ترکیب شیمیایی Incoloy800H (N08810) آلیاژ با دمای بالا مبتنی بر نیکل
Incoloy 800h یک آلیاژ مبتنی بر آهن نیکل است زیرا کسر جرمی کروم بیشتر از 12٪ است. می توان آن را فولاد ضد زنگ نیز نامید. با توجه به عملکرد عالی آن، در صنعت پتروشیمی بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. در عمل، شرایط عملیاتی هیدروژن 800 ساعت Incoloy بسیار رایج است، جایی که مقاومت در برابر آسیب هیدروژن برای ایمنی تجهیزات بسیار مهم است. در حال حاضر مطالعات کمی در مورد مقاومت در برابر شکنندگی هیدروژن inoloy 800h، به ویژه عملکرد دمای بالا آن وجود دارد. مقاومت در برابر آسیب هیدروژن در طول عملیات طولانی مدت تحت شرایط هیدروژن با فشار بالا عالی است. بنابراین، طی آزمایش‌هایی، خواص مکانیکی و تغییرات ریزساختار آلیاژ پس از نگهداری در دمای حدود 100 کیلوهرتز به مدت 800 ساعت در دمای بالا و محیط هیدروژن فشار بالا مورد بررسی قرار گرفت و مقاومت آن در برابر آسیب هیدروژنی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
فرآیند بازرسی مواد آزمایش از هیدروژن در حدود 100 کیلوهرتز از یک شرکت پتروشیمی گرفته شد. قسمت خروجی لوله کوره گرمایش گاز (بدترین شرایط کاری) دارای دمای کاری 50 درجه و فشار کاری 18.3 مگاپاسکال است. محیط موجود در خط لوله هیدروژن است که گاز کوره را که گاز مایع نفتی را می سوزاند برای انتقال گرما گرم می کند. مواد آزمایشی برای فرآیند بازرسی از قسمت خروجی لوله کوره گرمایش گاز هیدروژن یک شرکت پتروشیمی با فرکانس حدود 100 کیلوهرتز (بدترین شرایط کاری) گرفته شد. دمای کار 50 درجه و فشار کاری 18.3 مگاپاسکال است. محیط موجود در خط لوله هیدروژن است که گرم می شود و می سوزد. گاز کوره گاز مایع برای انتقال حرارت.
تست خواص مکانیکی آزمایش کشش بر روی دستگاه آزمایش imtron 5869 تکمیل شد و دمای آزمایش دمای اتاق و 680 درجه بود. یک نمونه مستطیلی در دمای اتاق برای کشش با نسبت کوتاه و یک نمونه با نسبت استوانه ای برای نمونه کشش کوتاه مدت در دمای بالا انتخاب کنید. آزمایش ضربه بر روی دستگاه تست ضربه با دمای بالا JBG-300 انجام شد. برای اطمینان از دمای تست، سرعت تغذیه 51.58 است و دما در نوسان است. در 4-2 درجه حرکت کنید. دمای آزمایش دمای اتاق و 680 درجه است و اندازه نمونه اندازه نمونه استاندارد 56 mnlx10 milllx 10mill است.
تجزیه و تحلیل متالوگرافی: یک نمونه موازی مستطیل شکل در جهت ضخامت لوله کوره بردارید، با کاغذ سنباده آسیاب و صیقل دهید، با استون تمیز کنید، به موقع خشک کنید و با اسید اگزالیک به صورت الکترولیتی خورده شوید. زیر میکروسکوپ نوری 500x مشاهده و عکس بگیرید.
