page_banne

Basınçlı Kap Tasarımında Isıl İşlemin Dikkate Alınması

Önemli bileşenlerin kaynağı, alaşımlı çeliğin kaynağı ve kalın parçaların kaynağı, kaynaktan önce ön ısıtma gerektirir.Kaynak öncesi ön ısıtmanın ana işlevleri şunlardır:

(1) Ön ısıtma, kaynak metalinde yayılabilir hidrojenin kaçmasına elverişli olan ve hidrojen kaynaklı çatlakları önleyen kaynak sonrası soğutma hızını yavaşlatabilir.Aynı zamanda, kaynağın ve ısıdan etkilenen bölgenin sertleşme derecesi azalır ve kaynaklı birleştirmenin çatlak direnci iyileştirilir.

(2) Ön ısıtma kaynak stresini azaltabilir.Düzgün yerel ön ısıtma veya genel ön ısıtma, kaynak alanında kaynak yapılacak iş parçaları arasındaki sıcaklık farkını (sıcaklık gradyanı olarak da bilinir) azaltabilir.Bu sayede bir yandan kaynak gerilmesi azaltılırken diğer yandan kaynak gerilme oranı azaltılır, bu da kaynak çatlaklarının önlenmesinde fayda sağlar.

(3) Ön ısıtma, kaynaklı yapının kısıtlamasını, özellikle iç köşe bağlantısının kısıtlamasını azaltabilir.Ön ısıtma sıcaklığının artması ile çatlak oluşumu azalır.

Ön ısıtma sıcaklığı ve pasolar arası sıcaklığın seçimi, yalnızca çeliğin ve elektrotun kimyasal bileşimi ile ilgili değildir, aynı zamanda bunların kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesinden sonra belirlenmesi gereken kaynaklı yapının rijitliği, kaynak yöntemi, ortam sıcaklığı vb. ile de ilgilidir. faktörler.

Ayrıca ön ısıtma sıcaklığının çelik sacın kalınlık yönündeki üniformitesi ve kaynak bölgesindeki üniformite kaynak geriliminin azaltılmasında önemli bir etkiye sahiptir.Lokal ön ısıtma genişliği kaynak yapılacak iş parçasının tutuculuğuna göre belirlenmelidir.Genel olarak kaynak yeri çevresindeki et kalınlığının 3 katı olmalı ve 150-200 mm'den az olmamalıdır.Ön ısıtma üniform değilse kaynak gerilimini azaltmak yerine kaynak gerilimini artıracaktır.

Kaynak sonrası ısıl işlemin üç amacı vardır: hidrojeni ortadan kaldırmak, kaynak stresini ortadan kaldırmak, kaynak yapısını ve genel performansı iyileştirmek.

Kaynak sonrası dehidrojenasyon işlemi, kaynak tamamlandıktan ve kaynak 100 °C'nin altına soğutulmadıktan sonra gerçekleştirilen düşük sıcaklıkta ısıl işlemi ifade eder.Genel özellik, 200~350℃'ye ısıtmak ve 2-6 saat tutmaktır.Kaynak sonrası hidrojen giderme işleminin ana işlevi, düşük alaşımlı çeliklerin kaynağı sırasında kaynak çatlaklarını önlemede son derece etkili olan kaynak ve ısıdan etkilenen bölgede hidrojen kaçışını hızlandırmaktır.

Kaynak işlemi sırasında, ısıtma ve soğutmanın tekdüze olmaması ve bileşenin kendisinin sınırlandırılması veya dış sınırlandırılması nedeniyle, kaynak işi tamamlandıktan sonra bileşende her zaman kaynak gerilimi oluşacaktır.Parçada kaynak geriliminin varlığı, kaynaklı bağlantı bölgesinin gerçek taşıma kapasitesini azaltacak, plastik deformasyona neden olacak ve hatta ciddi durumlarda bileşenin hasar görmesine yol açacaktır.

Gerilme giderme ısıl işlemi, kaynak stresini gevşetme amacına ulaşmak için yüksek sıcaklıkta kaynaklı iş parçasının akma dayanımını azaltmaktır.Yaygın olarak kullanılan iki yöntem vardır: biri genel yüksek sıcaklıkta tavlamadır, yani tüm kaynak ısıtma fırınına konur, yavaş yavaş belirli bir sıcaklığa ısıtılır, ardından bir süre tutulur ve sonunda havada soğutulur veya fırında.

