מאַטעריאַל אויסוואַל פֿאַר וואַל קייטן אין הויך-טעמפּעראַטור ינווייראַנמאַנץ

מאַטעריאַל אויסוואַל פֿאַר וואַל קייטן אין הויך-טעמפּעראַטור ינווייראַנמאַנץ

אין אינדוסטריעלע סעטטינגס ווי מעטאַלורגישע היץ באַהאַנדלונג, עסן בעקערייַ, און פּעטראָכעמיקאַלז,וואַל קייטן, אלס קערן טראַנסמיסיע קאָמפּאָנענטן, אַרבעטן אָפט קאַנטיניואַסלי אין סביבות העכער 150°C. עקסטרעמע טעמפּעראַטורן קענען פאַרשאַפן קאַנווענשאַנאַל קייטן צו ווייכער ווערן, אָקסידירן, קאָראָדירן און נישט שמירן. אינדוסטריעלע דאַטן ווייַזן אַז נישט ריכטיק אויסגעקליבן וואַל קייטן קענען האָבן זייער לעבן פאַרקירצט מיט מער ווי 50% אונטער הויך-טעמפּעראַטור באדינגונגען, אפילו לידינג צו ויסריכט דאַונטיים. דער אַרטיקל פאָוקיסיז אויף די פאָרשטעלונג רעקווירעמענץ פון וואַל קייטן אין הויך-טעמפּעראַטור סביבות, סיסטעמאַטיש אַנאַלייזינג די קעראַקטעריסטיקס און סעלעקציע לאָגיק פון פאַרשידן קערן מאַטעריאַלס צו העלפֿן אינדוסטריעלע פּראָפעססיאָנאַלס דערגרייכן סטאַביל אַפּגריידז צו זייער טראַנסמיסיע סיסטעמען.

I. הויפּט טשאַלאַנדזשיז פון הויך-טעמפּעראַטור ינווייראַנמאַנץ צו וואַל קייטן

דער שאָדן צו וואַל קייטן געפֿירט דורך הויך-טעמפּעראַטור סביבות איז מולטי-דימענסיאָנאַל. די הויפּט טשאַלאַנדזשיז ליגן אין צוויי אַספּעקטן: מאַטעריאַל פאָרשטעלונג דעגראַדאַציע און פאַרקלענערט סטרוקטורעל פעסטקייט. דאָס זענען אויך די טעכנישע פלאַשנעס וואָס מאַטעריאַל סעלעקציע מוז באַקומען:

- דעגראַדאַציע פון ​​מאַטעריאַל מעכאַנישע אייגנשאַפטן: געוויינטלעכער טשאַד שטאָל ווערט באַדייטנד ווייכער העכער 300℃, מיט אַ צענטראַלער שטאַרקייט וואָס פאַרקלענערט זיך מיט 30%-50%, וואָס פירט צו קייט-פּלאַט ברייקידזש, שטיפט דעפאָרמאַציע און אַנדערע דורכפאַלן. נידעריק-צומיש שטאָל, אויף דער אַנדערער האַנט, דערפאַרט ווייטער אַקסעלערירט טראָגן רעכט צו אינטערגראַנולאַר אַקסאַדיישאַן ביי הויכע טעמפּעראַטורן, וואָס פאַרשאַפן קייט-פאַרלענגערונג צו יקסיד די ערלויבטע לימיטן.

- פארגרעסערטע אקסידאציע און קאראזיע: זויערשטאף, וואסער פארע, און אינדוסטריעלע מעדיע (ווי זויערע גאזן און פעטן) אין הויך-טעמפּעראַטור סביבות פארשנעלערן קייט-איבערפלאך קאראזיע. די רעזולטירנדע אקסיד קען פאראורזאכן כארניר-שטאפונג, בשעת קאראזיע פראדוקטן רעדוצירן לובריקאציע.

- דורכפאַל פון לובריקאַציע סיסטעם: קאַנווענשאַנעל מינעראַל לובריקאַציע אויל פארדאַמפּט און קאַרבאָניזירט העכער 120℃, פארלירט זיין לובריקאַציע ווירקונג. דאָס פירט צו אַ פאַרגרעסערונג אין די רייַבונג קאָואַפישאַנט צווישן די ראָולערז און פּינס, וואָס פאַרגרעסערט די טראָגן קורס מיט 4-6 מאָל.

