معالجة حرارة الصلب لمعدات التخزين المسببة للسرطان والأجهزة المشغلة

معالجة حرارة الصلب لمعدات التخزين المسببة للسرطان والأجهزة المشغلة

إن معالجة الفولاذ المسبب للاختراق التراكمي والأجهزة المشغلة السطحية هي تخصص يتطلب مراقبة دقيقة للهيكل الميكروبي والخصائص الميكانيكية، وعلى عكس التطبيقات التقليدية، تعمل المواد في هذه النظم بدرجات حرارة تقل عن 150 درجة مئوية، حيث يصبح الفولاذ العادي رشيقاً وفشلاً لا يمكن التنبؤ به، ولا تمنع المعالجة الحرارية من الكسور المميت فحسب، بل تكفل أيضاً استقرار البُعد المتطرف، وقابلية المغناطيسية،

لماذا العلاج بالهواء أمر حاسم للأداء الجيني

ومن ثم، فإن التحول من الموصل إلى المزلاج في الصلب الأسمدة يصبح شاغلاً مركزياً، وبدون معالجة حرارية مناسبة، قد تحتوي البنية الدقيقة الفولاذية على الحبوب المكشوفة، أو شبكات الكاربيد الضارة التي تعمل كحاملة للتوتر، كما أن معالجة التقلبات الحرارية تصقل هيكل الحبوب، وتخفض الضغوط الداخلية المتبقية من التكوين السابق أو اللحام، وتتحول تركيبة التدريجية إلى أقصى حد.

التغييرات الرجعية الأساسية

ويخضع الصلبان إلى عدة تحولات تدريجية أثناء التدفئة والتبريد، ويزيد من سرعة التبريد عند درجة الحرارة بين 850 درجة مئوية و980 درجة مئوية (تحلل بمحتوى الكربون وعناصر السكك الحديدية) وينتج تركيبة مرنة شديدة الحرارة، ويتحول التكليل بعد ذلك إلى مبردات، وهو ما يمثل ضغطا شديدا على المبردات(96).

عمليات معالجة الشتات في التجزئة

وتستخدم عدة دورات مختلفة لمعالجة الحرارة، كل منها مصمم حسب درجة الفولاذ وشروط الخدمة، وأكثر الطرق شيوعاً للتخزين المبرد والأجهزة المشغلة السطحية هي عملية التكتل والزمن (QT) والعلاج المسبب للبرد.

عملية تحديد النطاقات (الآلية)

ويتبع هذا النوع من أنواع القوة العالية(33) عملية التحلل الكامل في الغلاف الجوي الخاضع للرقابة أو فرن الفراغ لمنع الحرق والأكسدة، وبعد أن يكون ذلك في درجة الحرارة (حوالي ساعة في كل بوصة من سميك الفرع)، يُسحب الفولاذ في النفط أو الماء أو في طبقة من الخناق، ويجب أن يكون معدل التبريد كافياً لتجنب التحلل الحادي أو البديني(33).

Cycles المعالجة بالمرض

:: العلاج المسبب للمرض - الذي يسمى أحيانا المعالجة المبردة العميقة - يوسع نطاق المعالجة الحرارية التقليدية بتبريد الفولاذ إلى درجة حرارة السائل (196 درجة مئوية) أو حتى أقل باستخدام الهيليوم السائل، وتُجرى هذه الخطوة بعد التسرب وقبل التغريم النهائي، أو في بعض الحالات بعد الإغراء، وتُبقي التحولات العميقة الباردة على مركب مبرد (مماثل، وغير مستقر) في المطاط.

البارامترات العملية

وتشمل البارامترات الرئيسية معدل التبريد (من 1 إلى 3 درجة مئوية في الدقيقة لتجنب الصدمة الحرارية)، ووقت الصويا عند درجة الحرارة المبردة (6 إلى 24 ساعة، حسب حجم القسم)، ومعدل الاحترار، ويمكن أن يعيد الاحترار السريع إلى الضغط المتبقي، وبالتالي فإن العودة إلى درجة الحرارة المحيطة (0.5 إلى 1 درجة مئوية في الدقيقة) أمر أساسي بعد أن بدأت دورة التبريد، وهي دورة نهائية منخفضة التوقيت.

اختيار المواد لدائرة التحلل والاختطافات العالية

ولا يستجيب جميع الفولاذ بنفس القدر للعلاج الحراري عند درجات الحرارة المنخفضة، فاختيار سبائك القاعدة ومراقبة هياكلها الدقيقة عوامل حاسمة.

