שיקול של טיפול בחום בתכנון כלי לחץ

ריתוך של רכיבים חשובים, ריתוך של פלדה מסגסוגת וריתוך של חלקים עבים כולם דורשים חימום מוקדם לפני הריתוך.הפונקציות העיקריות של חימום מוקדם לפני הריתוך הן כדלקמן:

(1) חימום מוקדם יכול להאט את קצב הקירור לאחר הריתוך, דבר המסייע לבריחת מימן שניתן להפיץ במתכת הריתוך ומונע סדקים הנגרמים על ידי מימן.במקביל, מידת ההתקשות של הריתוך והאזור המושפע מחום מופחתת, ומשופרת עמידות הסדקים של המפרק המרותך.

(2) חימום מוקדם יכול להפחית את מתח הריתוך.חימום מוקדם מקומי אחיד או חימום מקדים כולל יכול להפחית את הפרש הטמפרטורה (הידוע גם בשם שיפוע טמפרטורה) בין חלקי העבודה שיש לרתך באזור הריתוך.באופן זה, מחד גיסא, מתח הריתוך מופחת, ומאידך, קצב מתח הריתוך מופחת, מה שמועיל כדי למנוע סדקי ריתוך.

(3) חימום מוקדם יכול להפחית את הריסון של המבנה המרותך, במיוחד את הריסון של מפרק הפילה.עם עליית טמפרטורת החימום מראש, שכיחות הסדקים פוחתת.

בחירת טמפרטורת החימום מראש וטמפרטורת המעבר אינה קשורה רק להרכב הכימי של הפלדה והאלקטרודה, אלא גם לקשיחות המבנה המרותך, שיטת הריתוך, טמפרטורת הסביבה וכו', אשר יש לקבוע לאחר שיקול מקיף של אלה. גורמים.

בנוסף, לאחידות טמפרטורת החימום מראש בכיוון העובי של יריעת הפלדה ולאחידות באזור הריתוך יש השפעה חשובה על הפחתת מתח הריתוך.יש לקבוע את רוחב החימום המקדים המקומי בהתאם לריסון של חומר העבודה שיש לרתך.בדרך כלל, זה צריך להיות פי שלושה מעובי הדופן סביב אזור הריתוך, ולא צריך להיות פחות מ-150-200 מ"מ.אם החימום מראש אינו אחיד, במקום להפחית את מתח הריתוך, הוא יגביר את מתח הריתוך.

ישנן שלוש מטרות לטיפול בחום לאחר ריתוך: ביטול מימן, ביטול מתח ריתוך, שיפור מבנה הריתוך והביצועים הכוללים.

טיפול דה-הידרוגנציה לאחר ריתוך מתייחס לטיפול בחום בטמפרטורה נמוכה המתבצע לאחר השלמת הריתוך והריתוך לא מקורר מתחת ל-100 מעלות צלזיוס.המפרט הכללי הוא לחמם ל 200 ~ 350 ℃ ולשמור אותו במשך 2-6 שעות.התפקיד העיקרי של טיפול סילוק מימן לאחר ריתוך הוא להאיץ את בריחת המימן באזור הריתוך והחום, אשר יעיל ביותר במניעת סדקי ריתוך במהלך ריתוך של פלדות סגסוגת נמוכה.

במהלך תהליך הריתוך, עקב אי אחידות החימום והקירור, והריסון או ריסון חיצוני של הרכיב עצמו, תמיד יווצר עומס ריתוך ברכיב לאחר סיום עבודת הריתוך.קיומו של מתח ריתוך ברכיב יפחית את כושר הנשיאה בפועל של אזור המפרק המרותך, יגרום לעיוות פלסטי ואף יוביל לנזק של הרכיב במקרים חמורים.

טיפול בחום לשחרור מתח נועד להפחית את חוזק התפוקה של חומר העבודה המרותך בטמפרטורה גבוהה כדי להשיג את המטרה של הרפיית מתח הריתוך.ישנן שתי שיטות נפוצות: האחת היא הטמפרטורת הטמפרטורה הגבוהה הכוללת, כלומר, כל הריתוך מוכנס לתוך תנור החימום, מחומם לאט לטמפרטורה מסוימת, לאחר מכן נשמר לפרק זמן, ולבסוף מתקרר באוויר או בתנור.