- טערמישע עקספּאַנסיע גלייכונג טשאַלאַנדזש: אויב די קאָעפיציענטן פון טערמישער עקספּאַנסיע פון ​​די קייט קאָמפּאָנענטן (קייט פּלאַטעס, שפּילקעס, ראָולערס) אַנדערשן זיך באַדייטנד, קענען גאַפּס זיך ברייטער ווערן אָדער די קייט קען זיך פֿאַרקלעמען בעת ​​טעמפּעראַטור ציקל, וואָס אַפעקטירט די טראַנסמיסיע אַקיעראַסי.

II. קערן מאַטעריאַל טיפּן און פאָרשטעלונג אַנאַליסיס פון הויך-טעמפּעראַטור וואַל קייטן

צוליב די ספּעציעלע אייגנשאַפטן פון הויך-טעמפּעראַטור אָפּערייטינג באדינגונגען, האָבן די הויפּטשטראָם וואַל קייט מאַטעריאַלן געשאפן דריי הויפּט סיסטעמען: ומבאַפלעקט שטאָל, היץ-קעגנשטעליק שטאָל, און ניקאַל-באַזירטע אַלויז. יעדער מאַטעריאַל האט זיינע אייגענע שטאַרקייטן אין טערמינען פון הויך-טעמפּעראַטור קעגנשטעל, שטאַרקייט, און קעראָוזשאַן קעגנשטעל, וואָס ריקווייערז פּינטלעכע גלייַכן באזירט אויף ספּעציפֿישע אָפּערייטינג באדינגונגען.

1. נישט-ראסטיקער שטאָל סעריע: קאָסטן-עפעקטיווע ברירה פֿאַר מיטל- און הויך-טעמפּעראַטור אָפּערייטינג באדינגונגען

נישט-ראסטיקער שטאָל, מיט זיין אויסגעצייכנטער אַקסאַדיישאַן קעגנשטעל און קעראָוזשאַן קעגנשטעל, איז געוואָרן דער בילכער מאַטעריאַל פֿאַר מיטל- און הויך-טעמפּעראַטור סביבות אונטער 400℃. צווישן זיי, 304, 316, און 310S גראַדעס זענען די מערסט וויידלי געניצט אין וואַל קייט מאַנופאַקטורינג. די פאָרשטעלונג אונטערשיידן שטאַמען דער הויפּט פון די פאַרהעלטעניש פון קראָום און ניקאַל אינהאַלט.

עס איז וויכטיג צו באַמערקן אַז נישט-ראַסטיק שטאָל קייטן זענען נישט "אומפעלערלעך." 304 נישט-ראַסטיק שטאָל ווייזט סענסיטיזאַציע העכער 450℃, וואָס פירט צו אינטערגראַנולאַר קעראָוזשאַן. כאָטש 310S איז היץ-קעגנשטעליק, איז זיין פּרייַז אַרום 2.5 מאָל אַזוי הויך ווי 304, וואָס פארלאנגט אַ פולשטענדיקע באַטראַכטונג פון די לעבן-שפּאַן רעקווייערמענץ.

2. היץ-קעגנשטעליק שטאָל סעריע: שטאַרקייט פירער ביי עקסטרעם טעמפּעראַטורן

ווען די אפעראציע טעמפעראטורן איבערשטייגן 800℃, פארקלענערט זיך די שטארקייט פון געווענליכן נישט-ראסטיקן שטאל באדייטנד. אין דעם פונקט ווערט היץ-קעגנשטעליק שטאל מיט העכערן כראם און ניקעל אינהאלט די הויפט ברירה. די מאטעריאלן, דורך אדזשאסטמענטן צו די צומיש עלעמענט פראפארציעס, שאפן א סטאבילן אקסייד פילם ביי הויכע טעמפעראטורן בשעת זיי האלטן גוטע קריך שטארקייט:

- 2520 היץ-קעגנשטעליק שטאָל (Cr25Ni20Si2): ווי אַ אָפט געניצט הויך-טעמפּעראַטור מאַטעריאַל, קען זיין לאַנג-טערמין דינסט טעמפּעראַטור דערגרייכן 950℃, וואָס ווייזט אַן אויסגעצייכנטע פאָרשטעלונג אין קאַרבורייזינג אַטמאָספערעס. נאָך ייבערפלאַך קראָום דיפוזשאַן באַהאַנדלונג, קען קעראָוזשאַן קעגנשטעל ווערן ווייטער פֿאַרבעסערט מיט 40%. עס ווערט אָפט געניצט אין מולטי-ציל אויוון קייט קאַנווייערז און גאַנג פאַר-אַקסאַדיישאַן אויוון קאַנווייער סיסטעמען. זיין טענסאַל שטאַרקייט ≥520MPa און ילאָנגגיישאַן ≥40% קעגנשטעלן עפעקטיוו סטרוקטורעל דעפאָרמאַציע ביי הויך טעמפּעראַטורן.

- Cr20Ni14Si2 היץ-קעגנשטעליק שטאָל: מיט אַ ניקעל אינהאַלט אַ ביסל נידעריקער ווי 2520, אָפפערט עס אַ מער קאָסטן-עפעקטיוו אָפּציע. זיין קאַנטיניואַס אַפּערייטינג טעמפּעראַטור קען דערגרייכן 850 ℃, מאכן עס פּאַסיק פֿאַר קאָסטן-סענסיטיוו הויך-טעמפּעראַטור אַפּלאַקיישאַנז אַזאַ ווי גלאז מאַנופאַקטורינג און ראַפראַקטאָרי מאַטעריאַל טראַנספּאָרטאַציע. זיין שליסל שטריך איז זיין סטאַביל קאָואַפישאַנט פון טערמאַל יקספּאַנשאַן, ריזאַלטינג אין בעסער קאַמפּאַטאַבילאַטי מיט ספּראַקעט מאַטעריאַלס און רידוסט טראַנסמיסיע קלאַפּ.

3. ניקעל-באזירטע צומיש סעריע: די לעצטע לייזונג פֿאַר שווערע אָפּערירן באדינגונגען

אין עקסטרעמע באדינגונגען העכער 1000℃ אדער אין דער אנוועזנהייט פון שטארק קאראזיווע מעדיע (ווי היץ באהאנדלונג פון לופטפארט קאמפאנענטן און נוקלעארע אינדוסטריע עקוויפמענט), זענען ניקעל-באזירטע צומישן אומפארטרעטבארע מאטעריאלן צוליב זייער העכערע הויך-טעמפּעראַטור פאָרשטעלונג. ניקעל-באזירטע צומישן, למשל דורך Inconel 718, אנטהאלטן 50%-55% ניקעל און זענען פארשטארקט מיט עלעמענטן ווי ניאָביום און מאָליבדענום, און האלטן אויסגעצייכנטע מעכאנישע אייגנשאפטן אפילו ביי 1200℃.

די הויפּט מעלות פון ניקאַל-באַזירטע צומיש וואַל קייטן זענען: ① קריך שטאַרקייט איז מער ווי דריי מאָל אַז פון 310S ומבאַפלעקט שטאָל; נאָך 1000 שעה פון קאַנטיניואַס אָפּעראַציע ביי 1000 ℃, שטענדיק דעפאָרמאַציע איז ≤0.5%; ② גאָר שטאַרק קעראָוזשאַן קעגנשטעל, קענען וויטסטאַנד שטאַרק קעראָוסיוו מעדיע אַזאַ ווי שוועבל זויער און ניטריק זויער; ③ ויסגעצייכנט הויך-טעמפּעראַטור מידקייַט פאָרשטעלונג, פּאַסיק פֿאַר אָפט טעמפּעראַטור סייקלינג באדינגונגען. אָבער, זייער פּרייַז איז 5-8 מאָל אַז פון 310S ומבאַפלעקט שטאָל, און זיי זענען טיפּיקלי געניצט אין הויך-סוף פּרעסיסיאָן טראַנסמיסיע סיסטעמען.

