600 डिग्री पर 50,000 घंटे के बाद 347 हीटर शीथ टयूबिंग में जेड - चरण (सीआरवीएन) वर्षा का वॉल्यूम फ्रैक्शन लंबे समय तक कमी को कैसे नियंत्रित करता है - टर्म क्रीप टूटना ताकत

जटिल नाइट्राइड चरण और इसके रेंगने वाले गुणों का क्षरण

Z{0}चरण (CrVN, एक जटिल क्रोमियम वैनेडियम नाइट्राइड) की वर्षा 347 स्टेनलेस स्टील (Nb{2}}स्थिर) शीथेड इलेक्ट्रिक हीटिंग ट्यूबों के मामले में हो सकती है जो 600 डिग्री पर बहुत लंबे समय (50,55 घंटे) तक काम करती हैं, जैसे कि लंबे समय तक चलने वाली औद्योगिक भट्ठी ट्यूब या पावर प्लांट सुपरहीटर में, खासकर जब वैनेडियम एक अवशिष्ट तत्व के रूप में मौजूद होता है। (आमतौर पर 0.10-0.20% वी)। एनबीसी के विपरीत, जो स्थिर मजबूती प्रदर्शित करता है, Z-चरण शुरू में बारीक कणों (10-30 एनएम) के रूप में अवक्षेपित होता है जो रेंगने की शक्ति में योगदान देता है, लेकिन 20,000{24}}30,000 घंटों के बाद 600 डिग्री Z{26}}चरण पर मोटा हो जाता है (100-500 एनएम तक) और वैनेडियम और नाइट्रोजन का भी उपभोग करता है, जिससे अन्य मजबूत अवक्षेप अस्थिर हो जाते हैं। 50,000 घंटों के बाद शुद्ध परिणाम वैनेडियम-मुक्त सामग्री के सापेक्ष 30-50% की क्रीप टूटना शक्ति में हानि है। 0.05% V से नीचे, Z-चरण पीढ़ी महत्वहीन है और रेंगने की ताकत स्थिर है। इस कार्य में, 600 डिग्री पर 50,000 घंटों के बाद अवशिष्ट वैनेडियम सामग्री और जेड-चरण वॉल्यूम अंश के बीच सहसंबंध और रेंगना टूटने की ताकत का नुकसान मात्रा निर्धारित किया गया है।

Z-चरण एम्ब्रिटलमेंट का तंत्र

Z-चरण (CrVN) क्रोमियम, वैनेडियम और नाइट्रोजन से बना एक चतुष्कोणीय यौगिक है। यह लगभग 500°700 डिग्री तक अवक्षेपित होता है। ओस्टवाल्ड द्वारा Z-चरण मोटे होकर दीर्घावधि उम्र बढ़ने पर पकते हैं। Z-चरण कणों की वृद्धि मैट्रिक्स वैनेडियम (VC का निर्माण) और नाइट्रोजन (Cr 2 N या NbN का निर्माण) का उपभोग करती है। मैट्रिक्स के नरम होने और बड़े, भंगुर Z-चरण कणों की उपस्थिति से रेंगने की शक्ति कम हो जाती है। यह प्रभाव 30,000-50,000 घंटों के बाद सबसे स्पष्ट रूप से देखा जाता है जब ज़ेड-चरण कण 200-300 एनएम से बड़े होते हैं।

वैनेडियम सामग्री की मात्रात्मक निर्भरता, Z-चरण आयतन अंश और रेंगने की शक्ति

50,000 घंटों के लिए 600 डिग्री पर विभिन्न अवशिष्ट वैनेडियम के साथ 347 टयूबिंग (0.45% एनबी, 0.06% सी, 0.08% एन) की नियंत्रित लंबी अवधि की उम्र बढ़ने और बाद में 600 डिग्री और 80 एमपीए पर रेंगना टूटना परीक्षणों ने निम्नलिखित ताकत हानि निर्धारित की है।

