Alyaj ki baze sou nikèl (Incoloy 800 N08800) alyaj rezistans nan tanperati ki wo ak rezistans korozyon
1. Entwodiksyon
Incoloy 800 alyaj se yon alyaj ki baze sou fè; li gen yon gwo kantite Ni, Cr ak yon ti kantite Si, Mn, Cu, Al, Ti. Li gen fòs segondè-tanperati, epi tou li gen bon rezistans oksidasyon, rezistans karburizasyon ak rezistans pèmeyabilite. Pwopriyete souf. Sa ki wo nan Cr ak Ni asire estabilite alontèm nan anviwònman korozivite. 800 alyaj fann gazolin brit founo tib yo itilize nan plant pwosesis idwojèn pou 150, 000 èdtan
(17 ane) pita, li te sèlman soufri korozyon minè epi li toujou gen bon pwopriyete mekanik.
Ozetazini ak lòt peyi yo, Alloy 800 te vin estanda materyèl estriktirèl wo-tanperati. Alyaj sa a se pafètman apwopriye pou itilize nan yon pakèt kondisyon epi, kòm yon rezilta, materyèl sa a te itilize anpil nan anpil sistèm wo-tanperati nan dènye ane yo. Konsantre prensipal la nan Etazini yo te sou aplikasyon nan sistèm konvèsyon enèji avanse, espesyalman sa yo ki gen rapò ak combustion chabon ak gazeifikasyon, ak rezilta varye sòti nan siksè nan echèk inatandi akòz sechrès. Nan prèske tout ka yo, pwoblèm nan se akòz korozyon souf akselere.
Sulfidasyon sanble yo dwe pwen an rete prensipal limite itilizasyon an toupatou nan alyaj sa a. Kondisyon yo pou itilizasyon serye nan alyaj sa a poko klè. Objektif atik sa a se revize done yo sou konpòtman Alloy 800 nan atmosfè ki gen souf epi evalye potansyèl Alloy 800 pou reziste korozyon sulfidasyon. Limit, anplis, montre faktè anviwònman ak materyèl ki enfliyanse konpòtman, osi byen ke zòn kote plis travay bezwen.
2. Antioksidan
Pifò aplikasyon pou Incolog 800 alyaj nan atmosfè kote sulfurization ak korozyon ka rive fè pati youn nan twa atmosfè sa yo: (1) pwosesis petwòl, (2) gazeifikasyon chabon, ak (3) konbisyon gaz fosil. Diferans prensipal ant chak atmosfè se aktivite oksijèn, tanperati ak presyon, men kèk eleman atmosfè yo an pati menm ak pa toujou evidan diferans. Anba a se rezilta tès ki sot pase yo ak prezan nan 800 alyaj nan divès domèn, ki gen ladan estimasyon nan bann itilizasyon restriksyon ki mande pou pi bon pèfòmans.
2.1 Pwosesis petwòl
Kondisyon yo itilize nan endistri petwòl la se: tanperati ki ba, ak atmosfè a gen idwojèn, idrokarbur, oksid kabòn ak vapè ki gen ti kantite HS. Kalite atmosfè sa a anjeneral gen ladan l<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.)
Pousantaj korozyon an depann lajman sou tanperati a epi li pa sansib a kontni HS ak presyon total. Lè atmosfè a gen 0.02% HS, kowozyon sulfidasyon ap fèt nan 800 alyaj. Pa gen moun ki poko diskite efè a nan konsantrasyon oksijèn, men li ka dedwi ke aktivite oksijèn nan dwe byen ba yo nan lòd pou sulfid la vin yon eta ki estab nan ekilib ak faz gaz la, jan sa pwouve pa analiz X-ray diffraction nan. oksid sifas la.
Konklizyon an ke vitès la vulkanizasyon se pa sansib a konsantrasyon an HS sanble ap pwolonje nan ka a nan pi HS. Burns te etidye reyaksyon 8 alyaj nan pi HS nan 101.3kPa. Pousantaj korozyon nan 593 degre se 1.194 mm / ane. Nan moman sa a, konsantrasyon nan HS se 2 lòd nan grandè pi ba pase konsantrasyon nan tanperati ki koresponn lan nan Tablo 1, ak fòs la se sèlman Tablo 1. mwatye nan tanperati ki koresponn lan, ki se nan byen file kontras done yo èkstrapolasyon nan Tablo. 1. Li verifye efè surchof sou pousantaj korozyon an. Pousantaj korozyon an anba pi bon kalite HS nan 650 degre te 3.48 mm / ane. Echantiyon an te vulkanize grav nan 12 èdtan nan 774 degre ak konplètman detwi nan 982 degre.
