Aliaj pe bază de nichel (Incoloy 800 N08800) rezistență la temperaturi ridicate și rezistență la coroziune
1. Introducere
Aliajul Incoloy 800 este un aliaj pe bază de fier; conține o cantitate mare de Ni, Cr și o cantitate mică de Si, Mn, Cu, Al, Ti. Are rezistență ridicată la temperatură ridicată și, de asemenea, are o bună rezistență la oxidare, rezistență la carburare și rezistență la permeabilitate. Proprietățile sulfului. Conținutul ridicat de Cr și Ni asigură stabilitate pe termen lung în medii corozive. Tub de cuptor cu benzină brută cracată din aliaj de 800 folosit în instalația de procesare a hidrogenului timp de 150,000 ore
(17 ani) mai târziu, a suferit doar o coroziune minoră și are încă proprietăți mecanice bune.
În Statele Unite și în alte țări, Alloy 800 a devenit materialul structural standard la temperatură înaltă. Acest aliaj este perfect potrivit pentru utilizare într-o gamă largă de condiții și, ca urmare, acest material a fost utilizat pe scară largă în multe sisteme de temperatură înaltă în ultimii ani. Accentul principal în Statele Unite s-a concentrat pe aplicațiile în sistemele avansate de conversie a energiei, în special cele legate de arderea și gazeificarea cărbunelui, cu rezultate variate, de la succes la eșec neașteptat din cauza secetei. În aproape toate cazurile, problema se datorează coroziunii accelerate de sulf.
Sulfidarea pare a fi principalul punct de lipire care limitează utilizarea pe scară largă a acestui aliaj. Condițiile pentru utilizarea fiabilă a acestui aliaj nu sunt încă clare. Scopul acestui articol este de a analiza datele despre comportamentul aliajului 800 în atmosfere care conțin sulf și de a evalua potențialul aliajului 800 de a rezista coroziunii prin sulfurare. În plus, limitările indică factorii de mediu și materiale care influențează comportamentul, precum și domeniile în care sunt necesare lucrări suplimentare.
2. Antioxidanți
Cele mai multe aplicații ale aliajului Incolog 800 în atmosfere în care se poate produce sulfurarea și coroziunea aparțin uneia dintre următoarele trei atmosfere: (1) prelucrarea petrolului, (2) gazeificarea cărbunelui și (3) arderea combustibililor fosili. Principala diferență dintre fiecare atmosferă este activitatea oxigenului, temperatura și presiunea, dar unele componente ale atmosferei sunt parțial aceleași și nu există întotdeauna diferențe evidente. Mai jos sunt rezultatele testelor trecute și prezente ale aliajului 800 în diverse domenii, inclusiv estimări ale benzilor de utilizare restricționată care necesită performanțe mai bune.
2.1 Prelucrarea petrolului
Condițiile de utilizare în industria petrolului sunt: temperatură scăzută, iar atmosfera conține hidrogen, hidrocarburi, oxizi de carbon și abur care conțin cantități mici până la urme de HS. Acest tip de atmosferă conține de obicei<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.
Viteza de coroziune depinde în mare măsură de temperatură și este insensibilă la conținutul de HS și presiunea totală. Când atmosfera conține 0,02% HS, coroziunea prin sulfurare va avea loc în aliajul 800. Nimeni nu a discutat încă efectul concentrației de peroxigen, dar se poate deduce că activitatea oxigenului trebuie să fie destul de scăzută pentru ca sulfura să devină o stare stabilă în echilibru cu faza gazoasă, așa cum se evidențiază prin analiza de difracție cu raze X a oxidul de suprafață.
Concluzia că viteza de vulcanizare nu este sensibilă la concentrația de HS pare să fie extinsă și în cazul HS pur. Burns a studiat reacția aliajului 8 în HS pur la 101,3 kPa. Rata de coroziune la 593 de grade este de 1,194 mm/an. În acest moment, concentrația de HS este cu 2 ordine de mărime mai mică decât concentrația la temperatura corespunzătoare din Tabelul 1, iar forța este doar jumătate din temperatura corespunzătoare, ceea ce este în contrast puternic cu datele extrapolate din Tabel. 1. A verificat efectul supraîncălzirii asupra vitezei de coroziune. Rata de coroziune sub HS pur la 650 de grade a fost de 3,48 mm/an. Eșantionul a fost vulcanizat sever în 12 ore la 774 de grade și complet distrus la 982 de grade.
Conform datelor obținute, atunci când aliajul 800 este utilizat într-o atmosferă care conține o gamă largă de componente HS de la câteva ppm la 100% HS, nu va exista coroziune evidentă a sulfurilor sub 538 de grade, iar resturi rata de coroziune (0,408 mm/an) pare a fi mai mare de 538 de grade și poate apărea 1% sau mai mult din atmosfera H, S. Cu toate acestea, nu există date despre viteza de coroziune în atmosfere care conțin cantități mici până la urme de HS peste 538 de grade. Ar trebui să existe un punct limită critic sub care coroziunea nu va apărea din cauza stabilității termodinamice a fazei sulfurate. Interfața stabilă de fază (metal/sulfură metalică) Fe, Ni, Cr și Mn în funcție de temperatură și raportul HS/H este prezentată în Figura 1. Dacă raportul HS/-H2 este mai mic de 10~3, Fe și Ni nu va forma sulfuri stabile peste 760 de grade. Chiar dacă se formează sulfuri de Fe și Ni, determinând corodarea rapidă a aliajului 800, acesta poate menține o performanță bună în condiții mai mari de 760 de grade și concentrația de HS în H mai mică de 1000 ppm.
