740H / UNS N07740 Superalloy ประสิทธิภาพสูง, โลหะผสมพิเศษ Semless Tube และ Pipe

ประสิทธิภาพสูง superalloy 740H (UNS N07740) semless หลอดและท่อสำหรับหม้อไอน้ำแบบพิเศษที่วิกฤตยิ่งยวดขั้นสูง

1 ผลิตภัณฑ์

ประสิทธิภาพสูง superalloy 740H (UNS N07740) หลอด semless และท่อสำหรับหม้อไอน้ำแบบพิเศษที่วิกฤตยิ่งยวดขั้นสูง

รูปแบบผลิตภัณฑ์กึ่งมาตรฐานรวมถึงท่อและท่อไม่มีตะเข็บแถบกลมการตีเป็นต้น

2 การออกแบบที่เทียบเท่า

UNS N07740, INCONEL® Alloy 740H

3 A PPLICATION

แม็กซ์ 740H เป็นนิกเกิล - เบส, การตกตะกอนแบบซูเปอร์อัลลอยที่สามารถแข็งตัวได้ซึ่งมีการผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของความแข็งแรงสูงและความต้านทานการคืบที่อุณหภูมิสูงพร้อมกับความต้านทานการกัดกร่อนของเถ้าถ่านหิน เดิมทีโลหะผสมนี้มีเป้าหมายเพื่อใช้เป็นท่อหม้อน้ำ A-USC ในส่วน superheater ของพืชเหล่านี้ แต่ถูกดัดแปลงสำหรับการใช้งานเป็นวัสดุสำหรับส่วนหัวของไอน้ำที่ท่อหม้อน้ำเชื่อมต่ออยู่ ท่อหม้อน้ำ A-USC มีขนาดปกติ [โดยทั่วไปคือ 1.5 ถึง 3 นิ้ว (38 ถึง 76 มม.) เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก] ขนาดหัวท่อไอน้ำหลักใช้ช่วงขนาดใหญ่กว่ามากโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกมากกว่า 12 นิ้ว (305 มม.) และมีความหนาของผนังเกิน 1.5 นิ้ว (38 มม.) ท่ออบไอน้ำอุ่นแบบไม่มีรอยต่อที่เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกสูงสุด 30 นิ้ว (760 มม.) เป็นสายผลิตภัณฑ์ที่เป็นไปได้ด้วยโลหะผสม 740H

4 ภาพรวม

Alloy 740H เป็น superalloy ที่สามารถชุบแข็งอายุได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการผลิตพลังงานขั้นสูงพิเศษที่มีความสำคัญยิ่ง

ในขณะที่ความต้องการพลังงานไฟฟ้าของโลกเพิ่มขึ้นรัฐบาลก็ต้องการให้มีการควบคุมการปล่อยมลพิษอย่างเข้มงวดเพื่อลดผลกระทบจากภาวะเรือนกระจกของรอยเท้าคาร์บอนของสังคม แม้จะมีสถานการณ์ดังกล่าวถ่านหินน้ำมันและก๊าซยังคงเป็นเชื้อเพลิงหลักสำหรับโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้า ในขณะที่คาดว่าจะเพิ่มพลังงานนิวเคลียร์กังหันแก๊สแสงอาทิตย์และพลังงานลมถ่านหินยังคงคาดการณ์ว่าจะผลิตเชื้อเพลิงได้ 37% ของกำลังการผลิตไฟฟ้าของโลกในปี 2578 ดังนั้นจึงมีแรงผลักดันที่แข็งแกร่งสำหรับการพัฒนาพลังงานที่สะอาดและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำเชื้อเพลิงฟอสซิลเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิและความดัน มีการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในเงื่อนไขเหล่านี้สำหรับการออกแบบหม้อไอน้ำซึ่งปิดท้ายด้วยเทคโนโลยี Ultra-supercritical ขั้นสูง (A-USC) A-USC หม้อไอน้ำคาดว่าจะให้ระดับของประสิทธิภาพการผลิตมากกว่า 50% (HHV) และการดำเนินงานของพวกเขาเป็นเช่นนั้นการปล่อยก๊าซคาร์บอน - เบสสามารถรวบรวมและแยกได้อย่างง่ายดาย

โปรแกรมที่พัฒนาขีดความสามารถของ A-USC นั้นมีอยู่ทั่วโลก เนื่องจากโรงงาน A-USC จะทำงานที่อุณหภูมิสูงขึ้น (700 °ถึง 760 ° C) และแรงดัน (สูงสุด 35 MPa) จำเป็นต้องใช้ซูเปอร์อัลลอยแบบฐานนิกเกิลเพื่อตอบสนองความแข็งแกร่งและความต้านทานการกัดกร่อน อัลลอยด์ 740H ได้รับการพัฒนาขึ้นเป็นพิเศษเพื่อใช้งานภายใต้เงื่อนไขการให้บริการที่ต้องการเหล่านี้

