טיפול חום של פלדה עבור ציוד אחסון Cryogenic ומכשירים על-ידי שימוש

טיפול בפלדה עבור ציוד אחסון Cryogenic ומכשירים מורכבים הוא משמעת מיוחדת הדורשת שליטה מדויקת על מיקרו מבנים ונכסים מכניים.בניגוד יישומים קונבנציונליים, חומרים במערכות אלה פועלים בטמפרטורות מתחת ל- 150 מעלות צלזיוס, שבו פלדה רגילה הופכת לערעור ולא באופן בלתי צפוי.

מדוע טיפול חום הוא קריטי עבור ביצועים Cryogenic

בטמפרטורות מבוכות, המעבר הדיקטי-לבריאלי בפלדות ferritic הופך לדאגה מרכזית.ללא טיפול חום מתאים, המיקרו-מבנה של פלדה עשוי להכיל גרגרי קורקציה, נשמרים אוסטנטיים, או רשתות מזיקות של carbide שפועלות כהעלאת מתח ספציפי.חום מחדד את מבנה הדגנים, מפחית מתח פנימי מעיצוב מוקדם או מתפתל, וממיר את השלב התחתון של לחץ דם לחץ על ידי לחץ דם נמוך לעתים קרובות.

שינויים מתכתיים בסיסיים

פלדה עוברת כמה שינויים בשלב במהלך חימום וקירור. austenitizing בטמפרטורות בין 850 מעלות צלזיוס ו 980 ° C (בהתאם לתוכן פחמן ואלמנטים סגסוגת) מתמוססים carbides ומייצר מבנה austenitic הומוגני לאחר מכן ריצוף מהיר נשמר לתוך קצבי רוח גבוהה, לאחר מכן הופך austenite לתוך מרטן, שלב קשה, מתוח מאוד.

תהליכי טיפול בשרירים משותפים בפירוט

מספר מחזורי טיפול חום נפרדים מועסקים, כל אחד מותאם לציון הפלדה ולתנאי השירות.שני המסלולים הנפוצים ביותר לאחסון Cryogenic ומכשירים מורכבים הם תהליך ה-quench-and-temper (Q&T) ואת הטיפול המבוהגנת-נאמד.

מעבד Q&T (Q&T)

תהליך Q&T מתחיל עם תנופה מלאה באווירה מבוקרת או בוואקום כדי למנוע מחיקה וחמצן.לאחר החזקת טמפרטורה (בדרך כלל 1 שעה אחת אינץ' של עובי), הפלדה מוצפת בשמן, מים, או quקסם פולימר (שעון) חייב להיות מספיק כדי למנוע פנינים או ביאטיט, אך לא כל כך מהיר כמו שבץ חום-טמפרטורה נמוכה (ampleed) עם השפעה מהירה על בסיס חום-טמפרטורה נמוכה.

Cry Treatment Cycles

טיפול Cryogenic - לפעמים נקרא עיבוד Cryogenic עמוק (DCP) - מרחיב טיפול חום קונבנציונלי על ידי קירור פלדה לטמפרטורה נוזלית-nitrogen טמפרטורה (-196 ° C) או אפילו נמוך יותר באמצעות נוזל הליום.צעד זה מבוצע לאחר quenching ולפני מזג סופי, או במקרים מסוימים לאחר הפחתת לחץ דם עמוק קר נשמר austenite (רכה, בלתי יציב) לתוך האתר, אשר יוצר יותר מדיום חום, 000, 000, 000, 000 לחץ דם חזק, 000, 000, 000, 000, 000 לחץ דם חזק, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 לחץ דם קשה, 000, 000, 000, 000, 000, 000 לחץ דם חזק, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 לחץ דם חזק, 000, 000, 000 לחץ דם חזק, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 לחץ דם חזק, 000, 000, 000, 000, 000 צמיגים הראו ירידה בלחץ מוקדם יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 לחץ דם חזק, 000, 000 לחץ דם חזק, 000,

מעבד Parameters

פרמטרים מרכזיים כוללים את קצב הקירור (בדרך כלל 1-3 ° C לדקה כדי להימנע מזעזוע תרמי), זמן הספוג בטמפרטורה Cryogenic (6–24 שעות, בהתאם לגודל חלק), ואת קצב ההתחממות החמה. התחממות מהירה יכול לגלגל מחדש מתחים, כך החזרה מבוקרת לטמפרטורה מכוננת (0.5-1C לדקה) היא חיונית לאחר מחזור הבכי, תקופת טמפרטורה נמוכה לחלוטין עם מתחים אוטומטיים, אשר לעתים קרובות מקבל החזר על ידי מחזור רפוי הראייה אוטומטית.

