Различия в характеристиках фланцев из разных материалов в условиях высоких температур

Показатели работы фланцев в условиях высокой температуры значительно варьируются в зависимости от используемого материала, прежде всего с точки зрения удержания прочности, устойчивости к окислению, устойчивости к ползучему движению,тепловая устойчивостьНиже приведен анализ типичных категорий материалов:

1. Фланцы из углеродистой стали (например, Q235, 20# сталь) Основной выбор для низких и средних температур
Разложение прочности при высоких температурах
Фланцы из углеродистой стали обычно ограничиваются температурой ниже 425°C. Повышение температуры выше 350°C значительно снижает их прочность (например,Прочность прочности стали снижается с 245 МПа при комнатной температуре до 180 МПа при 400°С)При температуре выше 450 °C происходит сфероидизация перлита, что приводит к грубости зерна и, в конечном итоге, к разрыву.
Низкая устойчивость к окислению
Быстрая окисление начинается выше 300 ° C, образуя свободный слой Fe3O4. При 500 ° C скорость окисления в пять раз быстрее, чем при 300 ° C.Под действием серы или водяного пара коррозия ускоряется.

2. Фланцы из аустенитной нержавеющей стали (304/316, и т.д.) предпочтительны для стойкости к коррозии при высоких температурах.
Лучшая прочность при высоких температурах и устойчивость к окислению
304 нержавеющая сталь выдерживает температуру до 870 °C, в то время как 316L (с молибденом) сохраняет хорошую прочность (прочность ≥ 120 МПа) ниже 650 °C.
Оксидный слой Cr2O3 (от 18-20% хрома) обеспечивает превосходную устойчивость к окислению (например, на 90% меньшую скорость окисления, чем углеродистая сталь при 800 °C).
Риски от высокой температуры
Сенсибилизация (450-850°C): осаждение карбида может вызвать межзернистую коррозию (уменьшается с помощью стабилизирующих процедур, например, нержавеющей стали 321 с титаном).
Ограничения поскользнения: выше 650°C ускоряется деформация поскользнения, требующая снижения допустимого напряжения (например, 316L при 700°C имеет только 15% прочности при комнатной температуре).

3. Двухкомпонентные стальные фланцы (2205, 2507 и т.д.)
Средняя высокотемпературная производительность
2205 двойная сталь может использоваться до 300°C, в то время как супер двойная сталь 2507 может использоваться до 350°C (прочность > 400 МПа при 300°C, в два раза выше, чем у 304 нержавеющей стали).
За пределами 350 ° C ускоряется деградация ферритовой фазы, уменьшая сопротивление ползучести быстрее, чем аустенитные стали.

4. Фланцы из хрома-молибдена (15CrMo, P91, и т.д.) Идеально подходят для условий высокой температуры и давления.
Улучшенная прочность и устойчивость к ползучему.
15CrMo (1-1,5% Cr, 0,5% Mo) работает до 550°C (устойчивость добычи > 200 МПа при 500°C).
P91 (9% Cr, 1% Mo) выдерживает 650 °C в течение длительного времени, с двойной прочностью на прорыв при ползании 15CrMo (например, 100 MPa против 40 MPa при 600 °C в течение 100 000 часов).

5. Фланцы из никелевого сплава (Inconel 625, Hastelloy C-276 и т.д.) Окончательное решение для экстремальных условий
Непревзойденные высокотемпературные характеристики
Инконель 625 сохраняет > 100 МПа прочности при 1093°C.
Гастеллой С-276 устойчив к окислению до 1200 °C, с сроком службы более 100 000 часов (например, в 5 раз прочнее, чем 316L при 800 °C).
Устойчивость к сложной коррозии
Высокое содержание никеля (≥ 50%), хрома (20-30%) и молибдена (10-16%) позволяет сопротивляться:
Окисление, коррозия под давлением и межгранулярная атака в суровой среде (например, угольные газификаторы при температуре 650 °C с H2S/CO2).
Подходит для более 20 лет эксплуатации в экстремальных условиях, таких как высокотемпературная серная кислота или богатый серью нефть/газ.