Hastelloy C-276 toru, mis suudab toatemperatuuril tohutut survet tagasi hoida, kaotab kasutustemperatuuri tõustes järk-järgult osa sellest tugevusest. 400 kraadi juures muutub metall sügaval keemiatehase kuumas -reaktiivses tsoonis mõõdetavalt pehmemaks ja ohutut töörõhku tuleb vastavalt vähendada. Seetõttu ei hinnata rõhku{6}}sisaldavaid seadmeid kunagi ainult toatemperatuuri andmelehele trükitud tugevuse järgi. Tegelik töötemperatuur reguleerib lubatud pinget ja lõpuks määratleb ohutu rõhu piirjoone.
Omavahelise seose mõistmineHastelloy C-276 tõmbetugevus 400 kraadi survereitingugaarvutused on olulised protsessitorustike, soojusvahetite ja surveanumate jaoks, mis töötavad söövitavas kõrge temperatuuriga{0}}keskkonnas.
Miks metalli tugevus langeb kõrgendatud temperatuuril?
Kõik konstruktsioonimetallid kaotavad tugevuse, kui temperatuur tõuseb nende sulamisvahemiku suunas. Suurenenud aatomivibratsioon metallvõre sees vähendab vastupidavust deformatsioonile ja purunemisele.
Nikli{0}}põhised sulamid, nagu Hastelloy C-276, säilitavad kõrgel temperatuuril tugevuse palju paremini kui paljud roostevabad terased, mis on üks põhjusi, miks neid kasutatakse laialdaselt:
Keemilised reaktorid
Soojusvahetid
Happe käitlemise süsteemid
Suitsugaaside pesurid
Kõrge{0}}temperatuuri protsessi torustik
Kuid isegi väga korrosioonikindlate{0}}niklisulamite tõmbeomadused vähenevad temperatuuri tõustes mõõdetavalt.
Hastelloy C-276 tõmbetugevus toatemperatuuril
Hastelloy C-276 on tuntud selle poolest, et kombineerib:
Suurepärane korrosioonikindlus
Tugevad mehaanilised omadused
Hea keevitatavus
Vastupidavus oksüdeerivale ja redutseerivale keskkonnale
Toatemperatuuril on sulamil tavaliselt maksimaalne tõmbetugevus:
UTS≈790 MPaUTS \\umbes 790\\ MPaUTS≈790 MPa
See kõrge tugevus võimaldab suhteliselt õhukese seinaga -torudel taluda olulist siserõhku, samal ajal kui agressiivne keemiline rünnak.
Kuidas tugevus muutub 400 kraadi juures
Kui kasutustemperatuur tõuseb ligikaudu 400 kraadini, väheneb sulami lõplik tõmbetugevus märkimisväärselt.
Tüüpilised väärtused sellel temperatuuril on ligikaudu:
UTS≈600 MPaUTS \\umbes 600\\ MPaUTS≈600 MPa
Vähenemine toimub järk-järgult, mitte järsult. Paljudes niklisulamites järgib tõmbetugevuse langus toatemperatuuri ja 400 kraadi vahel ligikaudu lineaarset suundumust.
Kuum metall on endiselt tugev, kuid ohutusvaru peab olema laiem, kuna materjalil ei ole enam välistingimustes samasugust paindumis- ja rebenemiskindlust.
Miks tuleb rõhureitinguid alandada?
Torude ja anumate rõhk ei saa jääda fikseerituks, kui materjali tugevus väheneb.
Tõmbetugevus temperatuuri tõustes väheneb:
Sisemine survevõime väheneb
Rõnga pinge piirid muutuvad madalamaks
Seina pingemarginaalid vähenevad
Rikkekindlus väheneb
Sel põhjusel nõuavad protsessiseadmete koodid lubatud pingete reguleerimist vastavalt töötemperatuurile.
Tulemuseks on alandatud rõhupiir kõrgendatud kasutustingimuste korral.
ASME disainikoodide roll
Materjali tugevuse ja lubatud rõhu vahelist suhet reguleerivad tunnustatud inseneristandardid.
Levinud koodid hõlmavad järgmist:
ASME B31.3 protsessitorustiku jaoks
ASME VIII jaotis surveanumatele
ASME boilerite ja surveanumate kooditabelid
Need standardid avaldavad Hastelloy C-276 ja teiste sulamite lubatud pingeväärtused erinevatel temperatuuridel.
Hastelloy C-276 lubatud pingeväärtused ASME koodi kohta on loetletud tabelina ja on tahtlikult madalamad kui materjali lõplik tõmbetugevus. Konservatiivsete projekteerimisvarude tagamiseks rakendatakse sisseehitatud ohutustegureid.
Tegurid, mis määravad lõpliku rõhureitingu
Lõplik lubatud töörõhk sõltub mitmest koostoimivast disainimuutujast.