4. הילפס מאַטעריאַלן און ייבערפלאַך באַהאַנדלונג טעכנאָלאָגיע

חוץ די אויסוואל פון סאַבסטראַט, איז ייבערפלאַך באַהאַנדלונג טעכנאָלאָגיע קריטיש פֿאַר פֿאַרבעסערן הויך-טעמפּעראַטור פאָרשטעלונג. איצט, מיינסטרים פּראָצעסן אַרייַננעמען: ① קראָום ינפֿילטריישאַן: פאָרמירן אַ Cr2O3 אָקסייד פילם אויף די קייט ייבערפלאַך, פֿאַרבעסערן קעראָוזשאַן קעגנשטעל מיט 40%, פּאַסיק פֿאַר הויך-טעמפּעראַטור כעמישע ינווייראַנמאַנץ; ② ניקעל-באזירט צומיש שפּריץ קאָוטינג: פֿאַר לייכט וואָרן טיילן אַזאַ ווי שפּילקעס און ראָולערז, די קאָוטינג כאַרדנאַס קענען דערגרייכן HRC60 אָדער העכער, יקסטענדינג דינסט לעבן מיט 2-3 מאָל; ③ קעראַמיק קאָוטינג: געניצט אין באדינגונגען העכער 1200 ℃, יפעקטיוולי יזאָלייטינג הויך-טעמפּעראַטור אַקסאַדיישאַן, פּאַסיק פֿאַר די מעטאַלורגיקאַל אינדוסטריע.

III. מאַטעריאַל אויסוואַל לאָגיק און פּראַקטישע פֿאָרשלאָגן פֿאַר הויך-טעמפּעראַטור וואַל קייטן

מאַטעריאַל אויסוואַל איז נישט פשוט וועגן נאָכפאָלגן "וואָס העכער די טעמפּעראַטור קעגנשטעל, אַלץ בעסער," נאָר פארלאנגט גאַנץ צו שאַפֿן אַ פיר-אין-איין עוואַלואַציע סיסטעם פון "טעמפּעראַטור-לאַסט-מיטל-קאָסטן." די פאלגענדע זענען פּראַקטישע פֿאָרשלאָגן פֿאַר אויסוואַל אין פאַרשידענע סצענאַרן:

1. קלעראַפיצירן די הויפּט אָפּערייטינג פּאַראַמעטערס

פארן אויסקלויבן, דארפן דריי שליסל פאראמעטערס גענוי געזאמלט ווערן: ① טעמפעראטור קייט (קאנטיניואירלעכע אפעראציע טעמפעראטור, שפיץ טעמפעראטור, און ציקל פרעקווענץ); ② לאסט באדינגונגען (געשאצטע מאכט, אימפאקט לאסט קאעפיציענט); ③ אומגעבונג מיטל (אנוועזנהייט פון וואסער פארע, זויערע גאזן, פעט, אא"וו). למשל, אין דער עסן בעקעריי אינדוסטריע, אין צוגאב צו אויסהאלטן הויכע טעמפעראטורן פון 200-300℃, מוזן קייטן אויך טרעפן די FDA היגיענע סטאנדארטן. דעריבער, איז 304 אדער 316 נישט-ראסטיקער שטאל די בעפארצוגטע ברירה, און מען זאל אויסמיידן בליי-אנטהאלטנדיקע באדעקונגען.

2. אויסוואל לויט טעמפּעראַטור קייט

- מיטלערע טעמפּעראַטור קייט (150-400℃): 304 ומבאַפלעקט שטאָל איז די בילכער ברירה; אויב עס פּאַסירט אַ קליינע קעראָוזשאַן, אַפּגרעיד צו 316 ומבאַפלעקט שטאָל. ניצן עסן-גראַד הויך-טעמפּעראַטור גריז (פּאַסיק פֿאַר די עסן אינדוסטריע) אָדער גראַפיט-באַזירט גריז (פּאַסיק פֿאַר אינדוסטריעלע אַפּלאַקיישאַנז) קען פֿאַרלענגערן די קייט ס לעבן צו מער ווי דריי מאָל אַז פון געוויינטלעכע קייטן.

