उच्च तापमान वाले वातावरण में फ्लैंज का प्रदर्शन उपयोग की जाने वाली सामग्री पर बहुत निर्भर करता है, मुख्य रूप से ताकत बनाए रखने, ऑक्सीकरण प्रतिरोध, रेंगने के प्रतिरोध, तापीय स्थिरता और मीडिया के साथ संगतता के संदर्भ में। नीचे विशिष्ट सामग्री श्रेणियों का विश्लेषण दिया गया है:
1. कार्बन स्टील फ्लैंज (जैसे, Q235, 20# स्टील) - कम से मध्यम तापमान के लिए बुनियादी विकल्प
उच्च तापमान पर ताकत में गिरावट
कार्बन स्टील फ्लैंज आमतौर पर 425°C से नीचे के तापमान तक सीमित होते हैं। 350°C से अधिक, उनकी उपज शक्ति काफी कम हो जाती है (उदाहरण के लिए, 20# स्टील की उपज शक्ति कमरे के तापमान पर 245 MPa से 400°C पर 180 MPa तक घट जाती है)। 450°C से ऊपर, पर्लाइट गोलाकारकरण होता है, जिससे अनाज मोटा हो जाता है और अंततः रेंगने से टूट जाता है।
खराब ऑक्सीकरण प्रतिरोध
तेज़ ऑक्सीकरण 300°C से ऊपर शुरू होता है, जिससे एक ढीली Fe₃O₄ परत बनती है। 500°C पर, ऑक्सीकरण दर 300°C की तुलना में पाँच गुना तेज़ होती है। सल्फर या जल वाष्प के संपर्क में आने से जंग और भी तेज़ हो जाती है।
2. ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील फ्लैंज (304/316, आदि) - उच्च तापमान जंग प्रतिरोध के लिए पसंदीदा
बेहतर उच्च तापमान शक्ति और ऑक्सीकरण प्रतिरोध
304 स्टेनलेस स्टील 870°C तक का सामना कर सकता है, जबकि 316L (मोलिब्डेनम के साथ) 650°C से नीचे अच्छी ताकत (उपज शक्ति ≥ 120 MPa) बनाए रखता है।
Cr₂O₃ ऑक्साइड परत (18-20% क्रोमियम से) बेहतर ऑक्सीकरण प्रतिरोध प्रदान करती है (उदाहरण के लिए, 800°C पर कार्बन स्टील की तुलना में 90% कम ऑक्सीकरण दर)।
उच्च तापमान जोखिम
संवेदीकरण (450-850°C): कार्बाइड वर्षा अंतरालीय जंग का कारण बन सकती है (स्थिरीकरण उपचार द्वारा कम किया गया, उदाहरण के लिए, टाइटेनियम के साथ 321 स्टेनलेस स्टील)।
रेंगने की सीमाएँ: 650°C से ऊपर, रेंगने का विरूपण तेज़ हो जाता है, जिसके लिए स्वीकार्य तनाव को कम करने की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए, 700°C पर 316L में कमरे के तापमान की ताकत का केवल 15% ही होता है)।
3. डुप्लेक्स स्टील फ्लैंज (2205, 2507, आदि) - उच्च तापमान जंग के लिए लागत प्रभावी
मध्यवर्ती उच्च तापमान प्रदर्शन
2205 डुप्लेक्स स्टील 300°C तक प्रयोग करने योग्य है, जबकि super डुप्लेक्स 2507 350°C तक विस्तारित होता है (उपज शक्ति > 300°C पर 400 MPa, 304 स्टेनलेस स्टील की तुलना में दोगुना)।
350°C से अधिक, फेराइट चरण का क्षरण तेज़ हो जाता है, जिससे ऑस्टेनिटिक स्टील्स की तुलना में रेंगने का प्रतिरोध तेज़ी से कम हो जाता है।
