فولاذ مقاوم للصدأ عالي القوة يستخدم في تطبيقات الطائرات

/في /بواسطة

نحن عادة نطلق على قوة الشد أعلى من 800MPa، وقوة الخضوع أعلى من 500MPa الفولاذ المقاوم للصدأ هي الفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة، وقوة الخضوع أعلى من 1380MPa الفولاذ المقاوم للصدأ تسمى الفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة للغاية. لقد أثبت تطور صناعة الطيران أن تحسين أداء الطائرات ومحركات الطيران يعتمد إلى حد كبير على المواد المعدنية. نظرًا للقوة العالية والمتانة العالية ومقاومة التشقق والتآكل عالية الضغط والمقاومة الجيدة للصدمات للفولاذ، لا تزال بعض المكونات الهيكلية الرئيسية للطائرات مثل معدات الهبوط والعارضة والمفاصل عالية الضغط والمثبتات وغيرها من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة مستخدمة.

يشتمل الفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة بشكل أساسي على الفولاذ المقاوم للصدأ المقوى بالترسيب مارتنسيت والفولاذ المقاوم للصدأ المقوى بالترسيب شبه الأوستنيتي. يتم تحقيق قوة الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بهطول المارتينسيت عن طريق تحويل المارتنسيت ومعالجة تصلب الهطول، والميزة هي القوة العالية، وفي نفس الوقت بسبب انخفاض الكربون والكروم العالي والموليبدينوم العالي و/أو النحاس العالي، فإن مقاومته للتآكل بشكل عام ليست كذلك. أقل من 18Cr-8Ni الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي؛ القطع الحر، قدرة اللحام الجيدة، لا تحتاج إلى التلدين المحلي بعد اللحام، عملية المعالجة الحرارية بسيطة نسبيًا. العيب الرئيسي هو أنه حتى في حالة التلدين، فإن هيكلها لا يزال منخفض الكربون من مارتنسيت، لذلك من الصعب إجراء تشوه عميق أثناء العمل البارد. درجة الصلب النموذجية هي 17-4PH وPH13-8Mo، يستخدم لتصنيع مكونات محمل مقاومة للتآكل عالية القوة، مثل أجزاء محمل المحرك، والمثبتات، وما إلى ذلك، والتي تعمل عند 400 درجة مئوية. يستخدم PH13-8Mo على نطاق واسع في الأجزاء الهيكلية المقاومة للتآكل ذات درجة الحرارة المتوسطة للطيران.

يمكن تشكيل الفولاذ المقاوم للصدأ المقوى بالترسيب شبه الأوستينيت وتشويهه على البارد ولحامه في حالة الأوستنيت، ومن ثم يمكن التحكم في تحويل المارتنسيت وتصلب الترسيب عن طريق ضبط التقادم للحصول على قوى مختلفة وتنسيق الصلابة. يتمتع الفولاذ بمقاومة جيدة للتآكل وقوة حرارية، وخاصة مقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد، وهو مناسب بشكل خاص لتصنيع الأجزاء المستخدمة تحت 540 درجة مئوية. العيب هو أن عملية المعالجة الحرارية معقدة، ومتطلبات التحكم في درجة حرارة المعالجة الحرارية دقيقة للغاية (±5 درجة مئوية)؛ إن ميل العمل إلى تصلب الفولاذ كبير، وغالبًا ما تكون هناك حاجة إلى العديد من أوقات التلدين المتوسطة من أجل التشوه العميق في العمل البارد. الدرجات النموذجية هي 17-7PH، PH15-7Mo، إلخ. يستخدم هذا النوع من الفولاذ بشكل رئيسي في صناعة الطيران للعمل عند 400 درجة مئوية تحت هيكل تحمل التآكل، مثل جميع أنواع الأنابيب، وصلات الأنابيب، والينابيع، والمثبتات، وما إلى ذلك.

 

معدات هبوط الطائرات

المواد المستخدمة في تصنيع معدات هبوط الطائرات هي 30CrMnSiNi2A، 4340، 300M، Aermet100 وغيرها من معدات هبوط الطائرات والمثبتات ذات المتطلبات الأعلى مصنوعة في الغالب من الفولاذ المقاوم للصدأ المقوى بالترسيب، مثل 17-4PH لمعدات الهبوط لطائرات F-15، 15-5pH لمعدات الهبوط لطائرات B-767. الصلب PH13-8mo لديه القدرة على استبدال 17-4PH، 15-5PH، 17-7PH، PH15-7Mo والفولاذ الآخر نظرًا لمقاومته للتآكل الإجهادي بشكل أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ المقوى بالترسيب من نفس الدرجة.