Toru seina paksus
Paksemad seinad taluvad siserõhku tõhusamalt, kuna rõngaspinge kandmiseks on saadaval täiendav{0}}ristlõikematerjal.
Kuna lubatud pinge väheneb temperatuuri tõustes, võib sama rõhuklassi säilitamiseks olla vajalik seina paksuse suurendamine.
Toru läbimõõt
Suuremate läbimõõtude puhul on siserõhu all suurem ümbermõõt.
Sama seinapaksuse ja sama materjali puhul kannab suurem toru üldjuhul madalamat lubatud rõhku kui väiksem toru.
Disaini temperatuur
ASME tabelitest valitud lubatud pinge väärtus sõltub otseselt maksimaalsest projekteerimistemperatuurist.
Isegi mõõdukas temperatuuri tõus võib põhjustada rõhu märkimisväärset vähenemist.
Korrosioonitoetus
Söövitavates keskkondades lisatakse sageli seina paksus, et võtta arvesse{0}}pikaajalist materjalikadu.
Kuigi Hastelloy C-276-l on suurepärane korrosioonikindlus, võivad projekteerimisinsenerid sõltuvalt protsessi tingimustest siiski lisada korrosioonivaru.
Roomamine muutub 400 kraadi lähedal üha olulisemaks
Umbes 400 kraadi juures hakkab disainiarutelusse sisenema veel üks oluline mehhanism: roomamine.
Mis on Creep?
Roomamine on metalli aeglane, püsiv deformatsioon pideva pinge all kõrgendatud temperatuuril.
Erinevalt äkilisest ülekoormuse rikkest areneb roome pikkade tööperioodide jooksul järk-järgult.
Efektid hõlmavad järgmist:
Mõõtmete moonutamine
Seinte hõrenemine
Stressi ümberjaotumine
Pikaajaline{0}}rebenemise oht
Kuigi Hastelloy C-276 säilitab suurepärase stabiilsuse kõrgel temperatuuril, mõjutavad roomamisega seotud kaalutlused töötemperatuuri tõustes üha enam lubatud pingete valikut.
Pikaajalise-kasutamise korral võib surveastet piirata mitte ainult vahetu tõmbetugevus, vaid ka pikaajaline{1}}libisemiskindlus.
Miks peab töörõhk jääma alla koodi piiri?
Õigesti projekteeritud soojusvaheti või torustiku süsteem töötab tunduvalt alla koodiarvutustega kehtestatud maksimaalse lubatud rõhu.
See marginaal kaitseb:
Rõhu tõusud
Termilised siirded
Protsessi häired
Väsimuse laadimine
Materjali varieeruvus
Andmesildil olev rõhuklass kajastab seadme ohutut tööpiirkonda selle ettenähtud projekteerimistemperatuuril.
Selle temperatuuri ületamine vähendab materjali tugevust veelgi ja võib tühistada esialgse rõhusertifikaadi.
Temperatuuri ja ohutusvaru vaheline seos
FraasHastelloy C-276 tõmbetugevus 400 kraadi survereitingugakirjeldab lõpuks tasakaalu materiaalse võimekuse ja insenerikonservatiivsuse vahel.
Kõrgendatud temperatuuridel:
Tõmbetugevus väheneb
Lubatud stress väheneb
Rõhu piirid vähenevad
Ohutuskaalutlused muutuvad olulisemaks
Sulam püsib nõudlikes keskkondades väga võimekas, kuid rõhumäärad peavad alati kajastama tegelikke töötamise ajal kogetavaid soojustingimusi.
Järeldus
Hastelloy C-276 säilitab kõrgetel temperatuuridel muljetavaldava mehaanilise tugevuse, kuid nagu kõigi metallide puhul, vähenevad selle tõmbeomadused kasutustemperatuuri tõustes. Maksimaalne tõmbetugevus toatemperatuuril 790 MPa lähedal väheneb tavaliselt 400 kraadi juures ligikaudu 600 MPa-ni, mis nõuab vastavat lubatud töörõhu vähendamist.
ASME disainikoodid võtavad selle käitumise arvesse, avaldades temperatuurist{0}}sõltuvad lubatud pinge väärtused, mida kasutatakse torustike ja surveanumate arvutustes. Toru läbimõõt, seina paksus, korrosioonitase ja kõrgendatud -temperatuuri libisemise kaalutlused aitavad kõik kaasa ohutuks tööks valitud lõpliku rõhuklassi määramisele.
Surveanum ei ole seetõttu loodud mitte selle tugevuse jaoks, mis metallil kunagi toatemperatuuril oli, vaid selle tugevuse jaoks, mida see säilitab temperatuuril, mida see tegelikult töötamise ajal kogeb. Nimesildi hinnang muutub lubaduseks, mis peab jääma puutumatuks ka kõige karmimate protsesside segamise tingimustes.
