Rintangan Galling Monel K500: Pemilihan Bahan untuk Batang Injap dan Cincin Pakai Pam

Monel K500 (UNS N05500)dihargai kerana gabungan yang boleh dipadankan oleh beberapa aloi: rintangan kakisan gred air laut-dengan kira-kira tiga kali ganda kekuatan hasil standard Monel 400. Walau bagaimanapun, kekuatan itu disertakan dengan-kelemahan yang didokumentasikan dengan baik - Monel K500 dengan mudah, terutamanya terhadap aloi yang kaya-nikel lain. Artikel ini menelusuri data ujian yang diterbitkan tentang kelemahan itu, menerangkan sebab metalurgi di sebaliknya dan membentangkan strategi-gandingan dan kekerasan-bahan yang membolehkan jurutera menggunakan Monel K500 dengan jayanya dalam batang injap, aci pam dan gelang haus tanpa mengundang kegagalan sawan.

Adakah Monel K500 Menahan Gagah?

Tiada - dalam keadaan-dimesin, dikawinkan sendiri-, Monel K500 mempunyai rintangan pedih yang lemah. Nilai tekanan pedih ambang (TGS) yang diterbitkan menunjukkan ia pedih pada beban serendah 2 ksi (14 MPa) terhadap Jenis 304, Jenis 316, 17-4 PH dan juga Nitronic 50, kira-kira 5–25 kali lebih rendah daripada aloi tahan pedih di bawah keadaan ujian yang sama.

Ini adalah fakta khusus,-yang didokumentasikan dengan baik dan agak berlawanan dengan intuisi: aloi nikel yang cukup kuat untuk aci kipas dan kolar gerudi boleh menangkap pepejal pada tegasan sentuhan dengan baik dalam beban perkhidmatan-berbolt atau gelongsor-biasa. Mekanisme, nombor dan pembaikan praktikal dibincangkan secara terperinci di bawah.

Mengapa Hempedu Monel K500 Dengan Mudah?

Galling berlaku kerana Monel K500 ialah satu-fasa, muka-berpusat-nikel padu-larutan pepejal kuprum tanpa-lapisan geseran oksida rendah semula jadi atau fasa kedua keras untuk mengelakkan lekatan logam{-ke-logam; kekuatannya yang tinggi kemudian menggabungkan masalah dengan menumpukan tekanan sentuhan dan bukannya menghilangkannya melalui pemakaian lembut.

Galling ialah kegagalan haus pelekat: apabila dua permukaan logam menggelongsor antara satu sama lain di bawah beban, titik tinggi mikroskopik (asperities) boleh sejuk seketika-dikimpal bersama. Jika bahan mulur dan mulur-ke-sentuhan mulur akan terus dikimpal-semula lebih cepat daripada dicabut dengan bersih, serpihan yang terkoyak terkumpul, permukaan menjadi lebih kasar dan geseran hilang sehingga bahagiannya dirampas. Aloi yang menahan pedih lazimnya berbuat demikian melalui salah satu daripada dua mekanisme: oksida yang keras, berterusan atau filem pasif yang menghalang logam terdedah daripada bersentuhan dengan logam kosong (seperti dalam filem oksida kaya-nitronic 60's) atau struktur mikro dengan fasa kedua keras yang menahan sejuk-proses kimpalan dan koyakan.

Monel K500 tidak mempunyai kelebihan semasa sentuhan gelongsor biasa. Rintangan kakisannya berasal daripada filem pasif berasaskan fluorida- atau oksida-yang mudah terganggu oleh gosokan dan kekuatannya berasal daripada mendakan perdana Ni3(Al,Ti) gamma-yang terdispersi halus yang meningkatkan kekerasan dan menghasilkan kekuatan tanpa mengubah asas aloi-{7}kimia yang asasnya{7} Oleh kerana dua permukaan Monel K500 (atau Monel K500 terhadap aloi kaya nikel.lain) secara kimianya hampir serupa, kedua-dua permukaan tersebut sangat terdedah kepada keterlarutan dan lekatan bersama sebaik sahaja filem pasif itu terganggu - kimia yang sama yang memberikan rintangan kakisan kepada Monel juga menjadikan diri malap- nikel-pada-nikel gelongsor terutamanya berkemungkinan sejuk-kimpalan.

Apakah Data Ujian Galling yang Diterbitkan untuk Monel K500?

Dalam ujian-dan-sekat yang diseragamkan, Monel K500 (berumur, ~321 HB) bergelumang pada tekanan ujian boleh diukur yang paling rendah (2 ksi / 14 MPa) terhadap Jenis 304, Jenis 316, 17-4 PH dan Nitronic 50 - ambang 7/7 sahaja yang lebih tinggi dan hanya mencapai ambang 1/7 yang lebih tinggi. MPa) apabila digandingkan dengan Nitronic 60, keluli tahan karat tahan sakit-yang dibina dengan tujuan.

