Monel K500 keðjuþol: Efnisval fyrir ventilstilka og slithringa á dælu

Monel K500 (UNS N05500)er verðlaunaður fyrir samsetningu sem nokkrar málmblöndur geta jafnast á við: sjávar-tæringarþol með u.þ.b. þrisvar sinnum meiri sveiflustyrk en staðlaða Monel 400. Sá styrkur kemur hins vegar með vel-skjaluðum veikleika - Monel K500 galls auðveldlega, sérstaklega gegn sjálfu sér eða öðrum-nikkelríkum málmblöndur. Þessi grein fer í gegnum útgefin prófunargögn um þann veikleika, útskýrir málmvinnsluástæðuna á bakvið hann og útlistar efnis-pörun og hörku-mismunaaðferðir sem gera verkfræðingum kleift að nota Monel K500 með góðum árangri í ventulstönglum, dælusköftum og slithringjum án þess að kalla á flogabilun.

Þolir Monel K500 galli?

Enginn - í eins-vélaðri, sjálf-samhæfðri stöðu, Monel K500 er með lélega viðnám. Birt gildi fyrir þröskuldsálagsspennu (TGS) sýna að hún rís við álag allt að 2 ksi (14 MPa) á móti gerð 304, gerð 316, 17-4 PH og jafnvel Nitronic 50, um það bil 5–25 sinnum lægri en gallþolnar málmblöndur við sömu prófunaraðstæður.

Þetta er sérstakt, vel-skjalfest og nokkuð gagnsæ staðreynd: nikkelblendi sem er nógu sterkt fyrir skrúfuöxla og borkraga getur fest sig við snertiálag vel innan venjulegs boltaðs-samskeytis eða renna-þarfa. Farið er ítarlega yfir vélbúnaðinn, tölurnar og hagnýtar lagfæringar hér að neðan.

Af hverju er Monel K500 Gall svona auðveldlega?

Galling á sér stað vegna þess að Monel K500 er einfasa,-miðja-kubískt nikkel-koparlausn í föstu formi án náttúrulegs lág-núningsoxíðlags eða hörðs annars fasa til að koma í veg fyrir viðloðun málms-við-málm; Hár styrkur þess eykur síðan vandamálið með því að einbeita sér að snertiálagi í stað þess að dreifa því með vægu sliti.

Galling er slitleysisbilun í líminu: þegar tveir málmfletir renna á móti hvor öðrum undir álagi geta smásæir háir punktar (skemmdir) í augnabliks kalt -soðið saman. Ef efnið er sveigjanlegt og sveigjanlegt -til-sveigjanlegrar snertingar heldur endursuðu-hraðar en það klippist hreint í sundur, rifin brot safnast upp, yfirborðin hrjúfa enn frekar og núningur rennur í burtu þar til hlutarnir festast. Málmblöndur sem standast galla gera það venjulega í gegnum einn af tveimur aðferðum: harðri, samfelldri oxíð eða óvirkri filmu sem kemur í veg fyrir að beinn málmur komist í snertingu við óberan málm (eins og í Nitronic 60's sílikon-ríkri oxíðfilmu), eða örbyggingu með hörðum öðrum fasa sem þolir kalt-suðu- og rifferlið.

Monel K500 hefur hvoruga yfirburði við venjulegan renna snertingu. Tæringarþol þess kemur frá þunnri óvirkri filmu sem byggir á flúoríði- eða oxíð- sem er auðveldlega raskað með því að nudda, og styrkur hennar kemur frá fíndreifðu Ni3(Al,Ti) gamma-útfelli sem hækkar hörku og flæðistyrk án þess að breyta í grundvallaratriðum einstaka{{6}eðli{6}eðli{6} efnafræðilegrar náttúru. Vegna þess að tveir Monel K500 yfirborð (eða Monel K500 á móti annarri nikkel-ríkri málmblöndu) eru efnafræðilega nánast eins, þá eru þessir tveir fletir mjög viðkvæmir fyrir gagnkvæmum leysni og viðloðun þegar óvirka kvikmyndin er rofin - sama efnafræði sem gefur Monel tæringarþol þess gerir einnig sjálf{{13}nikkel{13}eða{13}nikkel{13} renna sérstaklega líklegt til kulda-suðu.

Hvað sýna útgefin gallandi prófunargögn fyrir Monel K500?

Í stöðluðum hnappa--og-blokkunarprófum hnökraði Monel K500 (aldraður, ~321 HB) við lægsta mælanlega prófunarálag (2 ksi / 14 MPa) gegn tegund 304, tegund 316, 17-4 PH og Nitronic náði aðeins 17 ksi / 17 ksi (heldur aðeins 17 ksi og hærra) MPa) þegar það er parað á móti Nitronic 60, -tilbúnu ryðfríu stáli sem er þolið gegn slit.