בדרך זו ניתן לבטל 80%-90% מתח הריתוך.שיטה נוספת היא טמפרור מקומי בטמפרטורה גבוהה, כלומר רק חימום הריתוך והאזור שמסביבו, ולאחר מכן קירור איטי, הפחתת ערך השיא של מתח הריתוך, הפיכת חלוקת המתח לשטוחה יחסית וביטול חלקית של מתח הריתוך.

לאחר כמה חומרי פלדת סגסוגת מרותכים, המפרקים המרותכים שלהם יופיעו במבנה מוקשה, אשר ידרדר את התכונות המכניות של החומר.בנוסף, מבנה מוקשה זה עלול להוביל להרס של המפרק תחת פעולת מתח ריתוך ומימן.לאחר טיפול בחום, המבנה המטאלוגרפי של המפרק משתפר, הפלסטיות והקשיחות של המפרק המרותך משתפרים ומשפרים את התכונות המכניות המקיפות של המפרק המרותך.

טיפול בדה-הידרוגנציה הוא לשמור על חום למשך פרק זמן בטווח טמפרטורת החימום של 300 עד 400 מעלות.המטרה היא להאיץ את בריחת המימן במפרק המרותך, וההשפעה של טיפול בדה-הידרוגנציה טובה יותר מזו של לאחר חימום בטמפרטורה נמוכה.

טיפול בחום לאחר ריתוך ואחרי ריתוך, טיפול לאחר חימום בזמן וטיפול דהידרוגנציה לאחר ריתוך הם אחד האמצעים היעילים למניעת סדקים קרים בריתוך.סדקים הנגרמים על ידי מימן הנגרמים מהצטברות מימן בריתוך רב-מעבר ורב-שכבתי של לוחות עבים צריכים להיות מטופלים ב-2 עד 3 טיפולי הסרת מימן ביניים.

שיקול של טיפול בחום בתכנון כלי לחץ

התחשבות בטיפול בחום בתכנון כלי לחץ טיפול בחום, כשיטה מסורתית ויעילה לשיפור ושיקום תכונות מתכת, היה תמיד חוליה חלשה יחסית בתכנון וייצור של מיכלי לחץ.

מכלי לחץ כוללים ארבעה סוגים של טיפולי חום:

טיפול בחום לאחר ריתוך (טיפול בחום להפגת מתח);טיפול בחום לשיפור תכונות החומר;טיפול בחום לשחזור תכונות החומר;טיפול חיסול מימן לאחר ריתוך.ההתמקדות כאן היא לדון בנושאים הקשורים לטיפול בחום לאחר ריתוך, אשר נמצא בשימוש נרחב בעיצוב מכלי לחץ.

1. האם מיכל הלחץ מנירוסטה אוסטניטי זקוק לטיפול בחום לאחר ריתוך?טיפול החום לאחר הריתוך הוא להשתמש בהפחתת מגבלת התפוקה של חומר המתכת בטמפרטורה גבוהה כדי ליצור זרימת פלסטיק במקום בו הלחץ גבוה, כדי להשיג את המטרה של ביטול מתח שיורי ריתוך, וב- באותו זמן יכול לשפר את הפלסטיות והקשיחות של מפרקים מרותכים ואזור מושפע חום, ולשפר את היכולת לעמוד בפני קורוזיה מתח.שיטת הפגת מתחים זו נמצאת בשימוש נרחב בפלדת פחמן, מכלי לחץ מפלדה מסגסוגת נמוכה עם מבנה גביש מעוקב במרכז הגוף.

מבנה הקריסטל של נירוסטה אוסטניטית הוא מעוקב במרכז הפנים.מכיוון שלחומר המתכת של מבנה הגביש המעוקב במרכז הפנים יש יותר מישורי החלקה מאשר הקוביק במרכז הגוף, הוא מפגין קשיחות טובה ותכונות מחזקות מתח.

בנוסף, בתכנון של מיכלי לחץ, נירוסטה נבחרת לעתים קרובות לשתי המטרות של אנטי קורוזיה ועמידה בדרישות המיוחדות של טמפרטורה.בנוסף, נירוסטה יקרה בהשוואה לפלדת פחמן ופלדה בעלת סגסוגת נמוכה, כך שעובי הדופן שלה לא יהיה גבוה במיוחד.עבה.