Data di bawah datang daripada buletin data produk Armco (kini HP Alloys') Nitronic 60, yang menggunakan butang-dan-ujian galling blok: butang silinder berputar ditekan pada blok rata di bawah tekanan beban mati-yang semakin meningkat sehingga galling boleh dilihat pada pembesaran 7x. Tegasan pedih ambang (TGS) ialah tegasan tertinggi di mana tiada pedih berlaku.

Jadual 1. Tegasan pedih ambang Monel K500 terhadap injap biasa dan aloi pam, butang tidak dilincirkan-dan-ujian blok. Sumber: Buletin Data Produk Armco/HP Alloys Nitronic 60.

Penemuan yang menonjol ialah kekerasan sahaja tidak meramalkan rintangan pedih. 17-4 PH pada 415 HB jauh lebih keras daripada Monel K500, namun pasangan itu masih berdebar-debar pada beban ujian minimum - kerana kedua-dua aloi boleh menyejuk-mengimpal di bawah sentuhan gelongsor sebaik sahaja filem permukaannya terganggu. Hanya berpasangan dengan Nitronic 60, yang rintangan pedihnya datang daripada filem oksida yang stabil dan kapasiti pengerasan terikan tinggi-dan bukannya daripada kekerasan mentah, menghasilkan peningkatan yang bermakna.

Bagaimanakah Monel K500 Berbanding dengan Nitronic 60 dan Aloi Pakai Lain dalam Sentuhan Gelongsor?

Dalam ujian-kehausan silinder bersilang,-Monel K500 yang dikawinkan sendiri kehilangan bahan pada kira-kira 10–20 kali ganda kadar Nitronic 60 yang dikawinkan sendiri, malah menggandingkan Monel K500 dengan aloi keras yang berbeza hanya menutup separa jurang itu.

Tekanan pedih ambang mengenal pasti permulaan kegagalan pelekat bencana; ujian kadar-hausan (Taber Met-Abrader, silinder bersilang 90 darjah, beban 16 lb / 71 N, kering, di udara) mengukur kehilangan bahan yang berterusan sebaik sahaja gelongsor sedang dijalankan. Kedua-dua set data menceritakan kisah yang konsisten.

Jadual 2. Pakai keserasian pasangan aloi-sendiri dan tidak serupa. Sumber: Buletin Data Produk Armco/HP Alloys Nitronic 60, Taber Met-Abrader crossed-ujian silinder.

Monel K500 yang dikawinkan sendiri kehilangan kira-kira sepuluh kali lebih banyak bahan setiap kitaran daripada yang dikawinkan sendiri-Nitronic 60, malah mengatasi prestasi yang dikawinkan sendiri oleh-17-4 PH pada kelajuan ujian yang lebih tinggi. Memadankan Monel K500 dengan aloi-keras yang berbeza (Nitronic 60 atau Stellite 6B) mengurangkan kehausan berbanding dengan-kawin sendiri, tetapi pasangan itu masih memakai jauh lebih pantas daripada mana-mana aloi yang melawan dirinya sendiri. Kesimpulan praktikal untuk pereka: elakkan Monel K500 menggelongsor terhadap Monel K500, atau terhadap mana-mana aloi kaya nikel-yang lain, di mana-mana sahaja alternatif haus rendah boleh digantikan untuk sebelah pasangan.

Adakah Peraturan Pembezaan-API 610 Digunakan pada Komponen Monel K500?

ya. API 610 memerlukan perbezaan minimum 50 Brinell hardness number (BHN) antara permukaan haus berputar dan pegun (melainkan kedua-duanya melebihi 400 BHN), dan panduan dalaman Sulzer pergi lebih jauh, mengesyorkan 100 BHN - kedua-duanya digunakan terus pada Monel K500, yang luar biasa mudah untuk ditentukan pada dua tahap kekerasan yang sangat berbeza kerana umur kekerasannya-

Mekanisme pengerasan-umur titanium-aluminium Monel K500 memberikan pereka bentuk-cara terbina untuk mencipta pembezaan itu tanpa menukar keluarga aloi. Dalam keadaan anil, Monel K500 biasanya berjalan dalam julat 150–200 HB; selepas pengerasan usia penuh, ia biasanya mencapai 250–330 HB (kira-kira Rockwell C24–C35), selaras dengan keadaan umur 321 HB / Rockwell C34 yang digunakan dalam ujian pedih di atas. Itu adalah ayunan lebih 100 HB antara keadaan anil dan tua bagi aloi yang sama - lebih daripada cukup untuk memenuhi syor 100 BHN Sulzer yang lebih ketat jika satu komponen mengawan dibiarkan sepuh dan satu lagi sudah berumur sepenuhnya.

Jadual 3. API 610 dan keperluan pembezaan kekerasan Sulzer-berbanding dengan julat kekerasan biasa yang boleh dicapai dalam barisan produk Monel K500.

Apakah Bahan-Strategi Berpasangan Sebenarnya Menghalang Monel K500 Galling dalam Perkhidmatan?

