Vendar pa ni podatkov o stopnji korozije v atmosferah, ki vsebujejo majhne količine HS v sledovih nad 538 stopinj. Obstajati mora kritična mejna točka, pod katero ne bo prišlo do korozije zaradi termodinamične stabilnosti sulfidne faze. Fazno stabilen vmesnik (kovina/kovinski sulfid) Fe, Ni, Cr in Mn kot funkcija temperature in razmerja HS/H je prikazan na sliki 1. Če je razmerje HS/-H2 manjše od 10~3, sta Fe in Ni ne tvori stabilnih sulfidov nad 760 stopinj. Tudi če nastanejo sulfidi Fe in Ni, ki povzročijo hitro korozijo zlitine 800, lahko še vedno ohrani dobro delovanje pri pogojih nad 760 stopinj in koncentracijo HS v H manj kot 1000 ppm.