- הויך טעמפּעראַטור קייט (400-800℃): 310S ומבאַפלעקט שטאָל אָדער Cr20Ni14Si2 היץ-קעגנשטעליק שטאָל איז די הויפּט ברירה. עס איז רעקאָמענדירט צו קראָום-פּלייטינג די קייט און נוצן הויך-טעמפּעראַטור גראַפיט שמירן (טעמפּעראַטור קעגנשטעל ≥1000℃), און נאָכגעבן די לובריקאַציע יעדע 5000 ציקלען.

- עקסטרעם הויכע טעמפּעראַטור קייט (איבער 800℃): קלייבט 2520 היץ-קעגנשטעליק שטאָל (מיטל-ביז-הויכע סוף) אדער Inconel 718 ניקאַל-באַזירט צומיש (הויך סוף) באַזירט אויף קאָסטן בודזשעט. אין דעם פאַל, איז אַ לובריקאַציע-פֿרייער פּלאַן אדער האַרטער לובריקאַנט (אַזאַ ווי מאָליבדענום דיסולפֿייד קאָוטינג) נויטיק צו פֿאַרמייַדן לובריקאַציע דורכפֿאַל.

3. אונטערשטרייַכן די צופּאַסונג פון מאַטעריאַלן און סטרוקטור

די קאָנסיסטענץ פון טערמישער אויסברייטונג פון אַלע קייט קאָמפּאָנענטן איז קריטיש ביי הויכע טעמפּעראַטורן. למשל, ווען מען ניצט 310S נישט-ראַסטיק שטאָל קייט פּלאַטעס, זאָלן די שטיפטן זיין געמאַכט פון דעם זעלבן מאַטעריאַל אָדער האָבן אַ ענלעכן קאָעפיציענט פון טערמישער אויסברייטונג ווי 2520 היץ-קעגנשטעליק שטאָל צו ויסמיידן אַבנאָרמאַלע קליראַנס געפֿירט דורך טעמפּעראַטור ענדערונגען. גלײַכצײַטיק, זאָלן האַרטע ראָולערס און פֿאַרדיקטע קייט פּלאַטע סטרוקטורן אויסגעקליבן ווערן צו פֿאַרבעסערן קעגנשטעל צו דעפאָרמאַציע ביי הויכע טעמפּעראַטורן.

4. די קאָסטן-עפעקטיווקייט פאָרמולע פֿאַר באַלאַנסירן פאָרשטעלונג און קאָסטן

אין נישט-עקסטרעמישע אפעראציע באדינגונגען, איז נישט נויטיג בלינדערהייט אויסצוקלייבן הויך-קוואליטעט מאטעריאלן. למשל, אין קאנווענציאנעלע היץ באהאנדלונג אויוון אין דער מעטאלורגישער אינדוסטריע (טעמפּעראַטור 500℃, קיין שטארקע קאראזיע), איז די קאסט פון ניצן 310S נישט-ראסטיקע שטאל קייטן בערך 60% פון יענע פון ​​2520 היץ-קעגנשטעליק שטאל, אבער די לעבנס-צייט ווערט נאר פארקלענערט מיט 20%, וואס רעזולטירט אין א העכערע אלגעמיינע קאסט-עפעקטיווקייט. קאסט-עפעקטיווקייט קען ווערן אויסגערעכנט דורך פארמערן מאטעריאל קאסט מיטן לעבנס-צייט קאעפיציענט, פריאריטעטירנדיג די אפציע מיט די נידריגסטע קאסט פער איינהייט צייט.

IV. געוויינטלעכע אויסוואל-מיספארשטענדענישן און ענטפֿערס צו אָפֿט געשטעלטע פֿראַגעס

1. אומרעכטע השגה: אזוי לאנג ווי דער מאטעריאל איז היץ-קעגנשטעליק, וועט די קייט שטענדיג זיין פאסיג?