4. क्रोमियम-मोलिब्डेनम स्टील फ्लैंज (15CrMo, P91, आदि) - उच्च तापमान, उच्च दबाव स्थितियों के लिए आदर्श
बढ़ी हुई ताकत और रेंगने का प्रतिरोध
15CrMo (1-1.5% Cr, 0.5% Mo) 550°C तक संचालित होता है (उपज शक्ति > 500°C पर 200 MPa)।
P91 (9% Cr, 1% Mo) 650°C तक लंबे समय तक टिकता है, जिसमें 15CrMo की तुलना में रेंगने से टूटने की दोगुनी ताकत होती है (उदाहरण के लिए, 600°C पर 100,000 घंटों के लिए 100 MPa बनाम 40 MPa)।
5. निकल-आधारित मिश्र धातु फ्लैंज (इनकोनेल 625, हैस्टेलॉय C-276, आदि) - चरम स्थितियों के लिए अंतिम समाधान
अद्वितीय उच्च तापमान प्रदर्शन
इनकोनेल 625 1093°C पर > 100 MPa तन्य शक्ति बनाए रखता है।
हैस्टेलॉय C-276 1200°C तक ऑक्सीकरण का प्रतिरोध करता है, जिसमें रेंगने का जीवन 100,000 घंटों से अधिक होता है (उदाहरण के लिए, 800°C पर 316L की तुलना में 5 गुना मजबूत)।
जटिल जंग के लिए प्रतिरोध
उच्च निकल (≥50%), क्रोमियम (20-30%), और मोलिब्डेनम (10-16%) सामग्री सक्षम करती है:
कठोर वातावरण में ऑक्सीकरण, तनाव जंग और अंतरालीय हमले (उदाहरण के लिए, H₂S/CO₂ के साथ 650°C कोयला गैसीफायर)।
उच्च तापमान सल्फ्यूरिक एसिड या सल्फर युक्त तेल/गैस जैसे चरम स्थितियों में 20+ वर्षों की सेवा के लिए उपयुक्त।
उच्च तापमान वाले वातावरण में फ्लैंज का प्रदर्शन उपयोग की जाने वाली सामग्री पर बहुत निर्भर करता है, मुख्य रूप से ताकत बनाए रखने, ऑक्सीकरण प्रतिरोध, रेंगने के प्रतिरोध, तापीय स्थिरता और मीडिया के साथ संगतता के संदर्भ में। नीचे विशिष्ट सामग्री श्रेणियों का विश्लेषण दिया गया है:
1. कार्बन स्टील फ्लैंज (जैसे, Q235, 20# स्टील) - कम से मध्यम तापमान के लिए बुनियादी विकल्प
उच्च तापमान पर ताकत में गिरावट
कार्बन स्टील फ्लैंज आमतौर पर 425°C से नीचे के तापमान तक सीमित होते हैं। 350°C से अधिक, उनकी उपज शक्ति काफी कम हो जाती है (उदाहरण के लिए, 20# स्टील की उपज शक्ति कमरे के तापमान पर 245 MPa से 400°C पर 180 MPa तक घट जाती है)। 450°C से ऊपर, पर्लाइट गोलाकारकरण होता है, जिससे अनाज मोटा हो जाता है और अंततः रेंगने से टूट जाता है।
खराब ऑक्सीकरण प्रतिरोध
तेज़ ऑक्सीकरण 300°C से ऊपर शुरू होता है, जिससे एक ढीली Fe₃O₄ परत बनती है। 500°C पर, ऑक्सीकरण दर 300°C की तुलना में पाँच गुना तेज़ होती है। सल्फर या जल वाष्प के संपर्क में आने से जंग और भी तेज़ हो जाती है।
2. ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील फ्लैंज (304/316, आदि) - उच्च तापमान जंग प्रतिरोध के लिए पसंदीदा
बेहतर उच्च तापमान शक्ति और ऑक्सीकरण प्रतिरोध