Gögnin hér að neðan koma frá Nitronic 60 vörugagnablaði Armco (nú HP Alloys) sem notaði hnappa-og-blokkapróf: sívalur hnappi sem snúist er þrýst á flata blokk undir aukinni dauðu-álagsálagi þar til sýnilegt gall birtist við 7x stækkun. The threshold galling stress (TGS) er hæsta streita þar sem engin galling átti sér stað.

Tafla 1. Þröskuldur álag á Monel K500 gegn algengum ventla og dælu málmblöndur, ósmurður hnappur-og-blokkpróf. Heimild: Armco/HP Alloys Nitronic 60 Product Data Bulletin.

Áberandi niðurstaðan er sú að hörku ein og sér spáir ekki fyrir um viðnám gegn galli. 17-4. PH við 415 HB er mun erfiðara en Monel K500, en samt sem áður voru parið enn illa við lágmarksprófunarálag - vegna þess að báðar málmblöndur geta kalt-soðið undir rennandi snertingu þegar yfirborðsfilmurnar hafa rofnað. Einungis pörun við Nitronic 60, þar sem viðnám gegn galli kemur frá stöðugri oxíðfilmu og mikilli álags-herðingargetu frekar en frá hrárri hörku, olli marktækri framför.

Hvernig er Monel K500 samanborið við Nitronic 60 og aðrar slitblöndur í rennisambandi?

Í slitprófum með krossa-strokka tapar sjálf-samhæfður Monel K500 efni um það bil 10–20 sinnum hraða sjálf-nítronic 60, og jafnvel pörun Monel K500 á móti ósvipuðu hörðu álfelgi lokar því bili aðeins að hluta.

Álag á þröskuldi greinir upphaf skelfilegrar límbilunar; slit-prófun (Taber Met-Abrader, krossaðir 90 gráður strokka, 16 lb / 71 N hleðsla, þurrt, í lofti) mælir áframhaldandi efnistap þegar farið er að renna. Gagnasöfnin tvö segja samkvæma sögu.

Tafla 2. Samhæfni við klæðast sjálf-pöruð og ólík álpar. Heimild: Armco/HP Alloys Nitronic 60 Product Data Bulletin, Taber Met-Abrader crossed-strokkaprófun.

Sjálf-samaði Monel K500 tapar u.þ.b. tífalt meira efni í hverri lotu en sjálf-matað Nitronic 60, og er meira að segja umfram sjálf-samað 17-4 PH við hærri prófunarhraða. Pörun Monel K500 á móti ósvipuðu hörðu álfelgur (Nitronic 60 eða Stellite 6B) dregur úr sliti samanborið við sjálf-pörun, en parið slitnar samt töluvert hraðar en önnur álfelgur sem keyrir á móti sjálfu sér. Hagnýt niðurstaða fyrir hönnuði: forðastu að Monel K500 renni á móti Monel K500, eða gegn annarri -nikkelríkri málmblöndu, hvar sem hægt er að koma í staðinn fyrir aðra hlið parsins með lægri slit.

Gildir API 610 hörku-munarreglan um Monel K500 íhluti?

Já. API 610 krefst að lágmarki 50 Brinell hörkutölu (BHN) mun á snúnings- og kyrrstöðu slitflötum (nema hvort báðir fari yfir 400 BHN), og innri leiðbeiningar Sulzer ganga lengra og mælir með að 100 BHN - eigi bæði beint við Monel K500, sem er óvenju auðvelt að tilgreina við tvö mjög mismunandi hörkustig{7}.

Monel K500 ál-títanaldar-herðingarbúnaður gefur hönnuðum innbyggðan-máta til að búa til þann mismun án þess að skipta um málmblöndur. Í glæðu ástandi keyrir Monel K500 venjulega á bilinu 150–200 HB; eftir fulla aldurshörðnun nær það venjulega 250–330 HB (u.þ.b. Rockwell C24–C35), í samræmi við 321 HB / Rockwell C34 aldrað ástand sem notað var í gallprófunum hér að ofan. Það er vel yfir 100 HB sveifla á milli glæðu og öldruðu ástands sömu málmblöndunnar - meira en nóg til að uppfylla jafnvel strangari 100 BHN ráðleggingar Sulzer ef annar pörunarhlutinn er látinn glæða og hinn er fulleldaður.

Tafla 3. API 610 og Sulzer hörku-mismunakröfur samanborið við dæmigerða hörkusvið sem hægt er að ná í Monel K500 vörulínunni.

Hvaða efni-pörunaraðferðir koma í veg fyrir að Monel K500 slæðist í notkun?