5 องค์ประกอบทางเคมี (wt%):

ตารางที่ 1 (wt%)

6 คุณสมบัติทางกายภาพ

ความหนาแน่น: ρ = 8.05 g / cm ³ (0.291 lb / in ³ )

อุณหภูมิหลอมละลาย: 1288-1362 ℃ (2350-2484 ° F)

ความต้านทานไฟฟ้า: 702.7 Ω-circ mil / ft (1.168μΩ -m)

7 METALLOGRAPHY

Alloy 740H จัดแสดงโครงสร้างออสเทนนิติกและแข็งอายุด้วยการตกตะกอนของแกมมาไพร์ม (γ ') Ni3 (เฟส Ti, Nb) ในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนไนโอเบียมอลูมิเนียมและไททาเนียมจะทำให้เกิดแกมมาไพร์มซึ่งจำเป็นต่อการเสริมความแข็งแรง โครงสร้างจุลภาคของโลหะผสม 740H ท่ออัดในการแก้ปัญหาการอบอ่อนและสภาพอายุจะเห็นได้ในรูปที่ 1 ระยะที่สองที่สังเกตในสภาพนี้รวมถึง carbo-nitrides หลักของประเภท (Nb, Ti) (C, N), Cr ₂₃ C ₆ ประเภท คาร์ไบด์และแกมมาไพร์ม การเปิดรับเพิ่มเติมในช่วงอุณหภูมิที่คาดการณ์ไว้สำหรับบริการ A-USC ทำหน้าที่เพียงแค่ปรับเปลี่ยนจำนวนสัมพัทธ์ของเฟสเดียวกันเหล่านี้ รูปที่ 2 แสดงภาพ SEM ของโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสม 740H หลังจากการหลอมน้ำยาตามด้วยการสัมผัส 5000 ชั่วโมงที่ 1380 ° F (750 ° C)

รูปที่ 1 โครงสร้างทางจุลภาคของการอบอ่อนและอัลลอยด์อายุ 740H ASTM No. 3 ขนาดเกรน - กำลังขยาย 200 เท่า - Kallings reagent etch

รูปที่ 2 โครงสร้างของโลหะผสม 740H หลังจาก 5,000 ชั่วโมงที่ 1380 ° F (750 ° C) การวิเคราะห์ SEM เผยให้เห็นอนุภาคเอกซ์แกมม่าเดี่ยวและคาร์ไบด์ขอบเขตของเมล็ดข้าว

8 คุณสมบัติทางกล

แม็กซ์ 740H แสดงให้เห็นถึงความแข็งแรงสูงและความมั่นคงทางโลหะที่อุณหภูมิสูง

ข้อกำหนดคุณสมบัติทางกลตามมาตรฐาน ASTM B983

9 ความต้านทานการกัดกร่อน

การกัดกร่อนและทนความร้อน

ด้วยส่วนผสมของโครเมียมปริมาณสูงโลหะผสม 740H ให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับท่อหม้อไอน้ำเนื่องจากมีการสัมผัสกับการกัดกร่อนจากไฟไหม้ที่ด้านนอกและการกัดกร่อนจากไอน้ำที่ด้านใน Alloy 740H ได้รับการประเมินอย่างกว้างขวางภายใต้เงื่อนไขทั้งสองชุด

การกัดกร่อนของกองไฟ

กุญแจสำคัญในการยอมรับเทคโนโลยีหม้อไอน้ำแบบ Ultra-supercritical ขั้นสูง (A-USC) คือการรับประกันว่าความต้านทานการกัดกร่อนจากไฟไหม้ของโลหะผสมท่อหม้อไอน้ำที่เลือกจะรับประกันการสูญเสียโลหะน้อยกว่า 2 มม. ในเวลา 200,000 ชั่วโมงที่อุณหภูมิไอน้ำ ° C ในยุโรปและเอเชียและ 760 ° C ในสหรัฐอเมริกา) สิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งคือความจริงที่ว่าการกัดกร่อนของขี้เถ้าถ่านหินไม่เพียง แต่เป็นองค์ประกอบของโลหะผสมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสภาพแวดล้อมของหม้อไอน้ำในแง่ของเคมีถ่านหินและสภาวะการทำงานของหม้อไอน้ำ องค์ประกอบของถ่านหินที่มีผลต่อสภาพแวดล้อมของหม้อไอน้ำเป็นสิ่งที่ต้องคำนึงถึงเป็นอันดับแรก โชคไม่ดีที่องค์ประกอบของถ่านหินมีความแตกต่างกันอย่างมากแม้จะอยู่ในประเภทถ่านหินหลัก 4 ประเภทที่ทำให้โลกแน่นอนการทำนายอัตราการกัดกร่อนนั้นยากหากไม่สามารถทำได้

