ترک خوردگی خستگی حرارتی به انبساط و انقباض چرخه ای مکرر دیواره لوله ناشی از تغییرات شدید دمای مکرر در هنگام راه اندازی، خاموش شدن و نوسان بار اشاره دارد. تنش کششی و فشاری حرارتی دوره ای باعث انباشته شدن ریزترک ها بر روی سطوح مواد و جوش می شود. این شکستگی های ریز به طور مداوم تحت بارهای حرارتی متناوب منبسط می شوند تا زمانی که به دیواره لوله نفوذ کرده و باعث نشتی شوند. این حالت خرابی هیچ خوردگی یا نازک شدن یکنواخت آشکاری ندارد و ترکها عمدتاً در قسمتهای ساختاری متمرکز{3}}در تنش ایجاد میشوند که یک آسیب خستگی معمولی ناشی از چرخه دما است.
1. مکانیسم آسیب خستگی حرارتی هسته
هنگامی که لوله گرمایش برای گرم شدن سریع انرژی میگیرد، لایه تماس محیط خارجی{0}} دمای پایینتری دارد در حالی که سمت گرمایش داخلی به شدت گرم میشود و باعث ایجاد گرادیان دما و انبساط حرارتی ناسازگار در داخل دیواره لوله میشود. تغییر شکل ناهماهنگ تنش حرارتی داخلی ایجاد می کند. در طول خاموش شدن و خنک شدن تجهیزات، مواد در جهت معکوس به طور غیریکنواختی منقبض می شوند و تنش پسماند مخالف ایجاد می کنند. پس از هزاران تناوب سرد-گرم، تنش چرخهای منجر به انباشته شدن نابجایی و هستهزایی ریزترک در مرزهای دانه، نقص جوش و خراشهای سطحی میشود. هر نوسان دما باعث انتشار نوک ترک می شود. هنگامی که ترک از ضخامت دیوار عبور می کند، نشت از طریق دیوار به طور ناگهانی رخ می دهد. هرچه سرعت افزایش و کاهش دما بیشتر باشد، چرخه شروع ترک خستگی کوتاهتر میشود.
2. موقعیت های معمولی آسیب پذیر به ترک های خستگی حرارتی
اتصالات جوش و مناطق تحت تأثیر گرما{0}}با ساختار متالوگرافی ناهموار و عیوب تنش ذاتی؛
U-قطعات خمیده و مناطق انتقال قوس که در آن تنش پسماند با تنش حرارتی همپوشانی دارد.
گاز مایع{0}}خط سطح مایع متناوب با خیساندن دوره ای و خنک کننده هوا.
گرمای بیش از حد محلی مناطق خشک-در حال سوختن با اختلاف دمای شدید بین نقاط داغ و ماتریس اطراف.
نصب نقاط گیره محدود شده توسط وسایلی که نمی توانند آزادانه منبسط و منقبض شوند.
3. عوامل تسریع کننده اصلی
شروع مکرر اضطراری-توقف و افزایش سریع دما بدون پیش گرمایش گرادیان.
چگالی توان بیش از حد که منجر به دمای بیش از حد آنی سطح لوله گرمایش می شود.
پشتیبانی محدود کننده سفت و سخت ثابت که ازدیاد طول آزاد حرارتی بدنه لوله را محدود می کند.
مواد پایه با اجزاء داخلی، منافذ و ریز نقص های پردازش اصلی؛
اختلاف دمای زیاد بین محیط گرمایش و محیط.
4. پیشگیری و حذف سلسله مراتبی اقدامات فنی
① کنترل گرمایش گرادیان مرحلهای را اتخاذ کنید
قبل از عملیات رسمی، فاز پیشگرمای کم توان-را برای کاهش سرعت افزایش دما و کاهش تنش گرادیان حرارتی آنی در داخل دیواره لوله تنظیم کنید.
② طراحی ساختاری را برای تغییر شکل حرارتی آزاد بهینه کنید
از تکیه گاه های کشویی متحرک به جای گیره های کاملاً ثابت استفاده کنید تا اجازه انبساط را ذخیره کنید و از قفل شدن استرس حرارتی ناشی از محدودیت سفت و سخت جلوگیری کنید.
③ تنش پسماند اولیه را از طریق{0}}پخت جوشکاری حذف کنید
عملیات حرارتی تنش زدایی یکپارچه را پس از خمش و جوش انجام دهید تا تنش پسماند شکل دهی و جوشکاری را آزاد کرده و منابع ترک خستگی را کاهش دهید.
④ طراحی قدرت را برای محدود کردن پیک دمای سطح بهینه کنید
قدرت گرمایش را بر اساس شرایط جریان متوسط و اتلاف گرما مطابقت دهید تا از نقطه داغ محلی بیش از-دما و اختلاف دمای بیش از حد جلوگیری شود.
⑤ یکپارچگی سطح قطعه کار لوله را بهبود بخشید
برای از بین بردن آثار سطحی ابزار و ریز خراش هایی که مستعد شروع ترک هستند، پولیش الکتریکی را انجام دهید.
5. مقایسه اثرات پیشگیری برای حالت های مختلف عملیات
表格
| حالت عملیاتی و ساختاری | خطر ترک خستگی حرارتی | طرح بهینه سازی پیشنهادی |
|---|---|---|
| شروع سریع مکرر-توقف + پشتیبانی سفت و سخت کاملاً ثابت | احتمال ترک خوردگی بسیار بالا | باید برنامه پیش گرمایش و براکت های کشویی اضافه شود |
| کنترل درجه حرارت گرادیان + درمان تنش زدایی | به طور قابل توجهی شکست خستگی را سرکوب کنید | مشخصات استاندارد تولید و عملیات |
| مواد خام کم-عیب + ساختار انبساط انعطاف پذیر | عملکرد طولانی مدت ضد خستگی- | طرح ترجیحی تجهیزات راه اندازی مکرر متناوب |
نتیجه گیری
ترک خوردگی ناشی از خستگی حرارتی 316 لوله گرمایش، آسیب انباشته شده ناشی از تنش های حرارتی متناوب مکرر از چرخه های سرد و گرم است. ایده اصلی پیشگیری، کاهش سرعت تغییر دما، حذف محدودیتهای ساختاری در انبساط حرارتی، حذف تنش پسماند اولیه قطعه کار و کاهش منابع ترک نقص سطحی است. از طریق منطق کنترل الکتریکی استاندارد و طراحی بهینه سازی سازه، از طریق{3}}حوادث ناشی از پارگی دیواره ناشی از خستگی حرارتی می توان به طور موثری اجتناب کرد.