Áreiðanlegustu aðferðirnar eru (1) að para gamalt Monel K500 á móti glópuðu Monel 400 eða öðru ósvipuðu, lægri-nikkelblendi til að búa til ósvikinn hörku- og efnafræðilegan mismun, (2) að skipta út -uppbyggðu galli-þolnum málmblöndu0 fyrir nítrónískt (36) yfirborð, t.d. efnasamsetning gegn-þurrri-filmu/PTFE húðun á hvaða Monel K500 sem er snittari eða rennandi sem lögboðið samsetningarskref, ekki valfrjáls varúðarráðstöfun.

Tafla 4. Hagnýtt efni-val og samsetningarleiðbeiningar fyrir Monel K500 ventla, dælur og festingar.

Engar þessara ráðstafana krefjast þess að tæringar- og styrkleikakostum Monel K500 sé hætt - þær þurfa aðeins að viðurkenna, á hönnunarstigi, að tæringarþol þarf að vera í samskeyti eða slitpar aðskilið frá tæringarþol. Sjálf-samhæfing Monel K500 gegn sjálfri sér, án vísvitandi mismuna á hörku, yfirborðsmeðhöndlunar eða smurefni, er sú stilling sem gögnin hér að ofan sýna að í rauninni ætti aldrei að tilgreina fyrir rennibraut eða snittari.

Hvenær er enn skynsamlegt að velja Monel K500, þrátt fyrir mikla áhættu?

Monel K500 er áfram rétti kosturinn hvenær sem íhlutur þarfnast Monel-tæringarþols í sjó, súrgasi eða klóríð-berandi efnaþjónustu ásamt u.þ.b. þrisvar sinnum meiri ávöxtunarstyrk en Monel 400 -, að því tilskildu að áhættunni sé stjórnað með pörunaraðferðunum hér að ofan frekar en hunsað.

Gildistillaga Monel K500 er sértæk: mjög lágt tæringarhraði í sjó með miklum-hraða, viðnám gegn súru-gasi (H2S/CO2) umhverfi og ó-segulfræðileg hegðun, allt ásamt um það bil þrefaldri uppskerustyrk og tvöföldum togstyrk Monel 400, er miðflóttasamsetningin nákvæmlega hvers vegna þessi miðflóttasamsetning er staðalbúnaður fyrir það. skrúfuástengingar, ventlastilkar og há-forálagðar sjávarfestingar þrátt fyrir næmni þess að - ekki lægri-kostnaður samsvarar sama styrk-til-tæringar-hlutfalls í þessu umhverfi. Verkfræðiverkefnið er ekki að forðast Monel K500, heldur að tryggja að hann sé aldrei beðinn um að renna eða þræða sig á móti sjálfum sér án vísvitandi mótvægisaðgerða.

Algengar spurningar

Hvert er þröskuldsálag á Monel K500?

Sjálf-mótað eða gegn algengum málmblöndur eins og Type 304, Type 316, 17-4 PH og Nitronic 50, öldruðum Monel K500 gallum við lægsta prófaða álag í stöðluðum hnappa-og blokkaprófum (2 ksi / 14 MPa). Pörun þess á móti Nitronic 60 hækkar þröskuldinn í um 17 ksi (117 MPa).

Ætti Monel K500 að keyra á móti sjálfum sér í ventulstöng eða buska?

Nei. Sjálf-mótaður Monel K500 hefur í rauninni enga galla í ósmurðri rennasnertingu. Alltaf skal tilgreina ólíka-blendibræðslu, mismun á hörku á milli hluta sem passa, eða mótefni gegn-flog/yfirborðsmeðferð.

Kemur hörku ein og sér í veg fyrir að Monel K500 galli?

Ekki áreiðanlega. Prófunargögn sýna að Monel K500 svíður við lágmarksprófunarálag, jafnvel á móti 17-4 PH, sem er verulega erfiðara. Gallþol veltur meira á stöðugleika yfirborðsfilmu og örbyggingu en á hörku einni saman, þó að raunverulegur hörkumunur (samkvæmt API 610) hjálpi enn til.

Hvaða hörkumismun þarf API 610 fyrir slithringa á dælu?

A.m.k. 50 Brinell hörkunúmer (BHN) á milli snúnings og kyrrstöðu slitflatanna, nema hvort tveggja sé yfir 400 BHN. Í innri áreiðanleikaleiðbeiningum Sulzer er mælt með 100 BHN. Monel K500, sem er glógað-til-aldrað hörkusvið (u.þ.b. 150–330 HB) getur uppfyllt hvora regluna innan einnar álblöndu.

Hvaða álfelgur er almennt skipt út til að koma í veg fyrir að Monel K500 skellur?

Nitronic 60 (UNS S21800) er algengasti staðgengill slityfirborðsins, þökk sé stöðugri oxíðfilmu og mikilli álags-herðingargetu. Ál brons og 17-4 PH eru einnig notaðir, ásamt því einfaldlega að para saman aldraðan Monel K500 á móti glæðu Monel 400.