נישט ריכטיק. מאַטעריאַל איז נאָר דער יסוד. די קייט'ס סטרוקטורעלע פּלאַן (אַזאַ ווי די גרייס פון די שפּאַלט און די לובריקאַציע קאַנאַלן), די היץ באַהאַנדלונג פּראָצעס (אַזאַ ווי לייזונג באַהאַנדלונג צו פֿאַרבעסערן די הויך-טעמפּעראַטור שטאַרקייט), און די פּרעציזיע פון ​​די ינסטאַלירונג אַלע ווירקן אויף די הויך-טעמפּעראַטור פאָרשטעלונג. למשל, אַ 310S ומבאַפלעקט שטאָל קייט וועט האָבן איר הויך-טעמפּעראַטור שטאַרקייט רידוסט מיט 30% אויב עס איז נישט דורכגעגאנגען לייזונג באַהאַנדלונג ביי 1030-1180℃.

2. פראגע: ווי אזוי צו לייזן קייט-שטילשטאנד אין הויך-טעמפּעראַטור סביבות דורך צופּאַסן מאַטעריאַלן?

קין-אויפפאל ווערט מערסטנס געפֿירט דורך אָקסייד סקאַלע שאָלעכץ אָדער אומגלייכע טערמישע יקספּאַנשאַן. לייזונגען: ① אויב עס איז אַן אָקסיידיישאַן פּראָבלעם, אַפּגרעיד 304 ומבאַפלעקט שטאָל צו 310S אָדער דורכפירן קראָום פּלייטינג באַהאַנדלונג; ② אויב עס איז אַ טערמישע יקספּאַנשאַן פּראָבלעם, פאַראייניקן די מאַטעריאַלס פון אַלע קייט קאַמפּאָונאַנץ, אָדער קלייַבן ניקאַל-באזירט צומיש שפּילקעס מיט אַ נידעריקער קאָואַפישאַנט פון טערמישע יקספּאַנשאַן.

3. פראגע: ווי אזוי קענען הויך-טעמפּעראַטור קייטן אין דער עסן אינדוסטריע באַלאַנסירן הויך-טעמפּעראַטור קעגנשטעל און היגיענע באדערפענישן?

גיט פריאריטעט צו 304 אדער 316L נישט-ראסטיקן שטאל, אויסמיידנדיק באַדעקונגען מיט שווערע מעטאַלן; ניצט אַ גרוב-פֿרייע פּלאַן פֿאַר גרינג רייניקונג; ניצט FDA-סערטיפֿיצירט עסן-גראַד הויך-טעמפּעראַטור לובריקאַנט-אויל אדער אַ זיך-לובריקירנדיקע סטרוקטור (אַזאַ ווי קייטן מיט PTFE לובריקאַנט).

V. קיצער: פון מאַטעריאַל סעלעקציע צו סיסטעם רילייאַבילאַטי

די אויסוואל פון ראָולער קייט מאַטעריאַלן פֿאַר הויך-טעמפּעראַטור סביבות אין עסאַנס ינוואַלווז צו געפֿינען די אָפּטימאַל לייזונג צווישן עקסטרעמע אַפּערייטינג באדינגונגען און ינדאַסטריאַל קאָס. פֿון די עקאָנאָמיש פּראַקטישנאַס פון 304 ומבאַפלעקט שטאָל, צו די פאָרשטעלונג וואָג פון 310S ומבאַפלעקט שטאָל, און דאַן צו די לעצט דורכברוך פון ניקאַל-באזירט אַלויז, יעדער מאַטעריאַל קאָראַספּאַנדז צו ספּעציפיש אַפּערייטינג באדינגונגען רעקווירעמענץ. אין דער צוקונפֿט, מיט דער אַנטוויקלונג פון מאַטעריאַל טעכנאָלאָגיע, נייַע אַלוימ מאַטעריאַלן וואָס קאַמביינירן הויך-טעמפּעראַטור שטאַרקייַט און נידעריק קאָסטן וועט ווערן די גאַנג. אָבער, אין די קראַנט בינע, אַקיעראַטלי קאַלעקטינג אַפּערייטינג פּאַראַמעטערס און גרינדן אַ וויסנשאפטלעכע עוואַלואַטיאָן סיסטעם זענען די קערן פּרירעקוויזיץ פֿאַר דערגרייכן סטאַביל און פאַרלאָזלעך טראַנסמיסיע סיסטעמען.