Við hvaða sértæka samsetningu hitasveiflutíðni og hámarkshita myndar 1,0 millimetra 316 ryðfrítt stálslíður oxíðsflæði sem flýtir fyrir samræmdri veggþynningu í hringlaga lofthitunarþjónustu?

Fyrir verkfræðinga sem byggja rafmagnsdýfingarhitara fyrir iðnaðarofna, loftrásarhitara og varma hjólhólf, er framleiðsla og spalling oxíðkvarða á yfirborði 316 ryðfríu stáli slíðunnar framsækið en fyrirsjáanlegt veggþynningarkerfi. Þar sem hola eða virk tæring veldur staðbundinni bilun, stuðlar oxíðsletting að einsleitu tapi á efni á öllu hitaða yfirborðinu. Í hverri hitalotu er lítið lag af krómríku oxíði. Að lokum verður oxíðlagið of þykkt og það losnar af. Þetta er vegna þess að oxíðlagið hefur aðra varmaþenslu en málmurinn, og oxíðlagið sprungur og flagnar og afhjúpar ferskan málm sem verður oxaður. Þetta ferli er sérstaklega næmt fyrir slíður með veggþykkt 1,0 mm, þar sem lítil samræmd þynning getur dregið verulega úr burðarvirki. Þessi grein staðfestir nákvæmar aðstæður fyrir tíðni hitahringrásarinnar og hámarkshitastigið þar sem oxíðsflæðið hraðar að því marki að það dregur úr endingartíma slíðunnar niður í óviðunandi stig fyrir iðnaðarrekstur.

Hreyfifræði oxíðvaxtar og losunar á ryðfríu stáli 316L
Oxunarhvörf 316 ryðfríu stáli í lofti fylgir fleygbogalögmáli: oxíðþykktin eykst með kvaðratrót tímans við hitastig. Við 600°C er oxíðþykktin um 2 míkron eftir 100 klukkustundir og um 5 míkron eftir 1.000 klukkustundir. Sama þykkt næst eftir 20 klst og 200 klst, í sömu röð, við 700°C. Við 800°C er oxíð 5 míkron á 50 klukkustundum. Mikilvæg oxíðþykkt fyrir losun meðan á hitauppstreymi stendur er fall af hitamun á hverri lotu. Fyrir hitasveiflu upp á 500°C (segjum 200°C til 700°C) byrjar losun þegar oxíðþykktin er um 3–4 míkron. Fyrir sveiflu upp á 700°C (t.d. frá 100°C til 800°C) byrjar losun við 2-3 míkron. Hver spalling atburður fjarlægir 1–3 míkron af málmi af yfirborði slíðunnar, þar sem oxíðlagið inniheldur málm úr undirlaginu. 1,0 mm slíður sem verður fyrir 100 losunartilvikum gæti tapað 0,1–0,3 mm af veggþykkt sem samsvarar 10–30% af upphafsefni sínu. Í hringrásarþjónustu með losun í 100-500 lotum gæti 1,0 mm slíðurinn náð lágmarksbyggingarþykkt (0,5 mm) eftir 500-2.000 lotur, þ.e. . 1-5 ára þjónustu í einni lotu á dag.

Mikilvægar þröskuldar fyrir hraðari losun í 1,0 millimetra slíðri Stýrð ofnprófun á 1,0 mm 316 slíðsýnum undir hringlaga lofthitunarstillingum auðkennir tiltekna þröskulda þar sem losun hraðar í óviðunandi hraða. Óviðunandi: stöðug veggþynning > 0,05 mm á 1000 lotur. (Þetta myndi lækka 1,0 mm slíður niður í 0,7 mm eftir 6000 lotur, sem er um það bil 5 ár við 3 lotur á dag).

Hámarkslotuhitastig Hitastigssveifla á hverri lotu Hringir í fyrstu spalling oxíðþykkt við spallation Wall Þynning á spallation Event Cycles í 0,7 mm Afgangsvegg (30% tap) 500 gráður 400 gráður (100 gráður til 500 gráður) 2.000 – 1 – 62} míkrón. 15.000 – 30,000 600 gráður 500 gráður (100 gráður til 600 gráður ) 500 – 800 4 – 5 míkron 2 – 3 míkron 3.000 – 6,000 650 gráður 550 gráður (100 gráður til 650 gráður {420 gráður) {420 míkron } 420 míkron 1.500 – 3,000 700 gráður 600 gráður (100 gráður til 700 gráður) 100 – 200 3 – 4 míkron 3 – 5 míkron 800 – 1,500 750 gráður 650 gráður (100 gráður til 750 gráður ) 50} – {03 míkron 800 800 gráður 700 gráður (100 gráður til 800 gráður) 20 – 50 2 – 3 míkron 5 – 8 míkron 200 – 400
For 1.0 mm sheath, peak temperature 650°C and 3 cycles per day (approximately 1,000 cycles per year), spallation would result in a wall thickness reduction of 0.02–0.04 mm/year, leaving the sheath at 0.7 mm after 5–8 years. This may be tolerable for many purposes. At 750°C peak, the same cycle frequency accelerates the thinning to 0.05–0.10 mm/year, resulting in a life of 2–4 years. At 800°C peak, life is 1–2 years. The essential threshold for undesirable spallation (wall thinning >0.05 mm per 1000 cycles) is at around 700°C peak temperature with cycles >300 gráðu sveifla. Yfir þessum þröskuldi tapar 1,0 mm slíður efni hraðar en flestir iðnaðarnotendur búast við.

