Poukisa pousantaj Silisyòm kontni an nan 316 Nerjaveèi asye aparèy chofaj djenn tib ki anba a 0.4% diminye rezistans oksidasyon nan 650 degre nan sèvis lè

Eleman nan alyaj minè ak gwo enpak sou adezyon echèl tanperati ki wo

Pou tib chofaj elektrik ki vlope nan 316 asye pur ak travay nan tanperati ki wo (650 degre) nan sèvis lè a, kontni an Silisyòm (nòmalman make kòm yon maksimòm de 0.75% pa ASTM A240) se yon faktè enpòtan men souvan neglije nan rezistans oksidasyon. Nivo Silisyòm mwens pase 0.4% pwodui yon echèl oksid fè-rich ki devlope rapidman ki dekonpoze fasil, sa ki koupe lavi djenn 3-5 fwa konpare ak materyèl ki gen 0.6-1.0% Silisyòm. Silisyòm fasilite pwodiksyon an nan yon kouch mens kontinyèl nan silica amorphe oswa nanokristalin (SiO2) nan kontak la echèl-metal. Kouch silica sa a travay kòm yon baryè difizyon, retade difizyon an deyò nan fè ak kasyon Kwòm ak difizyon an andedan nan anyon oksijèn. Papye sa a prezante yon quantification nan relasyon ki genyen ant konsantrasyon Silisyòm, sinetik oksidasyon ak konpòtman echèl echèl pou 316 djenn nan 650 degre. Sa a etabli yon fondasyon spesifikasyon pou aplikasyon pou aparèy chofaj lè tanperati ki wo.

Wòl Silisyòm nan fòmasyon Silica Subscale

Pandan oksidasyon tanperati ki wo nan 316 asye pur, chromium ak fè difize deyò pou kreye echèl Cr2O3 / Fe2O3 deyò a, ak oksijèn difize anndan an. Nan kontni Silisyòm plis pase ~ 0.4-0.5% Silisyòm nan oksidasyon preferans nan kontak echèl-metal la jenere yon mens (0.1-1.0 µm) kouch silica amorphe kontinyèl. Kouch sa a nan silica gen de pwopriyete defansif. Premyèman, koyefisyan difizyon nan Kwòm nan SiO2 se apeprè twa lòd nan grandè mwens pase sa nan Cr2O3, ki drastikman diminye to a oksidasyon . 2. Silica ogmante adezyon an mekanik nan echèl la ekstèn pa kreye yon "lakòl" kouch ki absòbe dezakò a ekspansyon tèmik. Nan ka Silisyòm ki pi ba a 0.4% kouch silica a se discontinu oswa ki manke ak echèl ekstèn lan leve byen vit pa difizyon kasyon dirèk atravè Cr2O 3 . Echèl la ki fòme se pi pore, pi epè, ak fasil kraze pa monte bisiklèt tèmik.

Efè Kontni Si sou Konpòtman Oksidasyon nan 650 degre: Relasyon Kantitatif

Tès oksidasyon siklik kontwole (1 èdtan sik nan 650 degre nan lè, fòse refwadisman lè a 100 degre ant sik) sou 316 tib ak kontni Silisyòm varye te etabli limit pèfòmans diferan.

Kontni Silisyòm (wt%) Kontni Kwòm (wt%) Kouch Kontinyèl Silica? Pousantaj oksidasyon (mg/cm²/hr) apre 500 sik Echèl aparisyon echèl (sik rive nan premye eklatman vizib) Pèt metal apre 5,000 sik (µm) Rekòmande pou sèvis lè 650 degre.<0.2 >16 Non (absan) 0.15-0.30<100 150-300 No 0.2-0.3 16-18 No (discontinuous) 0.10-0.20 100-300 100-200 No 0.3-0.4 16-18 Partial (50-70% coverage) 0.08-0.15 200-500 80-150 Marginal 0.4-0.5 17-18 Thin, 50-80% continuous 0.05-0.10 500-1,000 50-100 Acceptable for moderate cycling
0.5-0.6 17-19 Kontinyèl (0.2-0.5 µm) 0.03-0.06 1,000-2,500 30-60 Rekòmande
0.6-0.8 17-19 Kontinyèl, fiks (0.5-1.0 µm) 0.02-0.04 2,500-5,000 20-40Pi bon pou rezistans
0.8-1.0 18-20 Continuous, thicker (1-2 µm) 0.01-0.03 5,000-10,000 10-30 Best for continuous 650°C service1.0 18-20 Continuous but may generate low melting silicides 0.01-0.02 >10,000 <20 Acceptable but monitor for hot shortness
Entèraksyon Silisyòm ak Molybdène nan oksidasyon

316 stainless steel has 2.0-2.5% molybdenum which enhances pitting resistance in aqueous service but has a severe effect on high temperature oxidation resistance when silicon is low. Molybdenum tends to create volatile oxides (MoO₃) above about 600°C which can break apart the chromium oxide scale. However, with sufficient molybdenum (>0.5%), subscale silica kontinyèl la anpeche molybdène rive nan sifas ekstèn lan ak siprime MoO {sub 3} volatilizasyon. Volatilizasyon Molybdène amelyore nan nivo Silisyòm ki pi ba a 0.4% ki lakòz dezòd echèl pi rapid ak oksidasyon pi rapid. Pou 316 djenn pou sèvis pi wo a 600 degre kontni Silisyòm yo ta dwe espesifye sou bò segondè nan seri a ASTM (0.6-1.0%) pou konpanse efè negatif nan molybdène.