تحمل الطائرة

قامت شركة FAG الألمانية بتطوير الفولاذ المقاوم للصدأ المضاف إليه النيتروجين Cronidur30 (0.31%C-0.38%N-15% Cr-L %Mo)، والذي يتم إنتاجه بواسطة عملية PESR لإعادة صهر الخبث الكهربائي تحت جو نيتروجين عالي الضغط. إنه فولاذ مقاوم للصدأ ذو درجة حرارة عالية مع نسبة نيتروجين عالية تصلب بالكامل، وهو أكثر مقاومة للتآكل من SUS440. إنه غير مناسب لقيمة DN العالية (D: القطر الداخلي للمحمل/مم، N: دوران العمود/arin) بسبب خصائصه من نوع التصلب الكامل، يمكن لنفس Cronidur30 أن يلبي إجهاد الضغط المتبقي وقيمة صلابة الكسر البالغة DN4 مليون عند في نفس الوقت من خلال التبريد عالية التردد. لكن درجة حرارة التقسية أقل من 15 درجة مئوية، ولا يمكنها تحمل الارتفاع في درجة حرارة المحمل الناجم عن الصدمة الحرارية بعد إيقاف تشغيل المحرك.

الطائرات التي تحمل المكونات الهيكلية

يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة في هيكل حامل الطائرات بشكل أساسي 15-5PH، 17-4PH، PH13-8Mo، وما إلى ذلك، بما في ذلك مزلاج غطاء الفتحة، والترباس عالي القوة، والربيع وأجزاء أخرى. تستخدم الطائرات المدنية الفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة لقطع الأجنحة، مثل الفولاذ 15-5PH لقطع الأجنحة من طراز Boeing 737-600؛ النوع A340-300 جناح سبار PH13-8Mo فولاذ. يتم استخدام Ph13-8Mo للأجزاء التي تتطلب قوة ومتانة عالية، خاصة للأداء العرضي، مثل إطارات جسم الطائرة. في الآونة الأخيرة، تم اختبار Custom465 بسبب زيادة المتانة ومقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد. تم تطوير Custom465 بواسطة Carpenter على أساس Custom450 وCustom455 لتصنيع أدلة رفرف الطائرات، وأدلة الشرائح، وناقلات الحركة، وحوامل المحرك، وما إلى ذلك. ويتم تضمين الفولاذ حاليًا في المواصفات الفنية MMPDS-02 وAMS5936 وASTM A564. يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة HSL180 (0.21C-12.5Cr-1.0Ni-15.5Co-2.0Mo) لتصنيع هيكل الطائرة، الذي يتمتع بنفس قوة 1800MPa مثل الفولاذ منخفض السبائك مثل 4340 ونفس مقاومة التآكل والمتانة. مثل الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب مثل SUS630.

 

لماذا يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج في أنظمة مياه تبريد محطات الطاقة النووية؟

/في /بواسطة

باعتبارها مصدرًا للطاقة النظيفة، تعد الطاقة النووية مساهمًا رئيسيًا في تقليل انبعاثات الكربون في جميع أنحاء العالم. يعد نظام أنابيب مياه التبريد هو المفتاح للتشغيل الآمن لمحطة الطاقة النووية. يتكون من آلاف الأقدام من الأنابيب بأقطار وأحجام مختلفة. إنه يوفر إمدادات مياه موثوقة لتبريد معدات المصنع. يجب أن يوفر نظام الأنابيب غير الآمنة ما يكفي من مياه التبريد لتبريد المحطة، في حين يجب أن يوفر نظام الأمان ما يكفي من مياه التبريد لوضع المفاعل تحت السيطرة وإغلاقه بأمان في حالة الطوارئ.

يجب أن تكون مواد الأنابيب هذه مقاومة للتآكل الناتج عن مياه التبريد طوال فترة خدمة الجهاز. اعتمادًا على موقع المحطة، يمكن أن يتراوح نوع مياه التبريد من المياه العذبة النظيفة نسبيًا إلى مياه البحر الملوثة. وقد أظهرت التجربة أنه مع تقدم عمر الأنظمة، يمكن أن تحدث مجموعة متنوعة من مشاكل التآكل وبدرجات متفاوتة من التآكل، مما يؤدي إلى إتلاف النظام ومنعه من توفير مياه التبريد المطلوبة.

غالبًا ما تتضمن مشكلات أنابيب مياه التبريد المواد وتفاعلاتها مع مياه التبريد. يعد التسرب الناتج عن التلوث (الانسداد) وتآكل النظام من المشاكل الأكثر شيوعًا، بما في ذلك تراكم الرواسب، والارتباط البيولوجي البحري (التلوث الحيوي)، وتراكم منتجات التآكل، وانسداد المواد الغريبة. عادة ما يحدث التسرب بسبب التآكل الميكروبي (MIC)، وهو تآكل شديد التآكل تسببه بعض الكائنات الحية الدقيقة في الماء. يحدث هذا النوع من التآكل بشكل متكرر في الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ ذو السبائك المنخفضة.

يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ منذ فترة طويلة خيارًا قابلاً للتطبيق لبناء أنظمة أنابيب جديدة لإمدادات المياه وإصلاح أو استبدال أنظمة الفولاذ الكربوني الحالية. الفولاذ المقاوم للصدأ الشائع الاستخدام في حلول ترقية الأنابيب هو الفولاذ المقاوم للصدأ 304L، أو 316L، أو 6%-Mo. 316L و6% Mo من الفولاذ المقاوم للصدأ، هناك اختلافات كبيرة في الأداء والسعر. إذا كان وسط التبريد عبارة عن مياه غير معالجة، والتي تكون شديدة التآكل وتحمل خطر التآكل الميكروبي، فإن 304L و316L ليسا اختيارين مناسبين. ونتيجة لذلك، اضطرت المحطات النووية إلى الترقية إلى الفولاذ المقاوم للصدأ 6%-Mo أو قبول تكاليف الصيانة المرتفعة لأنظمة الفولاذ الكربوني. ولا تزال بعض محطات الطاقة النووية تستخدم أنابيب البطانة المصنوعة من الفولاذ الكربوني بسبب انخفاض التكلفة الأولية. وفقًا للمواصفة ASTM A240، غالبًا ما تكون أنظمة أنابيب إمدادات المياه الصناعية مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أدناه:

درجات أونس ج ن سجل تجاري ني شهر النحاس
304 لتر S30403 0.03 / 18.0-20.0 8.0-12.0 / /
316 لتر S31603 0.03 / 16.0-18.0 10.0-14.0 2.0-3.0 /
6%Mo N08367 0.03 0.18-0.25 20.0-22.0 23.0-25.0 6.0-7.0 0.75
2205 S32205 0.03 0.14-0.2 22.0-23.0 4.5-6.5 3.0-3.5 /

أثبت الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 أنه اختيار ممتاز. تعد محطة كاتاوبا للطاقة النووية التابعة لشركة ديوك باور في كارولينا الجنوبية أول محطة للطاقة النووية تستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطور 2205 (UNS S32205) في أنظمتها. يحتوي هذا الصف على ما يقرب من 3.2% من الموليبدينوم وقد أدى إلى تحسين مقاومة التآكل ومقاومة التآكل الميكروبي بشكل ملحوظ مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ 304L و316L.

تم استبدال أنابيب البطانة المصنوعة من الفولاذ الكربوني الموجودة على الجزء العلوي من نظام الأنابيب الذي ينقل مياه الإمداد إلى برج التبريد للمكثف الرئيسي بأنابيب مزدوجة من الفولاذ المقاوم للصدأ 2205.

الاستبدال الجديد 2205 تم تركيب أنبوب مزدوج من الفولاذ المقاوم للصدأ في عام 2002. يبلغ طول الأنبوب 60 مترًا، وقطره 76.2 سم و91.4 سم، وسمك جدار الأنبوب 0.95 سم. النظام المحدد وفقًا لأنابيب الطاقة ASME B31.1، والذي يعد أحد رموز الإدارة للاستخدام الآمن لأنظمة أنابيب محطات الطاقة ويستخدم على نطاق واسع في العالم. وبعد 500 يوم من الخدمة، تم فحص النظام بدقة. لم يتم العثور على أي تحجيم أو تآكل أثناء الفحص. أداء الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 جيد جدًا. تعمل الأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 بشكل جيد لأكثر من عقد من الزمن منذ تركيبها. وبناء على هذه التجربة، استخدمت شركة ديوك باور 2205 أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة في أجزاء أخرى من نظامها.

الجزء الداخلي من أنبوب 2205 بعد 500 يوم من الاستخدام.

 

أصبح لدى مصممي أنظمة المياه في محطات الطاقة النووية الآن خيار آخر عندما يتعلق الأمر باختيار مواد الأنابيب لمياه التبريد المقاومة للتآكل. يمكن أن يؤدي التطبيق الناجح للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 إلى تقليل تكاليف الصيانة وتقليل وقت التوقف عن العمل وضمان سلامة تشغيل محطات الطاقة النووية.

ما هو مفاجآت صيف دبي؟

/في /بواسطة

DSS، وهو اختصار للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، هو تصنيف للفولاذ المقاوم للصدأ يتكون من اثنين من الفولاذ، حيث يتكون المركز الأول إما من الأوستنيتيز أو الحديديك. تُعرف هذه أيضًا باسم الفولاذ المزدوج نظرًا لأن تركيبها الكيميائي يتميز بمرحلتين متميزتين، وكلاهما عادة ما يتم تمثيلهما بالمارتنسيت على التوالي. تعتبر هذه الفولاذات مفيدة جدًا في التطبيقات التي تتطلب صلابة شديدة حيث يمكن تطبيق المرحلتين معًا في درجات حرارة وضغوط عالية. إن الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج قادر على الحصول على صلابة كافية في كل من مرحلتي الأوستنيتي والمارتنسيت بسبب وجود كميات كبيرة من الأوستينيت المتبقي. درجات DSS شائعة الاستخدام هي S31803 وS32750 وSS32550.