לכן, בהתחשב בבטיחות הפעולה הרגילה, אין צורך בדרישות לטיפול בחום לאחר ריתוך עבור מכלי לחץ מנירוסטה אוסטניטיים.

באשר לקורוזיה עקב שימוש, קשה להתייחס לחוסר יציבות החומר, כגון הידרדרות הנגרמת מתנאי הפעלה חריגים כגון עייפות, עומס פגיעה וכו', בתכנון קונבנציונלי.אם קיימים מצבים אלו, צוותים מדעיים וטכניים רלוונטיים (כגון: תכנון, שימוש, מחקר מדעי ויחידות רלוונטיות אחרות) צריכים לערוך מחקר מעמיק, ניסויים השוואתיים, ולהמציא תוכנית טיפול בחום ריאלית כדי להבטיח כי ביצועי השירות של מיכל הלחץ אינם מושפעים.

אחרת, אם הצורך והאפשרות של טיפול בחום עבור מיכלי לחץ מפלדת אל-חלד אוסטניטית אינם נשקלים במלואם, לעתים קרובות אין זה אפשרי פשוט להגדיר דרישות לטיפול בחום עבור נירוסטה אוסטניטית באנלוגיה לפלדת פחמן ופלדה מסגסוגת נמוכה.

בתקן הנוכחי, הדרישות לטיפול בחום לאחר ריתוך של מיכלי לחץ מנירוסטה אוסטניטיים מעורפלות למדי.זה נקבע ב-GB150: "אלא אם צוין אחרת בשרטוטים, ראשי נירוסטה אוסטניטית בצורת קר אינם מטופלים בחום".

לגבי האם טיפול בחום מבוצע במקרים אחרים, זה עשוי להשתנות בהתאם להבנתם של אנשים שונים.נקבע ב-GB150 כי המיכל ורכיבי הלחץ שלו עומדים באחד מהתנאים הבאים ויש לעבור טיפול בחום.הפריטים השני והשלישי הם: "מכלים עם קורוזיה במתח, כגון מיכלים המכילים גז נפט נוזלי, אמוניה נוזלית וכו'."ו"מכלים המכילים מדיה רעילה במיוחד או מאוד".

רק נקבע בו: "אלא אם צוין אחרת בשרטוטים, אין לבצע טיפול בחום במפרקים המרותכים של נירוסטה אוסטניטית".

מרמת הביטוי הסטנדרטי, יש להבין דרישה זו כעיקרה למצבים השונים המפורטים בפריט הראשון.ייתכן שהמצב השני והשלישי הנ"ל לא ייכלל בהכרח.

באופן זה ניתן לבטא בצורה מקיפה ומדויקת יותר את הדרישות לטיפול בחום לאחר ריתוך של מכלי לחץ מנירוסטה אוסטניטית, כך שהמתכננים יוכלו להחליט האם וכיצד לבצע טיפול בחום למיכלי לחץ מנירוסטה אוסטניטית בהתאם למצב בפועל.

סעיף 74 של המהדורה ה-99 של "תקנות קיבולת" קובע בבירור: "כלי לחץ מפלדת אל חלד אוסטינית או מתכת לא ברזלית אינם דורשים בדרך כלל טיפול בחום לאחר ריתוך.אם נדרש טיפול בחום לדרישות מיוחדות, יש לציין זאת בשרטוט".

2. טיפול בחום של מיכלי פלדה בחיפוי נירוסטה נפץ לוחות פלדה בחיפוי נירוסטה נפץ נמצאים בשימוש נרחב יותר ויותר בתעשיית כלי הלחץ בגלל עמידותם המצוינת בפני קורוזיה, שילוב מושלם של חוזק מכני וביצועי עלות סבירים.בעיות טיפול בחום צריכות להיות מובאות גם לתשומת לבם של מתכנני כלי לחץ.

המדד הטכני שמתכנני מיכלי לחץ בדרך כלל מייחסים לו חשיבות עבור לוחות מרוכבים הוא קצב ההדבקה שלו, בעוד הטיפול בחום של לוחות מרוכבים נחשב לרוב מעט מאוד או צריך להיחשב על ידי תקנים טכניים ויצרנים רלוונטיים.תהליך פיצוץ לוחות מרוכבים ממתכת הוא בעצם תהליך הפעלת אנרגיה על פני המתכת.

