A381108 Σωλήνας νικελίου-χρωμίου-κράματος σιδήρου (NC30Fe) για πυρηνική υπηρεσία

Ταυτότητα Βαθμού και Τυπική Βάση

Το A381108 είναι η ονομασία που χρησιμοποιείται σε αυτήν την τοποθεσία για τον σωλήνα κράματος νικελίου-χρωμίου-σιδήρου που παρέχεται στις απαιτήσεις πυρηνικού κώδικα για τη γεννήτρια ατμού και τα εξαρτήματα του πρωτεύοντος κυκλώματος, όπου το υλικό είναι γραμμένο ως NC30Fe. Στο σύστημα ASTM και ASME η ίδια οικογένεια είναι το κράμα νικελίου-χρωμίου-σιδήρου 690, UNS N06690, που καλύπτεται από την προδιαγραφή προϊόντος για σωλήνα κράματος νικελίου-χρωμίου-σιδήρου χωρίς συγκόλληση και από την αντίστοιχη προδιαγραφή για ράβδο και ράβδο.

Το κράμα περιέχει ονομαστικά 60% νικέλιο με περίπου 30% χρώμιο και ελεγχόμενη περιεκτικότητα σε σίδηρο. Αυτό το υψηλό επίπεδο χρωμίου είναι η πηγή της αντίστασής του στη διάβρωση λόγω καταπόνησης σε νερό υψηλής θερμοκρασίας και στην επίθεση σε καυστικά και οξειδωτικά περιβάλλοντα, και είναι ο λόγος που τα κράματα νικελίου υψηλής περιεκτικότητας σε χρώμιο αντικατέστησαν χαμηλές ποιότητες χρωμίου στους σωλήνες γεννήτριας πυρηνικού ατμού και στις διεισδύσεις του πρωτεύοντος κυκλώματος. Ο βαθμός παρέχεται ως σωλήνας χωρίς ραφή, συγκολλημένος σωλήνας και ράβδος και χρησιμοποιείται όπου η μεγάλη διάρκεια ζωής στη θερμοκρασία πρέπει να συνδυαστεί με πολύ χαμηλή πιθανότητα ρωγμών.

Χημική Σύνθεση

Το εύρος του χρωμίου είναι στενό σκόπιμα, επειδή τόσο τα υψηλότερα όσο και τα χαμηλότερα επίπεδα χρωμίου αλλάζουν τη συμπεριφορά κατακρήμνισης του κράματος κατά τη μακροχρόνια έκθεση σε θερμοκρασία. Ο άνθρακας και το θείο διατηρούνται χαμηλά για να περιοριστεί ο σχηματισμός ιζημάτων στα όρια των κόκκων που θα μείωναν την ολκιμότητα κατά την υπηρεσία. Οι προδιαγραφές αγοράς πυρηνικών προσθέτουν ελέγχους υπολειμματικών στοιχείων και απαιτούν την αναφορά χημικής ανάλυσης για κάθε θερμότητα, μαζί με τεκμηρίωση της πρακτικής τήξης και της θερμικής επεξεργασίας που εφαρμόζεται στο τελικό προϊόν.

Μηχανικές ιδιότητες και συμπεριφορά σε υψηλές θερμοκρασίες

Το κράμα έχει καλή αντοχή σε ερπυσμό και θραύση στην τάση στην περιοχή όπου λειτουργούν η γεννήτρια ατμού και τα εξαρτήματα του πρωτεύοντος κυκλώματος και διατηρεί χρήσιμη ολκιμότητα μετά από πολύ μεγάλη έκθεση σε θερμοκρασία. Η θερμική διαστολή του είναι χαμηλότερη από αυτή των ωστενιτικών ανοξείδωτων χάλυβων, γεγονός που μειώνει την ποινή θερμικής κόπωσης σε ενώσεις μετάβασης μεταξύ ανόμοιων υλικών. Πραγματοποιούνται δοκιμές εφελκυσμού και σκληρότητας στο τελικό προϊόν και τα αποτελέσματα αναφέρονται ανά θερμότητα και ανά παρτίδα.

Αντοχή στη διάβρωση και συμπεριφορά πυρηνικής υπηρεσίας

Τρεις ιδιότητες οδηγούν την επιλογή αυτού του κράματος. Πρώτον, αντίσταση στη διάβρωση λόγω καταπόνησης σε ρωγμές σε νερό υψηλής θερμοκρασίας: ο συνδυασμός υψηλού νικελίου και υψηλού χρωμίου παράγει ένα επιφανειακό οξείδιο που είναι πολύ πιο σταθερό από αυτό που σχηματίζεται σε κράματα χαμηλότερης περιεκτικότητας σε χρώμιο. Δεύτερον, η αντοχή σε καυστικά περιβάλλοντα, όπου το κράμα αντέχει σε συγκεντρωμένες αλκαλικές συνθήκες που σπάνε εύκολα τους ανοξείδωτους χάλυβες. Τρίτον, αντοχή σε οξειδωτικές συνθήκες και σε διακοκκώδη προσβολή, η οποία επαληθεύεται με τη δοκιμή διάβρωσης που εφαρμόζεται σε κράματα νικελίου-χρωμίου-σιδήρου χρησιμοποιώντας διάλυμα θειικού σιδήρου και θειικού οξέος.