304 स्टेनलेस स्टील 870°C तक का सामना कर सकता है, जबकि 316L (मोलिब्डेनम के साथ) 650°C से नीचे अच्छी ताकत (उपज शक्ति ≥ 120 MPa) बनाए रखता है।
Cr₂O₃ ऑक्साइड परत (18-20% क्रोमियम से) बेहतर ऑक्सीकरण प्रतिरोध प्रदान करती है (उदाहरण के लिए, 800°C पर कार्बन स्टील की तुलना में 90% कम ऑक्सीकरण दर)।
उच्च तापमान जोखिम
संवेदीकरण (450-850°C): कार्बाइड वर्षा अंतरालीय जंग का कारण बन सकती है (स्थिरीकरण उपचार द्वारा कम किया गया, उदाहरण के लिए, टाइटेनियम के साथ 321 स्टेनलेस स्टील)।
रेंगने की सीमाएँ: 650°C से ऊपर, रेंगने का विरूपण तेज़ हो जाता है, जिसके लिए स्वीकार्य तनाव को कम करने की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए, 700°C पर 316L में कमरे के तापमान की ताकत का केवल 15% ही होता है)।
3. डुप्लेक्स स्टील फ्लैंज (2205, 2507, आदि) - उच्च तापमान जंग के लिए लागत प्रभावी
मध्यवर्ती उच्च तापमान प्रदर्शन
2205 डुप्लेक्स स्टील 300°C तक प्रयोग करने योग्य है, जबकि super डुप्लेक्स 2507 350°C तक विस्तारित होता है (उपज शक्ति > 300°C पर 400 MPa, 304 स्टेनलेस स्टील की तुलना में दोगुना)।
350°C से अधिक, फेराइट चरण का क्षरण तेज़ हो जाता है, जिससे ऑस्टेनिटिक स्टील्स की तुलना में रेंगने का प्रतिरोध तेज़ी से कम हो जाता है।
4. क्रोमियम-मोलिब्डेनम स्टील फ्लैंज (15CrMo, P91, आदि) - उच्च तापमान, उच्च दबाव स्थितियों के लिए आदर्श
बढ़ी हुई ताकत और रेंगने का प्रतिरोध
15CrMo (1-1.5% Cr, 0.5% Mo) 550°C तक संचालित होता है (उपज शक्ति > 500°C पर 200 MPa)।
P91 (9% Cr, 1% Mo) 650°C तक लंबे समय तक टिकता है, जिसमें 15CrMo की तुलना में रेंगने से टूटने की दोगुनी ताकत होती है (उदाहरण के लिए, 600°C पर 100,000 घंटों के लिए 100 MPa बनाम 40 MPa)।
5. निकल-आधारित मिश्र धातु फ्लैंज (इनकोनेल 625, हैस्टेलॉय C-276, आदि) - चरम स्थितियों के लिए अंतिम समाधान
अद्वितीय उच्च तापमान प्रदर्शन
इनकोनेल 625 1093°C पर > 100 MPa तन्य शक्ति बनाए रखता है।
हैस्टेलॉय C-276 1200°C तक ऑक्सीकरण का प्रतिरोध करता है, जिसमें रेंगने का जीवन 100,000 घंटों से अधिक होता है (उदाहरण के लिए, 800°C पर 316L की तुलना में 5 गुना मजबूत)।
जटिल जंग के लिए प्रतिरोध
उच्च निकल (≥50%), क्रोमियम (20-30%), और मोलिब्डेनम (10-16%) सामग्री सक्षम करती है:
कठोर वातावरण में ऑक्सीकरण, तनाव जंग और अंतरालीय हमले (उदाहरण के लिए, H₂S/CO₂ के साथ 650°C कोयला गैसीफायर)।
उच्च तापमान सल्फ्यूरिक एसिड या सल्फर युक्त तेल/गैस जैसे चरम स्थितियों में 20+ वर्षों की सेवा के लिए उपयुक्त।