בחירת חומרים עבור Cryogenic ו Superconducting Service

לא כל הפלדה מגיבים באותה מידה לטיפול בחום בטמפרטורות נמוכות.הבחירה של סגסוגת הבסיס ואת השליטה של המיקרו-מבנה שלה הם גורמים מכריעים.

דלת פחמימות וניקל - Alloyed Steels

פלדה פחמן נמוך (למשל, ASTM A516 כיתה 70) משמשים עבור מיכלי אחסון גדולים שבו יש תחלואה וקשידות בינונית נדרשים. תוספת של ניקל באופן דרמטי משפרת את הקשידות דלת-טמפרטורה נמוכה; לדוגמה, 9 אחוזים ניקל פלדה (ASTM A5 שומר על אנרגיה גבוהה ב- 196 מעלות צלזיוס והוא סטנדרטי עבור גז טבעי נוזלי (LNG) ב-דגניבהק אדום, אפילו לא יכול להיות מוגן חום (Licide) אבל הוא 4Kenicide) עדיין לא יכול להיות קבוע, למרות זאת פלדה 316) אבל הוא עדיין לא יכול להיות קבוע.

פלדה -Hardenable Steels

עבור רכיבים מבוכיים גבוהים, פלדה עמידים (PH) כגון 17-4PH או Custom 450 משמשים. ⁇ אלה הם פתרון annealed, אז בגילאים 480-620 מעלות צלזיוס כדי לקדם חלקיקים בין-מטבוליים דקים של מימן, הטמפרטורה ההזדקנות חייבת להיות מבוקרת בזהירות כדי למנוע over-inated ואובדן של קשיחות דלת-טמפרטורה.

השפעות של יסודות

ניקל מייצב את austenite, מוריד את טמפרטורת המעבר דוקטרילית-לברי, ומשפר את קשיחות. Molybdenum מגביר את ההתנגדות ומסייע לשלוט בגודל carbide. Chromium משפר את ההתנגדות קורוזיה ומקדם היווצרות carbide. Manganese הוא חלש ייצובustenite וחייב להיות מאוזן כדי למנוע עודף של אנטנהיום.

אתגרים ב-Hick Treating Cryogenic Steels

גם עם תהליכים מעוצבים היטב, כמה אתגרים מעשיים מתעוררים.

מתחים וסוגים

quenching מהיר באופן בלתי נמנע יוצר ⁇ תרמיים שיוצרים מתחים שאריות.במרכיבים גדולים, כגון ראש טנק אחסון Cryogenic או ממגנט coil לשעבר, לחצים אלה יכולים לגרום עיוות או אפילו סדק במהלך קירור.טכניקות כמו quenching מופרע (austempering), לחץ לחיצה על quenching, או השימוש של פולימרומים יכול להפחית את מזג הידק הזה.

שליטה על Austenite Retained

פלדה עם תוכן ⁇ גבוה (למשל, 9 אחוזים Ni) עשוי לשמור כמויות משמעותיות של austenite לאחר quenching.שלב רך זה יכול להפוך ל martensite תחת עומסי שירות, המוביל micro-cracking. as שהוזכר, טיפול Cryogenic הוא השיטה היעילה ביותר כדי להפחית austenite מתחת 1 אחוזים. X-ray-d) או טכניקות מגנטיות משמשים כדי לאמת את התוכן.

גידול גרלין ודקרבוריזציה

עודף חימום במהלך austenitization מוביל לדגנים coarse כי להפחית את הקשידות. Decarburburization - אובדן פחמן מן פני השטח - יוצר שכבה רך, חלש שיכול ליזום סדקים.אווירות מגן (nitrogen, argon, או גז קצה אחר-כך) או אבק פרווה עם שליטה חלקית בלחץ הם סטנדרטיים.

בקרת איכות וסטנדרטים

טיפול חום בציוד Cryogenic חייב להיות מאומת באמצעות בדיקות קפדניות.בדיקות מכניות בטמפרטורה נמוכה (למשל, Charpy V-notch בדיקות השפעה ב- 196 ° C) הוא חובה. מבחנים Tensile, סקרי קשיחות, ובדיקה מתכתית מאשר כי מיקרו-מבנה פוגש מפרטים (מבחן לא-destructive) - או צבע Penrant - משטחים וגילוי תת-surfaces כגון דרישות למניעת התאמה נמוכה (APT2) עבור תקן AMRIF2 (APT) 445) קריטריונים למניעת טיפול ב-APT 2.

משאבים חיצוניים ליחס נוסף כוללים:

  • (ב) [15] [13] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) כרך 4 (ב"ג) ,ב[[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]
  • (ה) כנס חומרים Cryogenic International Cryogenic Materials (ICMC) ReveFLT:1) - מאמרים מחקר על תכונות בעלות נמוכה של חומרים מבניים.