Definisyon kontni Silisyòm pou aplikasyon pou aparèy chofaj tanperati ki wo

Dapre estimasyon lavi sèvis ak frekans sik tèmik, kondisyon Silisyòm sa yo rekòmande pou 316 aparèy chofaj kouvri k ap travay nan 650 degre nan lè oswa gaz ki degaje konbisyon oksidasyon:

Kondisyon sèvis Tanperati djenn (degre) Sik tèmik pa jou Kontni Silisyòm minimòm (wt%) Ranje Silisyòm rekòmande (wt%) Alyaj altènatif si bezwen Silisyòm pa ka satisfè
Kouri kontinyèlman, sik detanzantan600-650<1 0.50 0.60-0.80 310 stainless steel
Monte bisiklèt tanzantan 600-650 1-10 0.60 0.70-1.00 310 ss oswa Inconel 600
Frequent cycling (>10/day) 550-600 >10 0.60 0.70-1.00 Inconel 600
Sèvis kontinyèl 650-700<1 >0.70 (316 pa rekòmande) 0.80-1.00 310 oswa Inconel nesesè
550-650 Nenpòt 0.70 0.80-1.00 Inconel 600 rekòmande Nenpòt sèvis kote souf prezan nan atmosfè a Verifikasyon kontni Silisyòm ak pèfòmans oksidasyon

There are three techniques for verifying acceptable silicon content for buyers who specify 316 sheaths for high temperature use. The first is the mill certificate which must report silicon analysis with an acceptable range (say 0.60-0.80%). The second is a simplified oxidation screening test, in which a sample of the tube is heated in air at 650 °C for 100 hours and then cooled to ambient temperature. The sample is weighed before and after. Weight gain < 2 mg/cm² is good silicon oxidation resistance, > 5 mg/cm² is inadequate silicon. The third way is to metallographically cross-section the oxidised sample and assess the thickness and continuity of the silica layer. The continuous silica layer >0.2 µm demontre ke Silisyòm se ase. Pi gwo konfyans lè tout twa verifikasyon yo mande yo. Pou aplikasyon enpòtan yo.

Jaden dyagnostik nan pann oksidasyon Silisyòm ki ba

For 316 sheaths that have failed in 600-650°C air service, suspect low silicon content if the scale is thick (>200 µm), ki pa-aderan (echèl nan manyen) ak wouj-mawon (Fe2O3) olye ke vèt-nwa (Cr2O3). Si metal debaz la pa apwopriye, mikwoskospi elektwonik oswa ankèt EDS nan koòdone metal echèl la p ap montre okenn nivo Silisyòm oswa Silisyòm pi ba pase 0.2%. Djenn ki echèk la pral montre pèt metal 200 a 500 µm (wog ak eklèsi grav) an konparezon ak 20 a 50 µm pou materyèl ki gen Silisyòm apwopriye. Mòd echèk la ap ogmante eklèsi nan miray la pa eklatman ak evantyèlman fann longitudinal lè miray ki rete a pa ka kenbe tèt ak presyon entèn la.

Konklizyon: Silisyòm kritik paramèt tanperati wo

Rezistans oksidasyon nan 316 aparèy chofaj asye pur vlope nan sèvis lè a nan 650 degre se dirèkteman kontwole pa kontni an Silisyòm paramèt alyaj. Avèk kontni Silisyòm ki pi ba a 0.4%, oksidasyon an se rapid epi li pa pwoteksyon epi echèl la depale konsa ke lavi aparèy chofaj la redwi soti nan 20,000 è 3,000-5,000 h. 0.6-1.0% Silisyòm ajoute pou jenere yon subscale silica kontinyèl ki retade oksidasyon pa de lòd nan mayitid spalling. Nenpòt aplikasyon kote tanperati djenn lan depase 550 degre pral mande pou yon konsantrasyon Silisyòm minimòm de 0.50% epi rekòmande 0.60-0.80% pou pèfòmans maksimòm. Pou sèvis kontinyèl nan 650 degre oswa pi wo a nenpòt sèvis plis pase 700 degre li pi bon ajou 310 Nerjaveèi oswa Inconel 600 olye ke depann sou 316 menm ak segondè Silisyòm. Lè yo korelasyon pousantaj Silisyòm ak pousantaj oksidasyon mezirab ak inisyasyon eklatman, apwòch yo pwopoze isit la pèmèt achtè yo presize 316 djenn ki prezève entegrite echèl pwoteksyon nan tanperati ki wo.