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La diferencia de rendimiento de las bridas hechas de diferentes materiales en entornos de alta temperatura se refleja principalmente en la capacidad de mantener la resistencia, la resistencia a la oxidación, la resistencia a la fluencia, la estabilidad térmica y la compatibilidad con el medio, etc. El siguiente análisis se lleva a cabo a partir de las categorías de materiales típicos:
I. Bridas de acero al carbono (por ejemplo, Q235, acero 20#): la elección básica para escenarios de baja y media temperatura.
La resistencia a altas temperaturas se atenúa obviamente.
La temperatura de uso del acero al carbono generalmente no supera los 425℃, y su límite elástico disminuirá en más del 30% cuando la temperatura supere los 350℃ (por ejemplo, el límite elástico del acero 20# cae de 245MPa a 180MPa a 400℃). Cuando la temperatura supera los 350℃, su límite elástico disminuirá en más del 30% (por ejemplo, el límite elástico del acero 20# disminuye de 245MPa a 180MPa a 400℃). Si continúa operando por encima de los 450℃, el tamaño del grano puede agrandarse debido a la “esferoidización de la perlita”, lo que finalmente conducirá a la fractura por fluencia.
Resistencia limitada a la oxidación
el acero al carbono a 300 ℃ por encima del inicio de la oxidación rápida, la superficie de la formación de una capa de óxido suelta Fe ₃ O ₄, cuanto mayor sea la temperatura, más rápida será la velocidad de oxidación (por ejemplo, 500 ℃ cuando la velocidad de oxidación de 300 ℃ es 5 veces). Si el medio contiene azufre o vapor de agua, la corrosión por oxidación se agravará aún más.
Segundo, bridas de acero inoxidable austenítico (304/316, etc.): la principal escena de corrosión a alta temperatura
la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la oxidación son mejores que las del acero al carbono
El límite superior de temperatura de uso del acero inoxidable 304 es de aproximadamente 870 ° C, 316L debido a los elementos de molibdeno, en los 650 ° C por debajo aún puede mantener una buena resistencia (límite elástico ≥ 120MPa), y la resistencia a la oxidación mejora significativamente (la velocidad de oxidación a 800 ° C es inferior a la del acero al carbono en un 90%). 90% menos de velocidad de oxidación que el acero al carbono a 800℃).
Principio: La estabilidad de la organización austenítica hace que sea menos propensa a la esferoidización de la perlita a altas temperaturas, y el elemento cromo (18%~20%) forma una película de óxido Cr₂O₃ densa, evitando la difusión de átomos de oxígeno.
Riesgos potenciales a altas temperaturas
Corrosión sensibilizada: Si se usa durante un período prolongado de tiempo en el rango de 450~850°C, el acero inoxidable 304 puede provocar corrosión intergranular debido a la precipitación de carburos, lo que debe mejorarse mediante “tratamientos de estabilización” (por ejemplo, titanio agregado al acero inoxidable 321).
Limitación de fluencia: por encima de 650℃, la velocidad de deformación por fluencia del acero inoxidable austenítico se acelera, el diseño necesita reducir la tensión admisible (como 316L a 700℃ cuando la tensión admisible es solo el 15% de la temperatura ambiente).
Tercero, brida de acero dúplex (2205, 2507, etc.): alta temperatura y entorno corrosivo fuerte de la elección rentable
propiedades mecánicas a alta temperatura entre el acero al carbono y el acero inoxidable austenítico
El acero dúplex 2205 suele ser ≤ 300 ° C, el acero súper dúplex 2507 puede ser 350 ° C, y su límite elástico a 300 ° C todavía se mantiene en más de 400MPa (2 veces el acero inoxidable 304), pero superior a 350 ° C, la fase ferrítica de la fase ferrita se acelera, el diseño necesita reducir la tensión admisible (como 316L a 700 ° C la tensión admisible es solo el 15% a temperatura ambiente). ℃, la resistencia a la fluencia de la fase ferrita disminuye, la resistencia es más rápida que la del acero inoxidable austenítico.
Cuarto, brida de acero al cromo y molibdeno (15CrMo, P91, etc.): condiciones de trabajo de alta temperatura y alta presión de los materiales centrales
la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la fluencia mejoran significativamente
El acero 15CrMo (cromo 1% ~ 1,5%, molibdeno 0,5%) se puede utilizar a una temperatura de hasta 550 ° C, 500 ° C, cuando el límite elástico aún se mantiene en más de 200MPa; el acero P91 de mayor grado (9% de cromo + 1% de molibdeno) puede estar a largo plazo 650 ° C la siguiente operación, la resistencia a la fractura por fluencia es más que el acero inoxidable austenítico. Operación, la resistencia a la fractura por fluencia es 2 veces la de 15CrMo (como 600 ℃ P91 100.000 horas de resistencia a la fluencia de 100MPa, 15CrMo solo 40MPa).
V. Bridas de aleación a base de níquel (Inconel 625, Hastelloy C-276, etc.): la solución definitiva para entornos corrosivos extremos a alta temperatura
El rendimiento a ultra alta temperatura aplasta otros materiales
Inconel 625 a 1093 ℃ aún puede mantener una resistencia a la tracción de más de 100MPa, Hastelloy C-276 puede ser resistente a la oxidación a 1200 ℃ e inferior, y a altas temperaturas la vida útil de la fractura por fluencia de hasta 10 millones. Vida útil de la fractura por fluencia de hasta 100.000 horas o más (como 800 ℃, la resistencia a la fluencia de C-276 es 5 veces la de 316L).
“Todoterreno” anticorrosión compleja a la temperatura
En ácido fuerte a alta temperatura (como 150 ℃ de ácido sulfúrico concentrado), medios que contienen flúor/cloro o petróleo y gas que contienen azufre a alta temperatura y alta presión, las aleaciones a base de níquel debido al sistema de aleación de alto níquel (≥50%), alto cromo (20% a 30%), alto molibdeno (10% a 16%), pueden resistir simultáneamente la corrosión oxidativa, la corrosión por tensión y la corrosión intergranular. Corrosión intergranular. Por ejemplo: la industria química del carbón en el gasificador de carbón a alta temperatura (temperatura 650 ℃, que contiene H ₂ S / CO ₂), solo las bridas de aleación a base de níquel pueden cumplir los requisitos de más de 20 años de servicio.