(الكاربون) و(نيكلوي)

ويستخدم الفولاذ المنخفض الكربون (مثلاً، خط الاستنشاق A516-درجة 70) في خزانات كبيرة حيث يلزم توافر القابلية للذوبان والقوة المعتدلة، ويحسن إضافة النيكل بشكل كبير من قوة الفولاذ المتدنية؛ فعلى سبيل المثال، يحتفظ 9 في المائة من الفولاذ المختار (ASTM A553) بقدر كبير من التأثير عند -196 درجة مئوية، وهو معيار لصهاريج الغاز الطبيعي غير المسموم().

العجلات القابلة للذوبان

وبالنسبة للمكونات المبردة العالية، فإن الفولاذ القابل للتأثر مثل 17-4PH أو العرف 450 يستخدم في جميع السكك الحديدية، التي تكون في الغالب من الفولاذ العالي التحلل، والتي تكون في درجة الحرارة العالية من الفولاذ، والتي تكون في درجة الحرارة العالية الارتفاع، وتحتاج إلى الحد الأدنى من النسيج المغناطيسي، والتي تكون في الغالب شديدة التحلل، كما أن درجة الحرارة العالية في النواقل من حيث الحرارة العالية.

تأثير العناصر المحبة

ويستقر النيكل في الأوستنيت ويخفض درجة حرارة الانتقال من النوافذ إلى حد كبير ويحسن القدرة على الصمود، ويزيد من حدة المقاومة ويساعد على التحكم في حجم الكربدة، ويعزز الكروم مقاومة التآكل ويعزز تكوين الكربيدات، ويضعف المنغنيز في استقراره، ويجب أن يتوازن لتجنب الإفراط في معالجة حبوب التحلل.

التحديات في معالجة الدواجن الرئوية

وحتى مع العمليات التي تم تصميمها جيدا، تنشأ عدة تحديات عملية.

الإجهادات المتبقية والتخريب

ولا بد أن يؤدي التكسير السريع إلى إحداث درجات حرارية تولد ضغوطاً متبقية، ففي مكونات كبيرة مثل رئيس خزان تخزين مبرد أو خمر مغناطيسي، يمكن أن تسبب هذه الضغوط التشويه أو حتى التشقق أثناء التبريد، ولا يمكن أن تؤدي تقنيات مثل التكسير المقطعي (التأثير)، أو التصفيق الصحفي، أو استخدام أجهزة التصفيق المغناطيسي إلى تخفيف هذا الإجهاد.

مراقبة الاستبقاء

وقد تحتفظ الفولاذات ذات المحتوى العالي من الطحين (مثل 9 في المائة من النين) بمبالغ كبيرة من الأوستنيت بعد التسكين، ويمكن لهذه المرحلة غير الملزمة أن تتحول إلى مرطوبة في شكل رشوة تحت حمولات خدمات، مما يؤدي إلى تعقب ميكرومتر، وكما ذُكر، فإن المعالجة المبردة هي أكثر الطرق فعالية لخفض كمية الاستيلاء المحتفظ بها دون 1 في المائة.

النمو في الحبوب ودفنها

ويؤدي التسخين المفرط أثناء التسخين إلى تضاؤل الحبوب التي تقلل من حدة الضغط، ويؤدي التطهير - فقدان الكربون من السطح - إلى خلق طبقة ضعيفة ناعمة يمكن أن تشرع في عمليات الشقوق، وغلاف جوي حمائية (النيتروجين أو الغاز الطبيعي الوطوي) أو فرون فراغ ذات السيطرة الجزئية على الكساد، وبالنسبة للعناصر الحرجة، كثيرا ما يزيل السطح المعالج بالحرارة بعد المعالجة.

مراقبة الجودة والمعايير

ويجب التحقق من صحة العلاج من الآس كريم بالنسبة للمعدات المبردة من خلال اختبارات دقيقة، كما أن الاختبارات الميكانيكية عند درجة حرارة منخفضة (مثل اختبارات التأثير في الفينوتش عند درجة حرارة 190 درجة مئوية) هي اختبارات إلزامية، أو اختبارات مغنطيسية، أو دراسات استقصائية عن الجسامة، أو فحص الميكروغرامات، أو اختبارات غير متجانسة، أو أجهزة مثبتة

وتشمل الموارد الخارجية لمزيد من المراجع ما يلي:

• ASTM A333/A333M] - Standard specification for Seamless and Welded Steel Pipe for Low —Temperature Service and Other Applications with Required Notch Toughness. ]ASTM A333
• ASM Handbook, Volume 4: Heat Treating] - Comprehensive reference on heat treatment processes, including cryogenic cycles. ]ASM International]
• International Cryogenic Materials Conference (ICMC)] - Research articles on low —tigerature properties of structural materials. ]ICMC]

السلف في تكنولوجيا معالجة النفايات

وتجعل الابتكارات الأخيرة المعالجة الحرارية أكثر دقة وكفاءة في التطبيقات المسببة للبكاء.