درجات الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة

يكتب أونس السويد ألمانية فرنسا اليابان
سبيكة منخفضة UN23 (SAF2304) SS232 (SAF2304) دبليو رقم 1.4362 UR35N DP11
سبيكة متوسطة أونس S31500

أونس S31803

 SS2376 (3RE60)

SS2377 (SAF2205)

 دبليو رقم 1.4417

دبليو رقم 1.4462

 UR45N DP1

DP8
سبائك عالية أونس S32900

أونس S31260

 SS2324 (10RE51) دبليو رقم 1.4460

دبليو رقم 1.4501

   329J1

329J2L
سوبر دوبلكس أونس S32750

أونس S32550

 SS2328 (SAF2507) دبليو رقم 1.4410

دبليو رقم 1.4507

 UR47N+

UR52N+

  

 

وبصرف النظر عن السبيكة نفسها، هناك عامل مهم آخر يساهم في مقاومتها للتآكل وهو محتوى النيكل. يوجد النيكل عادة بنسب أعلى في معظم السبائك، مما يجعله عنصرًا مفيدًا للغاية. بالمقارنة مع النيكل، والذي غالبًا ما يستخدم في السبائك عالية الأداء بسبب موصليته الكهربائية وقدرته على تشكيل سبائك عالية الجودة، لا يتم استخدام النيكل بشكل متكرر في صنع الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج عالي الجودة. أحد الجوانب الأكثر إثارة للاهتمام في سبائك النيكل هي قدرتها على مقاومة التآكل، مما يجعلها البديل الأفضل للمواد عالية الأداء. عند مزجه مع الفولاذ، ينتج النيكل سبيكة أكثر استقرارًا، والتي يمكن أن تزيد من قدرة السبيكة على التآكل والقوة الميكانيكية.

خاصية أخرى مهمة لهذه السبيكة هي مقاومتها العالية للتمدد الحراري. إنه يُظهر مستوى عالٍ من مقاومة التمدد الحراري على الرغم من قدرة مقاومة التمدد للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، وذلك بسبب خواصه الميكانيكية الفائقة. تمنحها هذه الخاصية قدرة ممتازة على الحماية من التآكل، خاصة أثناء دورة التقسية/إزالة البقع. إن ميزة مقاومة التآكل الممتازة للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج تمكنه من الوقوف ضد مجموعة واسعة من المواد الكيميائية. كما أنها تتمتع بمستويات عالية من المقاومة تجاه الزيوت والشحوم والسوائل الأخرى ذات مستوى اللزوجة العالي.

وبصرف النظر عن الميزات المذكورة أعلاه، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج يحظى أيضًا بشعبية كبيرة بسبب قوته ومتانته العالية. إن تصنيف قوتها العالية الذي يصل إلى 300 كجم أصبح ممكنًا من خلال قدرتها على الاستفادة من لفات شياق ثنائية الاتجاه. وهي تتألف من ألياف كربونية صلبة ملفوفة في شرائح متشابكة على كلا الجانبين وتشكل في شكل شريط مع مغزل. وهناك ميزة أخرى تجعلها سبيكة ممتازة وهي أن سطحها أملس تمامًا بدون نتوءات.

أحد أهم العوامل التي تساهم في متانة الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين هو انخفاض معدل مقاومة التآكل. يُظهر هذا الفولاذ معدلًا منخفضًا لتكوين الحبوب البلورية داخل السبائك الساخنة. يمكن استخدامها لبناء الهياكل الكبيرة والصغيرة في مختلف الصناعات. ونظرًا لمقاومتها للحبيبات البلورية، فإنها تحظى بتقدير كبير في صناعة البناء والتشييد.

توفر الخصائص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج عددًا من الفوائد التي تجعله اختيارًا ممتازًا لمجموعة واسعة من التطبيقات. تسمح هذه الخصائص باستخدام هذا الفولاذ في مجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك بناء المكونات الهندسية الدقيقة والمبادلات الحرارية وتصنيع الصفائح المعدنية. بعض الخصائص المهمة الأخرى لهذا النوع من السبائك تشمل تحمل الحرارة العالي والكثافة المنخفضة والمقاومة الممتازة للتآكل. كما أنها توفر عددًا من الخصائص الميكانيكية التي تساهم في الخصائص العامة للسبائك. وتشمل هذه الصلابة الشديدة والمتانة والمقاومة الكيميائية ومقاومة الزحف.