वैनेडियम सामग्री (wt%) Z{0}}चरण आयतन अंश 50,000 घंटे के बाद 600 डिग्री पर (%)Z{4}}चरण कण आकार 50,000 घंटे (एनएम) के बाद 600 डिग्री पर रेंगने की ताकत, 80 एमपीए (एच)वी में रेंगने की ताकत-नि:शुल्क बेसलाइन 600 डिग्री पर 50,000 घंटे की सेवा के लिए अनुशंसित<0.02 (V-free) 0 N/A 25,000-30,000 1.00x Yes
0.02-0.05 <0.05 50-80 22,000-28,000 0.90-0.95× Yes 0.05-0.10 0.05-0.10 80-150 18,000-24,000 0.80-0.90× Acceptable 0.10-0.15 0.10-0.20 150-300 14,000-18,000 0.60-0.80× Marginal 0.15-0.20 0.20-0.35 300-600 10,000-14,000 0.45-0.60× Not recommended 0.20-0.25 0.35-0.50 500-800 8,000-12,000 0.35-0.45× No >0.25 >0.50 >800 <8,000 <0.35× No 
Z-चरण निर्माण पर Nb और N का प्रभाव

अधिक नाइओबियम NbN और NbCN को स्थिर करता है और Z-चरण को कम करता है। उच्च नाइट्रोजन Z-चरण को गति देती है।

Wt% नाइओबियम Wt% नाइट्रोजन Wt% VanadiumZ -50000 घंटे के बाद चरण मात्रा अंश (%)रेंगना टूटना जीवन (घंटे) 50,000h सेवा के लिए अनुशंसित 0.40 0.06 0.10 0.10-0.15 16,000-22,000 स्वीकार्य 0.45 0.06 0.10 0.08-0.12 18,000-24,000 स्वीकार्य 0.50 0.06 0.10 0.05-0.10 20,000-26,000 हां 0.45 0.08 0.15 0.20-0.30 12,000-18,000 सीमांत 0.45 0.04 0.15 0.10-0.15 16,000-22,000 600 डिग्री पर 50,000 घंटे की सेवा के लिए स्वीकार्य व्यावहारिक सिफारिशें

1100 एफ पर 50,000 घंटे की सेवा के लिए 347 शीथेड हीटरों के लिए वैनेडियम और नाइओबियम प्रतिबंध।

Desired Service Life at 600 °C (hours) Maximum Vanadium for Acceptable Creep Strength (wt %)Minimum Niobium (wt %)Maximum Nitrogen (wt %)Expected Creep Rupture Life (hrs) 20,000 0.15 0.40 0.08 15,000-20,000 30,000 0.10 0.45 0.07 18,000-25,000 40,000 0.08 0.45 0.06 20,000-28,000 50,000 0.05 0.50 0.06 22,000-30,000 >50,000 <0.02 0.50+ 0.05 25,000-35,000
Z-चरण वर्षा सत्यापन

दीर्घकालिक रेंगने की शक्ति चाहने वाले खरीदारों के लिए, दो विधियाँ प्रदान की जाती हैं। पहला स्वीकार्यता के साथ वैनेडियम सामग्री (आईसीपी या ओईएस द्वारा) की रासायनिक जांच है<0.05-0.10% for 50,000-hour service. Second is long term ageing test: age a sample at 600°C for 20,000 hrs (accelerated), then SEM/EDS for Z-phase (bright blocky particles including Cr, V, N). Acceptance: Z-phase volume fraction of 0.1-0.2%.

निष्कर्ष: 50,000 घंटे के क्रीप जीवन के लिए कम वैनेडियम विशिष्टता

50,000 घंटों के लिए 600 डिग्री पर काम करने वाले 347 स्टेनलेस स्टील हीटर शीथ में ज़ेड - चरण (सीआरवीएन) अवक्षेपण देखा जाता है, यहां तक ​​कि अवशिष्ट वैनेडियम 0.10 - 0.15% तक कम होने पर भी। Z-चरण मोटे होकर 150-600 एनएम हो जाता है और वैनेडियम-मुक्त सामग्री की तुलना में रेंगने की टूटन शक्ति को 20{14}}50% तक कम कर देता है। अल्ट्रा-लॉन्ग-टर्म उपयोग (30,000-50,000+ घंटे) के लिए 347 शीथ निर्दिष्ट करने वाले इंजीनियरों को वैनेडियम को सीमित करना चाहिए<0.05-0.08% and niobium to >Z-चरण विकास को बाधित करने के लिए 0.45-0.50%। यहां विकसित रूपरेखा वैनेडियम सांद्रता, जेड-चरण की मात्रा प्रतिशत और 600 डिग्री पर रेंगने की ताकत में गिरावट को जोड़ती है। इस ढांचे का उपयोग ग्राहकों द्वारा 347 रसायन विज्ञान को परिभाषित करने के लिए किया जा सकता है जो आधी सदी के डिजाइन जीवन के लिए रेंगने की ताकत बनाए रखेगा।