Επειδή το υλικό χρησιμοποιείται σε συστήματα που σχετίζονται με την ασφάλεια, η ποιότητα της τελικής επιφάνειας και κάθε συγκόλλησης αντιμετωπίζεται ως μεταβλητή διάβρωσης και όχι ως καλλυντικό υλικό. Ο ενσωματωμένος σίδηρος, η θερμική απόχρωση, τα σημάδια λείανσης και ο ατελής καθαρισμός δημιουργούν τοπικές χημικές ουσίες που μπορούν να προκαλέσουν επίθεση, επομένως οι διαδικασίες κατασκευής αυτού του κράματος περιλαμβάνουν ρητούς ελέγχους στα εργαλεία, τον καθαρισμό και την αποκατάσταση της επιφάνειας. Συνήθως απαιτείται τεκμηρίωση της πλήρους διαδρομής κατασκευής, έτσι ώστε η απόδοση διάβρωσης του παρεχόμενου εξαρτήματος να μπορεί να εντοπιστεί στα στάδια της διαδικασίας που το παρήγαγαν.

Συγκόλληση, Θερμική Επεξεργασία και Επιθεώρηση

Η συγκόλληση πραγματοποιείται με συγκόλληση τόξου αερίου βολφραμίου με ταιριαστό μέταλλο πλήρωσης νικελίου-χρωμίου-σιδήρου, χρησιμοποιώντας ελεγχόμενη εισαγωγή θερμότητας και αραίωση έτσι ώστε η σύνθεση του μετάλλου συγκόλλησης να παραμένει εντός των προδιαγραφών. Δεν απαιτείται προθέρμανση και συνήθως δεν εφαρμόζεται θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση, επειδή το κράμα έχει σχεδιαστεί για χρήση σε κατάσταση ανόπτησης με διάλυμα και επειδή η επαναθέρμανση μπορεί να κατακρημνίσει τις οριακές φάσεις κόκκων. Όταν τα προϊόντα μύλου ανόπτονται με διάλυμα, η επεξεργασία πραγματοποιείται σε ελεγχόμενη ατμόσφαιρα και ακολουθείται από ταχεία απόσβεση και τα αποτελέσματα σκληρότητας και μηχανικών δοκιμών αναφέρονται με το αρχείο θερμικής επεξεργασίας.

Η επιθεώρηση συνήθως περιλαμβάνει επαλήθευση διαστάσεων, υδροστατική δοκιμή σωλήνα, δινορευματική εξέταση ή εξέταση με υπερήχους, ακτινογραφική εξέταση συγκολλημένων ραφών, εξέταση διεισδυτικής χρωστικής των τελικών επιφανειών και θετική αναγνώριση υλικού κάθε συστατικού. Ειδικά για το σωλήνα γεννήτριας ατμού, οι ανοχές διαστάσεων, το φινίρισμα της επιφάνειας και τα αποτελέσματα των δοκιμών δινορευμάτων είναι οι μετρήσεις που καθορίζουν την αποδοχή.

Εφαρμογές

Σωληνώσεις γεννήτριας ατμού σε αντιδραστήρες νερού υπό πίεση

Διεισδύσεις πρωτεύοντος κυκλώματος, ακροφύσια και ασφαλή άκρα

Θήκες θερμαντήρα υπό πίεση και εσωτερικά δοχεία

Στοιχεία μηχανισμού κίνησης ράβδου ελέγχου

Εξοπλισμός χημικών διεργασιών υψηλής θερμοκρασίας και εσωτερικά κλιβάνων εκτός του πυρηνικού τομέα

FAQ

Ε: Τι σημαίνει NC30Fe;
Είναι ο πυρηνικός κωδικός για αυτό το κράμα νικελίου-χρωμίου-σιδήρου, που υποδεικνύει ένα υλικό βάσης νικελίου με περίπου 30 % χρώμιο και ελεγχόμενη περιεκτικότητα σε σίδηρο και αντιστοιχεί στην οικογένεια κράματος 690, UNS N06690.

Ε: Γιατί χρησιμοποιείται αυτό το κράμα αντί για ανοξείδωτο χάλυβα σε γεννήτριες ατμού;
Η υψηλή περιεκτικότητά του σε χρώμιο δίνει αξιοσημείωτα καλύτερη αντοχή στη διάβρωση λόγω καταπόνησης σε νερό υψηλής θερμοκρασίας και στην καυστική προσβολή, κάτι που είναι απαραίτητο για ένα εξάρτημα που πρέπει να παραμείνει στεγανό για δεκαετίες.

Ε: Απαιτεί το κράμα θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση;
Όχι. Χρησιμοποιείται σε κατάσταση ανόπτησης διαλύματος και οι διαδικασίες συγκόλλησης χαρακτηρίζονται βάσει της ελεγχόμενης εισροής θερμότητας και της σωστής επιλογής μετάλλου πλήρωσης και όχι με θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση.

Ε: Πώς αποδεικνύεται η αντοχή στη διάβρωση;
Με αυστηρό χημικό έλεγχο της θερμότητας, με δοκιμή διάβρωσης σε διάλυμα θειικού σιδήρου και θειικού οξέος για το τελικό προϊόν ή την περιοχή συγκόλλησης και με τεκμηριωμένη καθαριότητα και ρύθμιση της επιφάνειας κατά την κατασκευή.

Ε: Είναι το υλικό μαγνητικό;
Είναι ένα ωστενιτικό κράμα βάσης νικελίου με πολύ χαμηλή μαγνητική διαπερατότητα, το οποίο έχει σημασία σε εφαρμογές όπου χρησιμοποιούνται μαγνητικά εργαλεία και όργανα γύρω από το εξάρτημα.

Ε: Πώς ελέγχεται η ποιότητα της συγκόλλησης;
Μέσω της πιστοποίησης της διαδικασίας με το ταιριαστό μέταλλο πλήρωσης, του ελέγχου της εισροής θερμότητας και της αραίωσης, και της επιθεώρησης με μεθόδους ακτινογραφίας, δινορεύματος ή διείσδυσης βαφής, σύμφωνα με τις οδηγίες της παραγγελίας αγοράς.