בפעולה של דופק במהירות גבוהה, החומר המרוכב מתנגש בחומר הבסיס בצורה אלכסונית, ובמצב של סילון מתכת נוצר ממשק מרוכב זיגזג בין המתכת המצופה למתכת הבסיס כדי להשיג את הקשר בין האטומים.

המתכת הבסיסית לאחר עיבוד פיצוץ נתונה למעשה לתהליך חיזוק המתח.

כתוצאה מכך, חוזק המתיחה σb גדל, מדד הפלסטיות יורד, וערך חוזק התשואה σs אינו ברור.בין אם מדובר בפלדה מסדרת Q235 או 16MnR, לאחר עיבוד פיצוץ ולאחר מכן בדיקת התכונות המכניות שלה, כולם מראים את תופעת חיזוק המתח לעיל.בהקשר זה, גם לוחית חיפוי פלדה טיטניום וגם לוח חיפוי פלדה ניקל מחייבים שהלוח המחופה יהיה נתון לטיפול בחום לשחרור מתחים לאחר תרכובת נפץ.

גם במהדורה ה-99 של "מד הקיבולת" יש תקנות ברורות בעניין זה, אך לא נקבעות תקנות כאלה עבור לוח הנירוסטה האוסטניטי הנפץ הנפץ.

בתקנים הטכניים הרלוונטיים הנוכחיים, השאלה האם וכיצד לטפל בחום בלוח הנירוסטה האוסטניטית לאחר עיבוד פיצוץ היא מעורפלת יחסית.

GB8165-87 "לוח פלדה מצופה נירוסטה" קובע: "על פי ההסכם בין הספק לקונה, ניתן לספק אותו גם במצב של גלגול חם או במצב מטופל בחום".מסופק ליישור, חיתוך או חיתוך.על פי בקשה, המשטח המרוכב יכול להיות מוחמץ, פסיבי או מלוטש, וניתן לספק אותו גם במצב של טיפול בחום".

אין אזכור לאופן ביצוע הטיפול בחום.הסיבה העיקרית למצב זה היא עדיין הבעיה שהוזכרה לעיל של אזורים רגישים שבהם נירוסטה אוסטניטית מייצרת קורוזיה בין-גרגירית.

GB8547-87 "לוח חיפוי פלדה טיטניום" קובע כי מערכת טיפול החום לטיפול בחום הפגת מתחים של לוח חיפוי פלדה טיטניום היא: 540 ℃ ± 25 ℃, שימור חום למשך 3 שעות.והטמפרטורה הזו היא רק בטווח טמפרטורת הרגישות של נירוסטה אוסטניטית (400℃–850℃).

לכן, קשה לתת תקנות ברורות לטיפול בחום של יריעות נירוסטה אוסטניטיות מרוכבות נפץ.בהקשר זה, מתכנני כלי הלחץ שלנו חייבים להיות בעלי הבנה ברורה, לשים לב מספיק ולנקוט אמצעים מתאימים.

ראשית, אין להשתמש ב-1Cr18Ni9Ti עבור פלדת אל-חלד מצופה, מכיוון שבהשוואה לפלדת אל-חלד 0Cr18Ni9 דלת פחמן, תכולת הפחמן שלה גבוהה יותר, סבירות גבוהה יותר להתרחש רגישות, ועמידותה בפני קורוזיה בין-גרגירית מופחתת.

בנוסף, כאשר נעשה שימוש במעטפת והראש של מיכל הלחץ העשויים מלוח נירוסטה מרוכב נפץ נפץ בתנאים קשים, כגון: לחץ גבוה, תנודות לחץ ואמצעי מסוכן ביותר ומסוכנים ביותר, יש להשתמש ב-00Cr17Ni14Mo2.פלדות אל-חלד אוסטניטיות דלות במיוחד בפחמן ממזערות את האפשרות של רגישות.

יש להציג בבירור את דרישות הטיפול בחום עבור לוחות מרוכבים, ולקבוע את מערכת הטיפול בחום בהתייעצות עם הגורמים הרלוונטיים, כדי להשיג את המטרה שלחומר הבסיס יש כמות מסוימת של רזרבה פלסטית ולחומר המרוכב יש את עמידות בפני קורוזיה נדרשת.