התקדמות בטכנולוגיית הטיפול היט

חידושים אחרונים עושים טיפול חום מדויק ויעיל יותר עבור יישומים Cryogenic.

טיפול חום ו-Plasma Heat Treatment

Vacuum פרונסיות לחסל חמצון ולאפשר שליטה מדויקת של אחידות טמפרטורה (±5 ° C או טוב יותר) פלטמה nitriding משמש כדי להעמיס משטחים של רכיבי פלדה מבוהלים מבלי להשפיע על קשיחות הליבה.זה מועיל במיוחד עבור שסתום ואביזרים הדורשים משטחים עמידים על ידי ללבוש תוך שמירה על דלות רוח נמוכה.

אינדוקציה לייזר ו- לייזר Surface Harding

עבור רכיבים גדולים שבהם רק פני השטח צריכים להתנגד ללבוש או עייפות, חימום אינדוקציה ואחריו השקיה מהירה יכול ליצור מקרה מרטינסיטי קשה תוך השארת ליבה קשה.משטח לייזר מקשה מציע אפילו טיפול מקומי יותר, צמצום עיוותים.

אינטליגנציה מלאכותית ותהליך סימבול

רכיב פינטאי מודל של העברת חום וטרנספורמציה שלב מסייע לחזות את ההתפלגות המיקרו-מבנית האחרונה ואת חלוקת הלחץ השונית. אלגוריתמי למידת מכונה מפותחים כדי לייעל מחזורי טיפול חום מהנתונים ההיסטוריים, צמצום הניסוי וטרור.זה חשוב במיוחד עבור פלדות בעלות נמוכה המיועדות לרכיבי העל הדור הבא.

טיפול בבטיחות ספציפית בציוד Cryogenic

טנקי אחסון גזים בתשלום

מיכלי אחסון Cryogenic גדולים עבור LNG, חנקן נוזלי, או חמצן נוזלי מיוצרים בדרך כלל מ 9 אחוזים ניקל פלדה (ASTM A553) או 5 אחוזים ניקל פלדה (ASTM A645), מחזור הטיפול החום עבור פלדה אלה כולל austenitizing בסביבות 800-900 מעלות צלזיוס, quenching במים, ולאחר מכן מכפיל את המזג הראשון (בסביבות 550 מעלות צלזיוס) המבנה השני נשמר על ידי לחץ על ידי פחות חזק (אך ורק אם כי הוא לעתים רחוקות יותר חום) הוא חזק יותר מאשר לחץ עלות על ידי לחץ על גודל זה הוא חזק יותר מאשר לחץ על ידי לחץ על ידי לחץ דם זה הוא רק לעתים רחוקות על ידי ירידה של כלי מדידה של כלי מדידה גבוהה של 5 ° C).

Superconducting מגנטית Coils ו-Actions

מגנטים מורכבים, המשמשים מכונות MRI, מאיץ חלקיקים, וכורים בשלב היתוך, להסתמך על תמיכה מבנית גבוהה, לא מגנטית 50 (פלדה חנקן) או 316LN (נמוך פחמן, חנקן) הם אפשרויות נפוצות.טיפול חום כרוך ב 1040-1 ° C ואחריו על ידי גז מהיר לנטרל את עצמם (דלקת חום) כדי למנוע סגסוגת של סגסוגת של חנקן (R) כדי למנוע סגסוגת של כמה מגנטיות (דלקת חום) 000) כדי למנוע חנקן (דלקת חום) כדי למנוע סגסוגת) 000) הם אפשרויות טיפול).

Cryogenic Valves ו Fittings

Valves המשמשים טיפול נוזל Cryogenic צריך לשמור על חסימת דליפה תחת רכיבה תרמיים חומרים כגון 316L או Inconel 718 הם טיפול חום כדי להשיג איזון של קשיחות ודוכסיות. Inconel 718, משקעים-Hardenable ניקל סגסוגת, עובר פתרון נשימה ב 980 ° C, ואחריו ההזדקנות ב 720 ° C ו 620C השפעה קשה על c.

מסקנה

טיפול חום של פלדה עבור ציוד אחסון Cryogenic ומכשירים מורכבים הוא הרבה יותר מאשר תהליך קשיח שגרתית.זה רצף מונדס בקפידה של מחזורים תרמיים שנועדו לייצר מיקרו-מבנה אשר שומר כוח, דוקטריות, ויציבות ממדית בטמפרטורות ליד אפס מוחלט.הבחירה של ⁇ , השליטה של פרמטרים במהלך austenitizing, ריצוף, מזג, עמוק ו Cryogenic, טיפול הידרוגניבה, ודרישות איכות קפדנית כדי להגדיל את תהליך אחסון, רק כדי להגביר את אמצעי אחסון מאובטח, כמו גם את יעילות מקסימלית.