درجات الفولاذ المقاوم للصدأ النيكل الأوستنيتي

/في /بواسطة

من المعروف أن النيكل عنصر صناعة سبائك باهظ الثمن وهو ضروري في بعض التطبيقات التي تتطلب مقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد وبنية الأوستينيت. على سبيل المثال، تعتبر مقاومة الزحف مهمة في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، حيث الأوستنيتي الفولاذ المقاوم للصدأ مطلوبين. على غرار الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي التقليدي، تعد الحدود المزدوجة سمة مهمة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الغني بالنيكل بسبب انخفاض طاقة خطأ التراص. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عرضة للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي (SCC). ومع ذلك، فإن مقاومة التآكل الإجهادي تتحسن بشكل كبير عندما يتجاوز محتوى النيكل 20%. تمت دراسة تأثير النيكل على شدة الإجهاد لعتبة التآكل الإجهادي (105 درجة مئوية، 22% محلول مائي من كلوريد الصوديوم) في سبائك Fe-Ni-Cr المحتوية على كروم 16%~21%. يمكن اعتبار الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الغني بالنيكل (NiASS) فئة منفصلة من الفولاذ المقاوم للصدأ. في الواقع، فإن مقاومة التآكل الإجهادي للفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطور والفريت يمكن مقارنتها بمقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطور والفريت عندما يتجاوز محتوى النيكل 30%. عدة درجات محدودة من الأوستنيتي الغني بالنيكل الفولاذ المقاوم للصدأ مدرجة في الجدول أدناه. تم تصميم الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق 254SMO و654SMO خصيصًا لصناعة النفط والغاز. التطبيقات النموذجية هي تبريد مياه البحر، وتبييض اللب، ومعدات الأنابيب الهيدروليكية والأدوات.

 

درجات الفولاذ المقاوم للصدأ ني الأوستنيتي

سبيكة ج سي من سجل تجاري ني شهر دبليو شركة النحاس ملحوظة ن
254SMo 0.01 0.8 1.0 20 18 6.1 0.7 0.2
654SMo 0.01 3.5 24 22 7.3 0.5 0.5
سانيكرو 25 0.1 0.2 0.5 22.5 25 3.6 3.5 3.0 0.5 0.23
سانيكرو 28 0.02 0.6 2.0 27 31 3.5 1.0
سبيكة 800 0.07 0.6 0.6 20.5 30.5
353 مللي أمبير 0.05 1.6 1.5 25 35 0.16
سبيكة 825 0.03 0.5 0.8 20 38.5 2.6
سبيكة 625 0.03 0.5 0.5 21 بال 8.5
سبيكة 690 0.02 0.5 0.5 30 60
سبيكة 600 0.05 0.4 0.8 16.5 بال 0.5

تم تصميم SANICRO 25، وهي سبيكة 22Cr-25Ni، للاستخدام في الغلايات حتى 700 درجة مئوية. إنها مادة مناسبة للسخانات الفائقة وأجهزة إعادة التسخين نظرًا لقوتها الجيدة في كسر الزحف ومقاومتها للتآكل في درجات الحرارة العالية. في الواقع، فإن قوة الكسر الزاحف لـ SANICRO 25 تتفوق على معظم أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي في نطاق 600 ~ 750 درجة مئوية. في البيئة الحمضية شديدة التآكل، عادةً ما يكون Sanicro 28 هو الخيار الأفضل. يتم استخدامه في حفر الآبار عالية الكثافة مع الأنابيب والغلاف وبطانة الغاز الحمضي، وتشمل التطبيقات الأخرى السخانات وأنظمة المضخات والمضخات والحاويات في مصانع حمض الفوسفوريك الرطب ومصانع حمض الفوسفوريك الفائق.

غالبًا ما يتم استخدام السبائك 800 في نطاق البيئة من 550 إلى 1100 درجة مئوية، الأمر الذي يتطلب مقاومة ممتازة للزحف، ومقاومة جيدة للتآكل عند درجات الحرارة العالية وقوة المواد عند درجات الحرارة العالية. كما تستخدم هذه السبائك في منافذ الدخول والخروج لإنتاج الأمونيا والميثانول والغاز المدني، وكذلك في أنابيب الأفران المستخدمة في إنتاج كلوريد الفينيل والإيثيلين. وتشمل التطبيقات الأخرى أنابيب التبادل الحراري وأنابيب الإشعاع لأسرة الاحتراق المميعة وأجزاء من أفران المعالجة الحرارية، مثل أنابيب كاتم الصوت والأكمام الواقية للمزدوجات الحرارية.