Strategi yang paling boleh dipercayai ialah (1) menggandingkan Monel K500 yang sudah tua dengan Monel 400 anil atau aloi nikel yang berbeza-lebih rendah untuk menghasilkan kekerasan tulen dan pembezaan kimia, (2) menggantikan satu-galling-yang dibina dengan tujuan seperti aloi Nitronic 60 dan {9}sebatian yang menggunakan permukaan sebatian{3} untuk mengawan. salutan kering-filem / PTFE pada mana-mana Monel K500 berbenang atau muat gelongsor sebagai langkah pemasangan mandatori, bukan langkah berjaga-jaga pilihan.

Jadual 4. Panduan pemilihan dan pemasangan-bahan praktikal untuk aplikasi injap, pam dan pengikat Monel K500.

Tiada satu pun daripada langkah ini memerlukan meninggalkan kelebihan kakisan dan kekuatan Monel K500 - ia hanya memerlukan pengiktirafan, pada peringkat reka bentuk, bahawa rintangan pedih perlu direkayasa ke dalam sambungan atau pasangan haus secara berasingan daripada rintangan kakisan. Mengawankan sendiri-Monel K500 dengan dirinya sendiri, tanpa pembezaan kekerasan, rawatan permukaan atau pelincir yang disengajakan, ialah konfigurasi yang pada dasarnya tidak boleh ditentukan oleh data di atas untuk pemasangan gelongsor atau berulir.

Bilakah Ia Masih Masuk Masuk akal untuk Memilih Monel K500, Walaupun Risikonya Menggoda?

Monel K500 kekal sebagai pilihan yang tepat apabila komponen memerlukan Monel-rintangan kakisan gred dalam air laut, gas masam atau klorida-perkhidmatan kimia yang mengandungi gabungan dengan kira-kira tiga kali ganda kekuatan hasil Monel 400 - dengan syarat risiko pedih diuruskan melalui strategi gandingan di atas dan bukannya diabaikan.

Cadangan nilai Monel K500 adalah khusus: kadar kakisan yang sangat rendah dalam-air laut berkelajuan tinggi, rintangan kepada persekitaran-gas masam (H2S/CO2) dan tingkah laku bukan-magnetik, semuanya digabungkan dengan lebih kurang tiga kali ganda kekuatan hasil dan dua kali ganda kekuatan tegangan pam Monel 400 adalah pilihan utama untuk mengekalkan kekuatan pam Monel 400. aci, gandingan aci kipas, batang injap dan-pengikat marin pramuat tinggi walaupun sensitiviti pedih - tiada alternatif kos-yang lebih rendah sepadan dengan kekuatan yang sama-ke-nisbah rintangan kakisan-dalam persekitaran tersebut. Tugas kejuruteraan bukanlah untuk mengelakkan Monel K500, tetapi untuk memastikan ia tidak pernah diminta untuk meluncur atau mengikat dirinya sendiri tanpa tindakan balas yang disengajakan.

Soalan Lazim

Apakah ambang tekanan pedih bagi Monel K500?

Dikawinkan sendiri-atau melawan aloi biasa seperti Jenis 304, Jenis 316, 17-4 PH dan Nitronic 50, galls Monel K500 berumur pada tekanan diuji terendah dalam ujian butang piawai-dan blok (2 ksi / 14 MPa). Memadankannya dengan Nitronic 60 meningkatkan ambang kepada kira-kira 17 ksi (117 MPa).

Patutkah Monel K500 dilarikan terhadap dirinya dalam batang injap atau sesendal?

Tidak.-Monel K500 yang dikawinkan sendiri pada dasarnya tidak mempunyai jidar perit dalam sentuhan gelongsor yang tidak dilincirkan. Sesendal aloi-tidak serupa, pembezaan kekerasan antara bahagian mengawan atau anti-rawatan permukaan hendaklah sentiasa dinyatakan.

Adakah kekerasan sahaja menghalang Monel K500 daripada pedih?

Tidak boleh dipercayai. Data ujian menunjukkan Monel K500 menggigil pada beban ujian minimum walaupun terhadap 17-4 PH, yang jauh lebih sukar. Rintangan galian bergantung lebih pada kestabilan filem permukaan dan struktur mikro berbanding kekerasan sahaja, walaupun pembezaan kekerasan tulen (setiap API 610) masih membantu.

Apakah perbezaan kekerasan yang diperlukan oleh API 610 untuk cincin haus pam?

Sekurang-kurangnya 50 nombor kekerasan Brinell (BHN) antara permukaan haus berputar dan pegun, melainkan kedua-duanya melebihi 400 BHN. Panduan kebolehpercayaan dalaman Sulzer mengesyorkan 100 BHN. Monel K500 yang disepuh-ke-julat kekerasan lama (kira-kira 150–330 HB) boleh memenuhi mana-mana peraturan dalam keluarga aloi tunggal.

Aloi apakah yang biasa digantikan untuk mengelakkan Monel K500 galling?

Nitronic 60 (UNS S21800) ialah pengganti yang paling biasa untuk permukaan haus mengawan, terima kasih kepada filem oksida yang stabil dan kapasiti pengerasan terikan tinggi-. Gangsa aluminium dan 17-4 PH juga digunakan, bersama-sama dengan hanya memasangkan Monel K500 yang sudah berumur dengan Monel 400 yang disepuhlindapkan.