3. האם ניתן להשתמש בשיטות אחרות כדי להחליף את הטיפול בחום הכולל של הציוד?בשל מגבלות תנאי היצרן והתחשבות באינטרסים כלכליים, אנשים רבים בחנו שיטות אחרות להחלפת טיפול החום הכולל של מכלי לחץ.למרות שהמחקרים הללו מועילים ובעלי ערך, אבל כרגע זה גם לא תחליף לטיפול החום הכולל של מכלי לחץ.

הדרישות לטיפול בחום אינטגרלי לא הוקלו בתקנים ובנהלים התקפים כיום.בין החלופות השונות לטיפול בחום הכולל, האופייניות יותר הן: טיפול בחום מקומי, שיטת פטיש להעלמת מתח שיורי ריתוך, שיטת פיצוץ להעלמת עומס ורטט שיורי ריתוך, שיטת אמבט מים חמים וכו'.

טיפול בחום חלקי: נקבע ב-10.4.5.3 של GB150-1998 "כלי לחץ פלדה": "חיבורים מרותכים מסוג B, C, D, מפרקים מרותכים מסוג A המחברים את הראש הכדורי והגליל וחלקי תיקון ריתוך פגומים מותרים לשימוש טיפול בחום חלקי.שיטת טיפול בחום".תקנה זו פירושה ששיטת טיפול החום המקומית אינה מותרת לריתוך Class A על הצילינדר, כלומר: כל הציוד אינו רשאי להשתמש בשיטת טיפול החום המקומית, אחת הסיבות היא שלא ניתן למתח הריתוך. מסולק באופן סימטרי.

שיטת הפטיש מבטלת מתח שיורי ריתוך: כלומר, באמצעות פטישון ידני, מתח למינציה מושפע על פני השטח של המפרק המרותך, ובכך מקזז חלקית את ההשפעה השלילית של מתח מתיחה שיורי.

באופן עקרוני, לשיטה זו יש השפעה מעכבת מסוימת על מניעת פיצוח קורוזיה במתח.

אולם מכיוון שאין אינדיקטורים כמותיים ונהלי הפעלה מחמירים יותר בתהליך התפעול המעשי, ועבודת האימות לצורך השוואה ושימוש אינה מספיקה, היא לא אומצה בתקן הנוכחי.

שיטת פיצוץ להעלמת מתח שיורי ריתוך: חומר הנפץ עשוי במיוחד לצורת סרט, והדופן הפנימית של הציוד תקועה על פני המפרק המרותך.המנגנון זהה לזה של שיטת הפטיש כדי למנוע מתח שיורי ריתוך.

נאמר ששיטה זו יכולה לפצות על חלק מהחסרונות של שיטת הפטיש לביטול מתח שיורי ריתוך.עם זאת, יחידות מסוימות השתמשו בטיפול החום הכולל ובשיטת הפיצוץ כדי למנוע מתח שיורי ריתוך על שני מיכלי אחסון גפ"מ באותם תנאים.שנים לאחר מכן, בדיקת פתיחת המיכל מצאה שהחיבורים המרותכים של הראשון היו שלמים, בעוד שהחיבורים המרותכים של מיכל האגירה שהלחץ השיורי בוטל בשיטת הפיצוץ הראו סדקים רבים.בדרך זו, שיטת הפיצוץ הפופולרית של פעם להעלמת מתח שיורי ריתוך היא שקטה.

קיימות שיטות אחרות להורדת מתח שיורי ריתוך, אשר מסיבות שונות לא התקבלו על ידי תעשיית מי הלחץ.במילה אחת, לטיפול החום הכולל של מיכלי לחץ לאחר ריתוך (כולל טיפול תת-חום בכבשן) יש את החסרונות של צריכת אנרגיה גבוהה וזמן מחזור ארוך, והוא מתמודד עם קשיים שונים בפעולה בפועל עקב גורמים כגון המבנה של מיכל הלחץ, אבל זה עדיין תעשיית מיכלי הלחץ הנוכחית.השיטה היחידה להעלמת מתח שיורי ריתוך מקובלת מכל הבחינות.