Dapre done yo jwenn, lè yo itilize 800 alyaj nan yon atmosfè ki gen yon pakèt konpozan HS soti nan kèk ppm a 100% HS, pa pral gen okenn korozyon evidan sulfid anba a 538 degre, ak bouyon an. to korozyon (0.408 mm / ane) sanble pi wo pase 538 degre ak ki gen 1% oswa plis nan H, S atmosfè ka rive. Sepandan, pa gen okenn done sou pousantaj korozyon nan atmosfè ki gen ti kantite HS ki pi wo a 538 degre. Ta dwe gen yon pwen limite kritik anba a ki korozyon pa pral rive akòz estabilite tèmodinamik faz sulfid la. Faz ki estab koòdone (metal / sulfid metal) nan Fe, Ni, Cr ak Mn kòm yon fonksyon nan tanperati ak rapò HS / H yo montre nan Figi 1. Si rapò a HS / -H2 se mwens pase 10 ~ 3, Fe ak Ni pa pral fòme sulfid ki estab pi wo a 760 degre. Menm si sulfid nan Fe ak Ni yo fòme, sa ki lakòz alyaj 800 la korode rapidman, li ka toujou kenbe bon pèfòmans nan kondisyon ki pi gran pase 760 degre ak konsantrasyon nan HS nan H mwens pase 1000ppm.
Nan lòt men an, si Cr ak Mn sulfid yo fòme pa sulfid entèn oswa ekstèn, ki ankouraje korozyon rapid nan alyaj la, li ka wè nan Figi 1 ke kontni an souf maksimòm san reyaksyon se 1ppm a 1ppb. Depi pa gen okenn done sinetik sou reyaksyon an nan konsantrasyon ki ba nan HS, li difisil pou jije faktè kontwòl yo ak limit reyaksyon an. Rao ak Nelson te etidye reyaksyon asye pur 310 (25Cr, 20Ni, Fe ki rete) nan yon atmosfè ki gen yon presyon 1.5×10-4 Nm-² ak yon presyon pasyèl vapè souf 1.5×10-' Nm-2 HS/H. HS /H a ekivalan a 2.71×10-³ (2700×10- degre HS). Yo te jwenn ke sèlman spinèl-kalite Fe ak Cr sulfid yo te fòme, ki se ki konsistan avèk done yo nan Figi 1. Ni sulfid se enstab nan kondisyon sa yo, pandan y ap sulfid ki kalite spinèl nan Fe ak Cr se ki estab.
Dapre mezi Rao ak Nelson, vitès reyaksyon an trè vit, ak pran pwa nan 100 èdtan trè gwo, ekivalan a 115mg / cm². Sa a endike ke pèfòmans akseptab HS/H a dwe byen anba 2700 ppm. Yo kwè alyaj Incoloy800 konpòte yo menm jan an. Konpreyansyon aktyèl la pa ase pou detèmine konpòtman aktyèl 800 alyaj nan atmosfè konsantrasyon wo-tanperati ak ba-souf. Li nesesè yo etidye relasyon ki genyen ant kontni an maksimòm ak tanperati anba bon rezistans korozyon. Sa a se evidamman yon rechèch enpòtan ki mennen nan aplikasyon pou plis serye nan alyaj sa a. jaden.
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>100ppm alyaj modifye ak Al te ajoute fòm A12O3 akòz oksidasyon selektif, ak yon fim oksid kapab tou fòme nan yon atmosfè ak konsantrasyon oksijèn trè ba tankou logPH2o / PH2 nan -9 ~ -10.
Burns te etidye konpòtman alyaj 800 Al-modifye nan yon atmosfè HS pi. Ajoute {{10}}.25%, 2%, ak 4% Al, to korozyon an te tonbe soti nan 1.175 a 0.725, 0.175 ~ 0.25, ak 0.075. ~ 0.15 mm / ane respektivman nan 593 degre. Sa a ka akòz oksidasyon selektif Al nan yon atmosfè ak aktivite oksijèn ki ba anpil pou fòme yon fim oksid pwoteksyon. Pou reyalize yon pi bon efè pwoteksyon, kantite A1 te ajoute se omwen 4%, ki se menm jan ak Al ki nesesè pou Fe--Cr-Ni-Al ak Fe-Cr-Al alyaj yo fòme yon A1 fim pwoteksyon nan yon atmosfè gazeifikasyon chabon konsantrasyon ba-oksijèn. Kontni an konsistan.
Dezyèm metòd la, ki se ogmante aktivite oksijèn nan atmosfè a ak fòme yon fim pwoteksyon oksid chromium sou alyaj 800 la, se pi posib, men sa a ka limite pa pwosesis la oswa sistèm. Pou reyalize objektif sa a, ajoute yon ti kantite vapè oswa CO pi efikas. Clayton te jwenn ke 800 tib alyaj nan yon founo fann etilèn yo te itilize nan nafta ak vapè ak pi ba aktivite souf nan yon tanperati 704 degre. Pa gen okenn korozyon sulfid ki te fèt jiska yon ane pita. Okontrè, tras kantite sodyòm yo te ajoute nan vapè a. Li pral detwi fim nan oksid pwoteksyon, ki mennen nan korozyon sulfid, ak korozyon an pral grav nan jis twa mwa.