1,0 mm slíður öruggt rekstrarumslag í Cyclic Air Service
Öruggt notkunarhlíf fyrir 1,0 mm 316 slíður fyrir hringlaga lofthitun er gefið upp í töflunni hér að neðan. Grunnurinn er þolanleg veggþynning sem er innan við 0,03 mm á 1.000 lotur (0,1 mm á 3.000 lotum eða um 10% tap á 5 árum við 2 lotur á dag).

Hámarks slíður Yfirborðshiti Hámark. Ráðlagðar lotur á dag Hámark. Ráðlagður heildarlotur yfir endingartíma Væntanlegur veggþynningur eftir hámark. Hringrásir Ráðlagðar aðgerðir út fyrir þessi mörk
Allt að 500°C 10 50.000 Undir 0,05 mm 316 ásættanlegt; hvaða hringrásartíðni sem er 500 – 550°C 5 25,000 0.05 – 0,10 mm Viðunandi fyrir flestar iðnaðarþjónustur
550 – 600°C 3 15,000 0.10 – 0,15 mm Fylgjast með veggþykkt reglulega 600 – 650°C 2 10,000 0.15 – 0,25 mm Hugleiddu Incoloy 800H fyrir lengri líftíma 650 – 700°C 1 5},{13}}},{13} 3 mm uppfærsla ráðlögð 700 – 750°C 0.5 2,500 0.30 – 0,50 mm 316 ekki mælt með
>750°C Ekki ráðlagt Á ekki við Hröð losun Keramikhitari eða Incoloy 800H
Incoloy 800H býður upp á hærra oxunarþol þar sem notkun krefst hámarkshitastigs yfir 650°C og meira en 2 lotur á dag. Blöndunin myndar hægara þróast, viðloðandi oxíð sem losnar við mun meiri þykkt (10–15 míkron) og hitastig (yfir 850°C). yfir dæmi, 1,0 mm Incoloy 800H slíður við 750°C með 5 lotum á dag mun þynna veggi<0.05 mm over 10,000 cycles - five to ten times better than 316.

Hönnunarbreytingar til að draga úr losun í þunnum-vegguðum slíðrum
Þrjár hönnunarbreytingar geta dregið úr losunarhraða þegar keyra þarf 1,0 mm 316 slíður í hringrásarflugi nálægt eða yfir ráðlögðum mörkum. Í fyrsta lagi er að nota for-oxunarmeðferð. Notkun hitarisins við hámarkshita í 100–200 klst. áður en gangur er í gangi leiðir til þykkara, viðloðandi oxíðs sem er ólíklegra til að losna en þunnt oxíð sem myndast í fyrstu lotum. Önnur breytingin er að hægja á kælihraða. Hröð kæling frá 700 gráðum niður í stofuhita veldur hitalosi og losun. Ekki nota þvingaða loftkælingu. Losun minnkar um 30–50% með náttúrulegri kælingu í kyrru lofti. Síðasta breytingin er að pússa yfirborð slíðursins í spegilgljáa sem er minna en 0,2 míkron Ra. Sléttari yfirborð leiða til fínni-kornoxíðs sem festast betur en oxíð sem myndast á gróft, eins og-flötum. Losunartíðni raffægðra 316 slíðra er 40-60% lægri en slíður eins og þær eru settar undir sömu hringrásaraðstæður. Fyrir flestar iðnaðar lofthitunarnotkun undir 650°C hámarki gefur 1,0 mm 316 slíður viðunandi endingartíma upp á 5–10 ár með þolanlegum hringrásartíðni. Yfir 650°C ætti að samþykkja minnkaðan líftíma, eða minnka hringrásartíðnina eða nota oxunarþolnara málmblöndu. Þegar hitarar eru tilgreindir fyrir hringlaga loftþjónustu skal ávallt tilgreina áætluð hámarkshitastig slíðunnar, tíðni lotunnar og áætlaðan endingartíma. Framleiðandi sem stingur upp á 316 fyrir 750C þjónustu án þess að minnast á losun og veggþynningu gefur ekki fullkomna verkfræðiráðgjöf. Samræmt tap á veggþykkt vegna oxíðskots er fyrirsjáanlegt og stjórnað, en þarf að hafa í huga í spá um endingartíma, sérstaklega fyrir þunn veggslíður þar sem hver míkron af týndu efni skiptir máli.