تم تصميم سبيكة 25Cr-35Ni 353Ma للاستخدام في أفران التكسير وإصلاح الأنابيب حيث تتم معالجة الغازات الاصطناعية في البيئات التي قد تكون فيها الكربنة وامتصاص النيتروجين مشكلة. وعلى الرغم من وجود بدائل أخرى تحتوي على المزيد من الكروم، إلا أن 353 MA هو الخيار الأفضل. أحد الأسباب هو أنه يحتوي على عنصر Ce، الذي يساعد على تكوين طبقة أكسيد سطحية مستقرة جدًا.

تحتوي السبيكة 690 على 60 بالمائة من النيكل وتستخدم بشكل رئيسي في أنابيب مولدات البخار في محطات الطاقة النووية. درجة حرارة التشغيل هي 365 درجة مئوية، حيث يكون التآكل الإجهادي بين الحبوب مشكلة محتملة. في ظل ظروف الخدمة المحددة، تكون السبيكة 690 خالية تقريبًا من التآكل، مما يجعلها السبيكة المفضلة.

ومن المثير للاهتمام أن نلاحظ أن الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الغني بالنيكل 254SMO يستخدم أيضًا في الفن. تم تركيب منحوتة "الله فوق قوس قزح" للفنان كارل ميلز في عام 1995 على الساحل الجنوبي لناك ستراند في ستوكهولم. يبلغ ارتفاع التمثال حوالي 23 مترًا، وهو منطقة ذات مناظر خلابة شهيرة يمر بها يوميًا عدد كبير من البحارة. تحتوي مياه البحر المحيطة على الملح، والكلوريد من السهل جدًا أن يسبب تآكل السطح، والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق القوة 254SMO مناسب جدًا لهذه البيئة.

عندما يتم استخدام منفاخ الفولاذ المقاوم للصدأ في المبادل الحراري للقشرة

/في /بواسطة

المبادل الحراري لأنبوب المنفاخ عبارة عن ترقية تعتمد على مبادل حراري للأنبوب المستقيم (المشرق). يرث تصميم قمة الموجة وقاعها مزايا المبادل الحراري الأنبوبي مثل المتانة والسلامة، وفي الوقت نفسه يتغلب على العيوب مثل ضعف قدرة نقل الحرارة وسهولة القياس. المبدأ هو تحسين إجمالي معامل نقل الحرارة وذلك لتقليل مساحة نقل الحرارة المطلوبة، مما يمكن أن يوفر المواد ويقلل الوزن تحت نفس تأثير نقل الحرارة.

لأن جسم المنفاخ تتم معالجته بالضغط البارد أنبوب مشرق من المعتقد عمومًا أنه يمكن تقوية جسم المنفاخ بعد تشكيله. تظهر تجربة استقرار الضغط الخارجي أن عدم استقرار أنبوب التبادل الحراري المموج تحت الضغط الخارجي يحدث أولاً في قسم الأنبوب المستقيم، ولن يكون الأنبوب المموج غير مستقر إلا إذا استمر الضغط الخارجي في الارتفاع. يشير هذا إلى أن ثبات المقطع المموج أفضل من ثبات المقطع المستقيم وأن الضغط الحرج للقسم المموج أعلى من المقطع المستقيم.

تظهر التجارب أن تموج تشوه الانبعاج قد حدث في قاع الموجة، وخاصة قاع الموجة الواحدة المحلي، وعمومًا لا يزيد عن قاعين من عدم الاستقرار في نفس الوقت، مما يدل على أن استقرار قمة الموجة أفضل من القاع ولكن في بعض الأحيان يمكن أن يظهر أيضًا على العكس من ذلك، في عملية وضع علامة الضغط على البارد، يكون كل من الحوض وسمك الجدار للقسم المستقيم ثابتًا، والبارد بعد الأنبوب أقصر في الواقع.

إن وجود قمم وقيعان الأمواج في المنفاخ يزيد من تأثير الحمل الحراري للتبادل الحراري الشعاعي في الأنابيب، كما هو موضح في الشكل أدناه:

الحمل الحراري الشعاعي له تأثير كبير على إجمالي معامل نقل الحرارة، وهو السبب الأساسي لانخفاض السعر وخفة الوزن للمبادل الحراري ذو لوحة الأنبوب المزدوج. منطقة التبادل الحراري أنبوب يكون سطح جسم المنفاخ والأنبوب المستقيم كبيرين بنفس الطول، ولكن هذا التغيير أقل بكثير من مساهمة تغيير قيمة المعامل. يمكن أن نرى بوضوح أن سرعة تدفق الأنبوب المستقيم (الخفيف) تقل بشكل كبير عندما يكون قريبًا من جدار الأنبوب.