العلاج بمواد البلاستيك والفلاطمة

إزالة الأكسدة من الأفران الغامضة والسماح بضبط دقيق لتماثل درجة الحرارة (5 درجات مئوية أو أفضل) ويستخدم التكتل البلاستيكي في استئصال أسطح مكونات الفولاذ المبردة دون التأثير على القوة الأساسية، وهذا مفيد بصفة خاصة للأصداف والتجهيزات التي تتطلب وجود أسطح مقاومة للتوتر مع الاحتفاظ بمواد منخفضة الحرارة.

هدرات واجهة لازر

وبالنسبة للعناصر الكبيرة التي لا يحتاج السطح إلا إلى مقاومة اللبس أو الإرهاق، فإن التدفئة الحثيث التي يتبعها التصفيق السريع يمكن أن تخلق حالة ارتعاشية صعبة بينما تترك لب صلباً، ويتيح تصعيد سطح الأرض معالجة أكثر محلية، ويقلل من التشوه، وتستخدم هذه الأساليب في الرش المضخة المبردة والعرق.

الاستخبارات الفنية وعملية المحاكاة

ويساعد النموذج النهائي لنقل الحرارة وتحويل المرحلة على التنبؤ بالهيكل الجزئي النهائي وتوزيع الإجهاد المتبقي، ويجري إعداد خوارزميات تعلم الآلات من أجل تحقيق الحد الأمثل من دورات المعالجة الحرارية من البيانات التاريخية، والحد من التجارب، والمرور، وهذا أمر ذو قيمة خاصة بالنسبة للفولاذات المتدنية الطرازات المصممة لجيل الجيل القادم من الفحم المسبب للإفراط في إنتاج الفحم.

معالجة الحرارة لمعدات مسببة للسرطان

Liquefied Gas Storage Tanks

وتُصنع عادة خزانات كبيرة للتخزين المبرد لغاز النيتروجين السائل أو الأكسجين السائل من 9 في المائة من الصلب النيكل (ASTM A553) أو 5 في المائة من الفولاذ النيكل (ASTM A645). وتشمل دورة المعالجة الحرارية لهذه الفولاذات تُستخدم في نحو 800-900 درجة مئوية، وتُحدَّد في الماء، ثم تُستخدم في المزاوجات المُن الأولى (في 550 درجة مئوية).

المشغلات والدعمات المغنطيسية

وتعتمد هذه المغناطيسات المسطحة التي تستخدم في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، ومعجلات الجسيمات، ومفاعلات الاندماج، على الدعم الهيكلي غير المغنطيسي العالي، وتمنع النيتروجين ٥٠ )وهو نوع من الفولاذ اللاصق( أو ٣١٦ ليناً )المتوسط الكربوني النيتروجين( من التعرض للغاز المغنطيسي الذي يصيبه )٦٠٠-٠٠-١(

Cryogenic Valves and Fittings

وتحتاج القيم المستخدمة في مناولة السوائل المبردة إلى الحفاظ على الختم المائي تحت التقلب الحراري، وتعالج المواد مثل 316L أو Inconel 718 معالجة حرارية لتحقيق توازن في التصلب والعقاقير، أما الغلة الحرارية 718، وهي من الطوابع المتدرجة في التسلسل الحراري، فتخضع لحل يمتد إلى 980 درجة مئوية، يليها نمو حرج قدره 620 درجة مئوية.

خاتمة

إن معالجة الفولاذ في معدات التخزين المبردة والأجهزة المشغلة فوق السطحية هي أكثر بكثير من عملية التصلب الروتيني، وهي سلسلة مصممة بعناية من الدورات الحرارية المصممة لإنتاج بنية مصغرة تحتفظ بالقوة، والقابلية للاختلال، واستقرار البُعد عند درجات الحرارة عند درجة حرارة قريبة من الصفر، ويسهم اختيار المحار، ومراقبة البارامترات أثناء الاستيعاب، والتبريد، والنجاح في نهاية المطاف، والجودة.