آزمون خواص مکانیکی نتایج آزمون کشش و آزمون خواص ضربه به ترتیب در جدول 2 و جدول 3 نشان داده شده است. نتایج آزمایش کشش با استاندارد ASTM B 408 409 مقایسه شد و مشخص شد که خواص مکانیکی آزمون کشش کوتاه مدت دمای بالا کمتر از داده‌های ارائه شده است. خواص مکانیکی کششی در دمای اتاق بالاتر از داده های استاندارد گزارش شده است. مواد میز دارای خواص مکانیکی خوبی در دمای اتاق است، اما در دماهای بالا خواص مکانیکی کششی کوتاه مدت آن از نظر انرژی کاهش می یابد و تا حدی شکننده به نظر می رسد. در مورد چقرمگی ضربه، چقرمگی ضربه مقادیر بالایی را در دماهای معمولی و بالا حفظ می کند.
در دماهای بالا، هیدروژن درجات مختلفی از آسیب هیدروژنی به فولاد، از جمله شکنندگی هیدروژن، خوردگی هیدروژنی و ترک ناشی از هیدروژن را ایجاد می کند. تردی هیدروژنی هیدروژن در این مرحله با اجزای فولادی واکنش شیمیایی نمی دهد. استحکام کششی فولاد تغییر زیادی نمی کند، اما انعطاف پذیری کاهش می یابد. در دمای اتاق شکننده می شود. خوردگی هیدروژنی انتشار هیدروژن در فولاد تحت دما و فشار بالا است. با کربن موجود در فولاد ترکیب می شود و متان را تشکیل می دهد که در مرزهای دانه ها و حفره های مجاور تجمع می یابد. حفره‌ها، آخال‌ها و دیگر ناپیوستگی‌ها حفره‌های متان ایجاد می‌کنند و فشار همچنان بالا می‌رود و شکاف‌های کوچک و حتی حباب‌هایی را تشکیل می‌دهد که سپس به شکاف‌ها و شکاف‌های بزرگ‌تری تبدیل می‌شوند. خوردگی هیدروژنی همچنین می تواند فولاد را کربن زدایی کند. خوردگی هیدروژنی به طور کلی به دوره نهفته، دوره خوردگی سریع و دوره اشباع تقسیم می شود. خواص مکانیکی فولاد قبل از خوردگی هیدروژنی تغییر چندانی نکرده است. استفاده بعدی از فولاد باعث کاهش شدید خواص مکانیکی می شود. اثرات روی خواص مکانیکی به ترتیب شدت رتبه بندی می شوند: خزش (استحکام پایدار)، چقرمگی ضربه، شکل پذیری و استحکام کششی.
به طور کلی، فقط خزش برای فولادهایی که در دماهای بالا برای مدت طولانی کار می کنند در نظر گرفته می شود. خواص مکانیکی در معرض دماهای بالا برای مدت کوتاهی با گذشت زمان بهبود می یابد. اما به میزان قابل توجهی کاهش یافت. خواص مکانیکی در دمای اتاق با گذشت زمان افزایش نمی‌یابد، اما اگر آسیب هیدروژنی به مواد وارد شود، به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. خواص مکانیکی آن در این آزمایش، این ماده در دما و فشار بالا در معرض هیدروژن قرار گرفت و در نزدیک به 100 کیلوهرتز خدمت کرد و در طی آن فشار شروع توقف و نوسانات دما و سایر شرایط پیچیده را تجربه کرد. با توجه به نتایج آزمایش خواص مکانیکی، می توان دریافت که خواص کششی و خواص ضربه در دمای اتاق مشخص نیست. تغییر دادن؛ خواص کششی کوتاه مدت در دماهای بالا کاهش می یابد و درجه خاصی از شکنندگی را نشان می دهد. برای فولاد زنگ نزن آستنیتی که برای مدت طولانی در دمای بالا بوده است، چقرمگی ضربه در دمای بالا همچنان در سطح بالایی باقی می ماند پس از تبدیل شیمیایی ممکن است منجر به رسوب کربن بین دانه ای شود. در مقایسه با خواص مکانیکی و ویژگی‌های تخریب فولاد ناشی از آسیب هیدروژن، Incoloy 800h تقریباً هیچ آسیب هیدروژنی مانند شکنندگی هیدروژن و خوردگی هیدروژنی را نشان نمی‌دهد.