يمكن للمبادل الحراري للقشرة مع المنفاخ أن يجعل سرعة السائل واتجاهه يتغيران بشكل ثابت لتكوين اضطراب مقارنةً بمبادل الأنبوب المستقيم، مما يجعل تبادل الحرارة مع الجدار، ولن يعد التأثير الحدودي الذي يؤثر على نقل الحرارة موجودًا. يمكن زيادة معامل نقل الحرارة الإجمالي بمقدار 2 ~ 3 مرات، ويمكن أن يصل التشغيل الفعلي إلى 5 مرات، والوزن خفيف، وهذا هو السبب في أن سعر المبادل الحراري المنفاخ أقل من سعر أنبوب الحرارة المستقيم مبادل. وفقًا للحساب والخبرة العملية، فإن معامل نقل الحرارة الإجمالي للمنفاخ بسمك 1 مم أقل بمقدار 10% من المنفاخ بسمك 0.5 مم. تظهر بيانات تشغيل مئات المبادلات الحرارية المنفاخية أن سمك الجدار (تقريبًا 0.5 مم) هو السبب الرئيسي للتشغيل لمدة 10 إلى 14 عامًا دون إصلاحات أو أضرار كبيرة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمبادل الحراري المنفاخ أن يقاوم بشكل فعال تأثير المطرقة المائية. يتم توصيل غلاف المبادل الحراري للوحة الأنبوب المزدوج بمفصل التمدد. إذا كان يعاني من تأثير المطرقة المائية، فإن وصلة التمدد ستكون في غير مكانها. يحدث هذا لكل من المنفاخ والمبادلات الحرارية ذات الأنبوب المستقيم، وقد يؤدي تشوه الغلاف إلى التواء الأنبوب. وذلك لأن المنفاخ لديه هامش توسع أكبر، والهامش المرن للانفعال يكون كبيرًا عند تعرضه للتشوه، أي أن القدرة على مقاومة عدم الاستقرار تكون قوية في هذه الحالة. ولكن على أي حال، في عملية التثبيت لتجنب حدوث مطرقة المياه، يمكن اتخاذها من خلال استخدام صمام الجلوس الزاوية، ومفتاح التأخير وغيرها من التدابير.

مزايا الفولاذ المقاوم للصدأ قذيفة رفع الصوت عاليا مبادل حراري

  • كفاءة نقل الحرارة العالية

إن تصميم القمة والحوض الخاص للمنفاخ يجعل تدفق السائل بسبب الطفرة المستمرة للقسم الداخلي والخارجي للأنبوب لتشكيل اضطراب قوي. حتى في حالة معدل التدفق الصغير جدًا، يمكن أن يشكل السائل اضطرابًا قويًا داخل الأنبوب وخارجه، مما يحسن بشكل كبير معامل نقل الحرارة لأنبوب التبادل الحراري. معامل نقل الحرارة أعلى بـ 2 إلى 3 مرات من معامل نقل الحرارة الأنبوبي التقليدي.

  • لا يوجد تحجيم وحظر

يكون الوسط الموجود داخل وخارج المنفاخ دائمًا في حالة اضطراب شديد، مما يجعل من الصعب ترسب الجزيئات الصلبة في الوسط؛ من ناحية أخرى، فإن تأثره باختلاف درجة حرارة الوسط سوف ينتج عنه أثر لتشوه التمدد المحوري، وسيتغير الانحناء بشكل متكرر، وسينتج أنبوب التبادل الحراري والأوساخ قوة سحب كبيرة، حتى لو كان هناك هدوء في الحجم فسوف ينكسر يتم إيقاف تشغيله تلقائيًا، بحيث يحافظ المبادل الحراري دائمًا على أداء أفضل ودائم لنقل الحرارة.

  • التعويض التلقائي

يمكن للهيكل والشكل الخاصين للمنفاخ أن يقلل بشكل فعال من الضغط الحراري في حالة تسخينه دون إضافة وصلات التمدد، وبالتالي تبسيط هيكل المنتجات وتحسين موثوقية المنتجات.

  • عمر خدمة طويل

يتم تعزيز قدرة التوسع المحوري، مما يقلل بشكل فعال من إجهاد فرق درجة الحرارة ويمكن أن يتكيف مع الفرق الكبير في درجة الحرارة وتغير الضغط، لذلك لن يكون هناك تسرب ناتج عن تمزق فتحة الأنبوب. يعمل الاتصال بين لوحة الحاجز والمنفاخ على إطالة عمر خدمة المبادل الحراري.

