آلية التشوه الزاحف وفشل التشويه الدائم لأنابيب التسخين المصنوعة من التيتانيوم والمخطط الكامل للتحكم في منع العملية

تكون مواد سبائك التيتانيوم عرضة لتشوه الزحف البطيء الذي لا يمكن إصلاحه في ظل درجات الحرارة العالية-المستمرة وحمل الشد أو الانحناء المستمر. أنابيب التسخين المصنوعة من التيتانيوم المقيدة بالتركيبات الثابتة والضغط المتوسط ​​الداخلي والحمل الحراري المستمر ستنتج تدريجياً انحراف الانحناء والاستطالة المحورية وتشويه الشكل. يؤدي تشوه الزحف الشديد إلى فشل ختم الحافة، وتشقق وصلات اللحام واختراق ترقق الجدار المحلي. يتراكم هذا التشوه ببطء على مدى فترة طويلة ويصعب اكتشافه في الفحص الروتيني، وهو ما يرجع إلى الفشل الهيكلي الكامن لمعدات التبادل الحراري المصنوعة من التيتانيوم.

1. آلية تطور الزحف المجهري

عند درجات حرارة الخدمة المرتفعة، تتكثف الحركة الحرارية لذرات المعدن، وتتغلب الاضطرابات داخل مصفوفة التيتانيوم على مقاومة حدود الحبوب وتخضع للانزلاق المستمر تحت ضغط خارجي مستمر. حتى إذا كان الضغط المطبق أقل من قوة خضوع درجة حرارة الغرفة-للتيتانيوم، فإن الاحتفاظ بدرجة الحرارة المرتفعة لفترة طويلة-سيؤدي إلى انزلاق البلاستيك البطيء داخل الحبيبات وبين الحبيبات. يكون تشوه الزحف الأولي صغيرًا وقابلاً للاسترداد؛ مع تراكم وقت الخدمة، فإنه يدخل مرحلة الزحف الثابت مع تشوه مستمر مستقر. في مرحلة الزحف الثالث، تتنوى الفراغات الدقيقة وتتجمع وتندمج داخل المادة لتشكل شقوقًا صغيرة متوسعة، مما يؤدي في النهاية إلى عدم الاستقرار الهيكلي والكسر. سيؤدي الإجهاد المتبقي للعمل البارد وضغط قفل التجميع إلى تقليل درجة حرارة العتبة والضغط الحرج لبدء زحف قطع عمل التيتانيوم بشكل كبير.

2. المواضع النموذجية المعرضة لتشويه زحف التيتانيوم

مقاطع منحنية على شكل U- مع تشكيل إجهاد متبقي متراكب على حمل حراري طويل الأمد-؛

مقاطع أنابيب مستقيمة متعددة مثبتة بشكل صارم مع عدم وجود بدل تمدد حراري محجوز؛

وصلات ملحومة تتحمل ضغطًا داخليًا دائمًا وإجهادًا حراريًا متناوبًا؛

تنتهي الأنابيب الكابولية بدون هياكل داعمة، وتكون عرضة لزحف الانحناء إلى الأسفل؛

أجزاء توصيل الحافة تحت قوة ربط مسبقة -مسمار ثابت في بيئة ذات درجة حرارة عالية-.

3. العوامل المحفزة الرئيسية لتسريع الضرر الزاحف

درجة حرارة التشغيل تقترب أو تتجاوز-درجة حرارة الخدمة المسموح بها على المدى الطويل لمادة التيتانيوم؛

تعمل قوة الشد المسبق للتجميع المفرط والحدود الصلبة على دعم قفل التشوه الحراري؛

تصميم ناتئ طويل للغاية ونقاط دعم غير كافية في التخطيط الهيكلي؛

مادة التيتانيوم الخام ذات بنية حبيبية خشنة والعديد من الشوائب الداخلية تقلل من مقاومة الزحف؛

إنتاج متواصل على مدار العام-بدون إيقاف دوري لتخفيف الضغط.

4. -الإجراءات الفنية الكاملة لمنع الارتباط والتحكم فيه

① تحسين تخطيط الدعم لتقليل القيد وطول الكابولي

تقصير المسافة الكابولية، واعتماد دعامات متحركة منزلقة للحفاظ على خلوص التمدد والقضاء على الإجهاد الحراري المقفل الصلب.

② قم بتوحيد عزم الربط لتجنب الضغط الزائد-.

استخدم مفاتيح عزم الدوران لتحديد نطاق ربط البراغي؛ أضف غسالات زنبركية لتعويض تشوه الانكماش الحراري.

③ قم بتعيين الحد الأقصى لدرجة الحرارة للتشغيل المستمر

منع التشغيل على المدى الطويل-بالقرب من حد درجة حرارة المادة؛ تجهيز حماية التعشيق درجة الحرارة الزائدة لقطع طاقة التدفئة.

④ التخلص من الإجهاد المتبقي عن طريق التلدين بعد التشكيل

قم بإجراء معالجة حرارية لتخفيف الضغط بعد الثني واللحام للتخلص من إجهاد المعالجة وتحسين أداء مقاومة-الزحف للركيزة.

⑤ حدد-درجات تيتانيوم عالية المقاومة لدرجات الحرارة لظروف العمل القاسية

قم بالتبديل إلى سبائك التيتانيوم المستقرة ذات البنية الحبيبية المُحسّنة للسيناريوهات التي تتطلب تشغيلًا مستمرًا بدرجة حرارة عالية -مستمرة.

5. جدول مقارنة تأثير الوقاية

表格

خاتمة

ينبع الفشل الزاحف لأنابيب التسخين المصنوعة من التيتانيوم من خلع لا رجعة فيه وانزلاق وتلف الفراغ الداخلي الناجم عن الإجهاد المستمر ودرجة الحرارة المرتفعة. تتمثل أفكار الوقاية الأساسية في تقليل إجهاد القيد الصلب، وحجز مساحة للتمدد الحراري الحر، والتخلص من الإجهاد الأولي المتبقي لقطع العمل، واختيار مواد أساسية مقاومة للحرارة -متطابقة وفقًا لظروف درجة الحرارة. يمكن للتصميم الهيكلي العلمي والتشغيل الموحد للعملية أن يمنع بشكل فعال التشوه الدائم وحوادث التمزق الناتجة عن -زحف درجات الحرارة العالية.