โดยทั่วไปถ่านหินจะมีกำมะถันจำนวนมากซึ่งในขณะที่กังได้แสดง 4 วิวัฒนาการเป็น H2S, S2, SO2, SO3 และ COS ในระหว่างการเผาไหม้ ส่วนประกอบของถ่านหินอื่น ๆ เช่นคลอไรด์ดินอัลคาไลและด่างปริมาณน้ำและปริมาณเถ้าทั้งหมดก็มีบทบาทสำคัญในการกัดกร่อนของไฟด์ไซด์ สภาวะการทำงานของหม้อไอน้ำเช่นอุณหภูมิไอน้ำใช้งานเชื้อเพลิงออกซิเจน (NOx ต่ำ) และกลยุทธ์ในการลดการปล่อยตัวอย่างเช่นการล้างถ่านหินเพื่อลดกำมะถันไพไรต์ (FeS) หรือการใช้การเผาไหม้เตียงฟลูอิไดซ์เซนส์โดยใช้หินปูน การเผาไหม้ก็มีผลต่ออัตราการกัดกร่อนของโลหะผสมเช่นกัน

10 คำแนะนำในการทำงาน

แม็กซ์ 740H เป็น superalloy ชุบแข็งโดยทั่วไปจะจัดจำหน่ายในการแก้ปัญหาการอบอ่อนและอายุชุบแข็ง

ขึ้นรูปร้อน

ช่วงอุณหภูมิที่แนะนำสำหรับการขึ้นรูปร้อนเช่นการตีหรือการรีดร้อนอยู่ระหว่าง 870 ° C (1600 ° F) และ 1190 ° C (2175 ° F)

การหลอม

การอบอ่อนจะอธิบายไว้ในกรณีรหัส ASME 2702 ซึ่งระบุอุณหภูมิต่ำสุดที่ 1100 ° C (2010 ° F) เป็นเวลา 1 ชั่วโมงต่อหนึ่งนิ้ว (25.4 มม.) ของความหนา แต่ไม่น้อยกว่า 30 นาที ช่วงการหลอมอาจขยายได้สูงถึง 1160 ° C (2125 ° F) เงื่อนไขการหลอมจะขึ้นอยู่กับแบบฟอร์มผลิตภัณฑ์และการใช้งานที่ต้องการ แนะนำให้ดับน้ำหลังจากการหลอมน้ำยา

อายุชุบแข็ง

เคสรหัส ASME 2702 ยังระบุถึงการชุบแข็งอายุสำหรับอัลลอยด์ 740H อายุจะต้องดำเนินการที่อุณหภูมิระหว่าง 760 ° C (1400 ° F) และ 815 ° C (1500 ° F) เป็นเวลาอย่างน้อย 4 ชั่วโมง เวลาอายุขั้นต่ำจะเพิ่มขึ้นสำหรับความหนามากกว่า 2 นิ้ว (50.8 มม.) ที่ความหนาในอัตรา½ชั่วโมงต่อนิ้วของความหนาที่เพิ่มขึ้น อายุจะต้องตามด้วยอากาศเย็น ต้องปฏิบัติตามคำแนะนำเดียวกันนี้สำหรับการชุบแข็งอายุสำหรับการชุบแข็งด้วยความร้อนหลังการเชื่อม

11 ข้อกำหนดมาตรฐาน

คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ท่อไร้รอยต่อมีการระบุไว้ใน ASTM B983

Alloy 740H ได้รับการอนุมัติโดย ASME Boiler และ Code Vessel Pressure Vessel สำหรับการก่อสร้าง Section I (Power Boilers) โดย Code Case 2702 และสำหรับการก่อสร้างภายใต้ ASME B31.1 โดย Code Case 190 ความเครียดที่ได้รับอนุญาตถูกกำหนดไว้สำหรับอุณหภูมิในการทำงาน C (1472 ° F)

12 ข้อได้เปรียบในการแข่งขัน:

(1) ประสบการณ์มากกว่า 50 ปีของการวิจัยและพัฒนาในโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง, โลหะผสมความต้านทานการกัดกร่อน, โลหะผสมที่มีความแม่นยำ, โลหะผสมทนไฟ, โลหะหายากและวัสดุโลหะมีค่าและผลิตภัณฑ์
(2) ห้องปฏิบัติการที่สำคัญ 6 แห่งและศูนย์สอบเทียบ
(3) เทคโนโลยีที่จดสิทธิบัตร

(4) กระบวนการหลอมความบริสุทธิ์พิเศษ: VIM + IG-ESR + VAR

(5) ประสิทธิภาพสูงที่ยอดเยี่ยม

13 ระยะเวลาทางธุรกิจ