 

كيف يؤثر النيتروجين على الفولاذ المقاوم للصدأ 316LN؟

/في /بواسطة

316LN هو إصدار إضافة النيتروجين بناءً على 316L الصلب (0.06% ~ 0.08%)، بحيث يتمتع بنفس خصائص 316L، تم استخدامه في تصنيع المكونات الهيكلية عالية الحرارة في مفاعل التوليد السريع (FBRS). إن تقليل محتوى الكربون يقلل بشكل كبير من قابلية التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي بسبب اللحام في البيئات المسببة للتآكل اللاحقة. يعد الزحف والتعب المنخفض للدورة والتفاعل بين الزحف والتعب من أهم الاعتبارات بالنسبة لمكونات FBRS. قوة درجة الحرارة العالية الفولاذ المقاوم للصدأ 316L يمكن تحسينه إلى 316 الفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق صناعة السبائك 0.06% ~ 0.08% N. سيتم مناقشة تأثير محتوى النيتروجين الأعلى من 0.08% على الخواص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ 316L عند درجة حرارة عالية في هذه الورقة.

 

التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ 316LN

فرن ن ج من سجل تجاري شهر ني سي س ص الحديد
المعايير 0.06-0.22 0.02-0.03 1.6-2.0 17-18 2.3-2.5 12.0-12.5 .50.5 .0.01 .030.03 –
1 0.07 0.027 1,7 17.53 2.49 12.2 0.22 0.0055 0.013 –
2 0.11 0.033 1.78 17.63 2.51 12.27 0.21 0.0055 0.015 –
3 0.14 0.025 1.74 17.57 2.53 12.15 0.20 0.0041 0.017 –
4 0.22 0.028 1.70 17.57 2.54 12.36 0.20 0.0055 0.018 –

تم اختبار هذه الدفعات الأربع من الفولاذ المقاوم للصدأ 316LN مع محتوى النيتروجين 0.07%، 0.11%، 0.14% و0.22%، ومحتوى الكربون 0.03%، لدراسة تأثيرات النيتروجين على الشد والزحف والتعب المنخفض الدورة والزحف. -خصائص التعب من الفولاذ المقاوم للصدأ 316LN. الهدف من هذه التجربة هو إيجاد المحتوى النيتروجيني الأمثل للحصول على أفضل مزيج من خصائص الشد والزحف والتعب المنخفض الدورة. أظهرت النتائج التجريبية أن النيتروجين يمكن أن يحسن قوة الشد، وقوة الزحف والتعب للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. تشمل أسباب الزيادة في القوة تعزيز المحلول، وتقليل طاقة خطأ التراص (SFE)، والتصلب بالترسيب، وتكوين المواد المركبة (المذابات الخلالية)، والفصل الذري، والتصلب المنظم. نظرًا لاختلاف خصائص تبادل الإلكترونات، فإن النيتروجين المذاب في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي له حجم تمدد أكبر من الكربون.

بالإضافة إلى التفاعل المرن بين النيتروجين والتفكك، يؤثر تفاعل التفكك الخلالي الكهروستاتيكي أيضًا على القوة. تتميز نوى الخلع بعدم وجود إلكترونات حرة، مما يعني أنها تحمل شحنة موجبة. تكون ذرات النيتروجين في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مشحونة سالبًا بسبب موضع الإلكترونات الحرة بالقرب من ذرات النيتروجين والتفاعل الكهروستاتيكي بين الاضطرابات وذرات النيتروجين.

وتزداد طاقة الارتباط الفعالة بين ذرة النيتروجين والخلع مع زيادة محتوى النيتروجين في الفولاذ الأوستنيتي، ولكن الارتباط غير واضح بالنسبة للكربون. في الفولاذ الأوستنيتي، يتفاعل النيتروجين الخلالي مع العناصر البديلة ويميل إلى تكوين تركيبات ذرية بديلة خلالية. يرتبط المركب بسهولة بالعناصر الموجودة على يسار الحديد في الجدول الدوري، مثل Mn وCr وTi وV. هناك علاقة قوية بين خصائص الترابط بين الذرات (أي الاتجاه مقابل عدم الاتجاه) والقرب من العناصر المجاورة. الذرات في نظام سبائك متعدد المكونات. يسهل الترابط بين ذرات المعدن الترتيب قصير المدى، وهو الترابط بين ذرات العناصر المختلفة. يسهل الاستقطاب بين الذرات تبادل الإلكترونات التساهمية، والترابط بين ذرات نفس العنصر. يعزز الكربون تجميع ذرات الاستبدال في المحلول الصلب القائم على الحديد، بينما يسهل النيتروجين الترتيب قصير المدى.

بشكل عام، قوة الخضوع (YS) وقوة الشد النهائية (UTS) لـ 316 لتر تم تحسين الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل كبير من خلال صناعة السبائك من 0.07% ~ 0.22% من النيتروجين. وقد لوحظت الزيادة في القوة في جميع الاختبارات في نطاق درجات الحرارة من 300 إلى 1123 كلفن. وقد لوحظ شيخوخة السلالة الديناميكية ضمن نطاق درجات حرارة محدود. يتناقص نطاق درجة حرارة شيخوخة السلالة الديناميكية (DSA) مع زيادة محتوى النيتروجين.