소개 : 제트기의 뱃속에 불꽃

2019 년, 지중해의 상업용 항공기는 터빈 엔진 중 하나에서 갑작스러운 온도 급상을 경험했습니다. 조종사는 비상 종료와 관련이있었습니다. mechanics는 나중에 엔진의 2 차 케이싱이 1000 ° c 이상에 도달했으며 대부분의 합금의 내성을 지나가는 것을 발견했습니다. 그러나 코어 샤프트, 핀 및로드 지지대는 손상되지 않았습니다. 그들의 비밀? 그들은 inconel 600에서 위조되었습니다.

녹은 가스에 직면하여 웃을 수있는 재료는 거의 없지만 inconel 600 막대-독특한 니켈-크롬-아이언 블렌드로 만들어진 열, 화학적 및 기계적 응력을 처벌하는 데 번성하기 위해 만들어졌습니다. 터빈 엔진, 발전소 또는 화학 반응기에 관계 없이이 슈퍼 합금은 대부분의 다른 사람들이 흔들리는 곳을 조용히 유지합니다.

 

superalloy의 기원 이야기

inconel 600은 원자 연령대에 태어 났으며, 원래 원자력 증기 발생기 튜브를 위해 개발되었습니다. 제작자는 부식성 냉각제와 높은 열 구배에 금속 면역이 필요했습니다. 그 결과 산화성에 대한 크롬 (~ 15%)이 풍부하고 강도를 추가하기 위해 핵무기 (72-76% ni)가 풍부한 니켈이 많은 합금 (72-76% ni)이었다.

이 구성은 세 가지 중요한 특성을 산출했습니다.

고온 강도

염화물 유발 응력 균열에 대한 뛰어난 저항

1000 ° c 이상의 산화 저항

요컨대 : 막대 모양의 기적.

 

극단적 인 조건을 견딜 수 있도록 만들어졌습니다

대부분의 스테인레스 강과는 달리 inconel 600 높은 열에서만 생존하는 것이 아니라 구조적으로 신뢰할 수 있습니다. 열쇠는 그것입니다견고한 해결 강화그리고 크롬이 풍부한 산화물 층.

항공 우주 연구소의 연구 :

400–1100 ° c 사이의 100 개 열 사이클 후, inconel 600 막대가 유지되었습니다. 인장 강도의 92%.

 

산소가 풍부한 대기에서도 표면 산화는 1050 ℃에서 500 시간 후에 산화물 깊이가 0.1mm 이하로 최소화되었다.

900 ° c에서 크리프 파열 테스트는 45 mpa에서 1,400 시간의 기대 수명을 보여 주었습니다.

변형되지 않습니다. 갈라지지 않습니다. 그것은 견뎌냅니다.

 

사례 연구 : 걸프 히트 챌린지

uae의 천연 가스 공장은 소금이 가득한 공기와 사막 열로 인해 치명적인 장비 부식에 직면했습니다. 원래 321 스테인레스 스틸로 만든 열교환 기 및 터빈 연결로드는 표면 스케일링 및 포화로 인해 평균 14 개월마다 교체되었습니다.

2014 년에 운영자는 비용이 많이 들지만 계산 된 계산 : inconel 600 막대로 전환했습니다. 그들은 32mm로드 스톡의 부싱, 버팀대 및 가이드 레일을 설계했습니다.

7 년 후 결과 :

제로 구성 요소 실패

유지 보수주기가 연장되었습니다 14 개월에서 5 년 이상

순 비용 절감 10 년 동안 단위당 $ 480,000

그들의 수석 엔지니어는 가장 잘 설명했습니다.

"막대는 펌프를보다 오래 지속했습니다. 그들은 환경에서 살아남지 못했습니다. 그들은 마스터했습니다."

 

제작 및 디자인 현실

서비스가 강력하지만 inconel 600은 제작에 어려움을 겪을 수 있습니다. 빠르게 일하면됩니다. 그러나 알고있는 사람들은 다음과 같은 원칙을 적용합니다.

가공 팁 :
카바이드 도구, 홍수 냉각수 및 얕은 컷을 사용하십시오. 사료 비율이 낮은 약 30-50m/분 속도는 최상의 결과를 얻습니다.

용접 조언 :
ernicr-3 필러로 gtaw (tig) 용접은 야금 일치를 보장합니다. 황 또는 납 함유 플럭스로 오염을 피하십시오.

열처리 :
솔루션은 1100-1150 ° c에서 어닐링 한 다음 빠른 냉각은 콜 작업 후 입자 경계 형성을 방지하고 연성을 회복시킵니다.

표면 마감 :
미러 마감 (ra <0.5 µm)은 특히 터빈 가스 흐름 경로에서 부식 저항을 극적으로 향상시킵니다.

 

대안을 능가하는 방법

나란히 비교하여 분류합시다.

재산	inconel 600	316 스테인레스 스틸	incoloy 800
맥스. 작동 온도 (° c)	1150	870	980
크리프 저항	훌륭한	보통의	좋은
염화물 스트레스 균열	저항력	느끼기 쉬운	보통의
열 사이클링	매우 안정적입니다	가난한	공정한

응력-시뮬레이션 테스트 (astm g36)에서, inconel 600은 <0.5% 변형으로 200-1050 ° c에서 500 사이클을 견뎌냈습니다. 스테인레스 강은 120 사이클 후 미세 락킹을 나타냈다.

 

수명주기 배당

선불, inconel 600로드 스톡 비용은 3-4 × 316l보다 더 많습니다. 그러나 총 수명주기 비용은 다른 이야기를합니다.

2021 에너지 시스템 분석에서 다음과 같습니다.

로드 단위 당 초기 비용 :$ 400 (316l) 대 $ 1,400 (inconel 600)

교체 빈도 (10 년) :4 × (316l) 대 1x (inconel 600)

다운 타임 절약 :실패 당 $ 35,000 이벤트를 피했습니다

총 10 년 비용 :

316l : $ 5,200

inconel 600 : $ 1,900

간단히 : 한 번 더 지불하고 영원히 더 절약하십시오.

 

향후 응용 프로그램

앞으로, inconel 600로드가 다음과 같이 조정되고 있습니다.

ai 관리 가스 터빈실시간 센서에 안정적인 하드웨어 인터페이스가 필요한 경우.

모듈 식 핵 smr(작은 모듈 식 반응기) inconel rods를 코어 지지대로 사용합니다.

태양열 탑heliostat support shafts 용 합금로드를 사용하여 1100+ ° c에서 작동합니다.

담수화 단위극심한 소금물 농도.

항공 우주, 녹색 에너지 및 물 부족이 교차하는 경우 신뢰할 수있는 열 저항성 막대에 대한 수요 만 증가하고 있습니다.

 

결론 : 금속 이상

불타는 터빈의 장에서 탈염 타워의 멸균 내장까지, inconel 600 막대는 불법으로 강도를 전달합니다. 그들은 사양을 충족시키는 것이 아니라 가장 처벌적인 조건에서 시스템, 타임 라인 및 예산을 보호합니다.

극단이 새로운 정상이되는 세상에서 inconel 600과 같은 재료는 성능보다 더 많은 것을 제공합니다. 디자인에 의한 탄력성. 그리고 때로는 그것이 실패와 비행 사이의 유일한 것입니다.