Bu sayede kaynak geriliminin %80-90'ı ortadan kaldırılabilir.Diğer bir yöntem ise yerel yüksek sıcaklıkta temperlemedir, yani sadece kaynağı ve çevresini ısıtmak ve ardından yavaşça soğutmak, kaynak geriliminin tepe değerini azaltmak, gerilim dağılımını nispeten düz hale getirmek ve kaynak gerilimini kısmen ortadan kaldırmaktır.

Bazı alaşımlı çelik malzemeler kaynak yapıldıktan sonra, bunların kaynaklı birleştirmeleri malzemenin mekanik özelliklerini bozacak şekilde sertleşmiş bir yapı olarak görünecektir.Ek olarak, bu sertleştirilmiş yapı, kaynak gerilimi ve hidrojenin etkisi altında bağlantının tahrip olmasına yol açabilir.Isıl işlemden sonra, birleştirmenin metalografik yapısı iyileştirilir, kaynaklı birleştirmenin plastisitesi ve tokluğu iyileştirilir ve kaynaklı birleştirmenin kapsamlı mekanik özellikleri iyileştirilir.

Dehidrojenasyon işlemi, 300 ila 400 derecelik ısıtma sıcaklığı aralığında bir süre sıcak tutmaktır.Amaç, kaynaklı bağlantıda hidrojenin kaçışını hızlandırmaktır ve hidrojen giderme işleminin etkisi, düşük sıcaklıkta son ısıtma işleminden daha iyidir.

Kaynak sonrası ve kaynak sonrası ısıl işlem, kaynak sonrası zamanında son ısıtma ve dehidrojenasyon işlemi, kaynakta soğuk çatlakları önlemek için etkili önlemlerden biridir.Kalın levhaların çok geçişli ve çok katmanlı kaynağında hidrojen birikmesinden kaynaklanan hidrojen kaynaklı çatlaklar, 2 ila 3 ara hidrojen giderme işlemi ile tedavi edilmelidir.

 

Basınçlı Kap Tasarımında Isıl İşlemin Dikkate Alınması

Basınçlı Kap Tasarımında Isıl İşlemin Dikkate Alınması Metal özelliklerini iyileştirmek ve eski haline getirmek için geleneksel ve etkili bir yöntem olan ısıl işlem, basınçlı kapların tasarımında ve imalatında her zaman nispeten zayıf bir halka olmuştur.

Basınçlı kaplar dört tip ısıl işlem içerir:

Kaynak sonrası ısıl işlem (gerilme giderme ısıl işlemi);malzeme özelliklerini iyileştirmek için ısıl işlem;malzeme özelliklerini eski haline getirmek için ısıl işlem;kaynak sonrası hidrojen giderme işlemi.Buradaki odak noktası, basınçlı kapların tasarımında yaygın olarak kullanılan kaynak sonrası ısıl işlemle ilgili konuları tartışmaktır.

1. Östenitik paslanmaz çelik basınçlı kap, kaynak sonrası ısıl işleme ihtiyaç duyar mı?Kaynak sonrası ısıl işlem, kaynak artık gerilimini ortadan kaldırma amacına ulaşmak için, gerilimin yüksek olduğu yerde plastik akış oluşturmak için yüksek sıcaklıkta metal malzemenin akma sınırının azaltılmasını kullanmaktır. Aynı zamanda, kaynaklı bağlantıların ve ısıdan etkilenen bölgenin plastisitesini ve tokluğunu geliştirebilir ve stres korozyonuna direnme yeteneğini geliştirebilir.Bu stres azaltma yöntemi, vücut merkezli kübik kristal yapıya sahip karbon çeliği, düşük alaşımlı çelik basınçlı kaplarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Östenitik paslanmaz çeliğin kristal yapısı yüz merkezli kübiktir.Yüzey merkezli kübik kristal yapının metal malzemesi, gövde merkezli kübik yapıdan daha fazla kayma düzlemine sahip olduğundan, iyi tokluk ve gerinim güçlendirme özellikleri sergiler.

Ek olarak, basınçlı kapların tasarımında, paslanmaz çelik genellikle iki korozyon önleme amacı ve özel sıcaklık gereksinimlerini karşılaması için seçilir.Ayrıca paslanmaz çelik, karbon çeliği ve düşük alaşımlı çeliğe kıyasla pahalıdır, bu nedenle duvar kalınlığı çok yüksek olmayacaktır.kalın.

Bu nedenle, normal çalışma güvenliği göz önüne alındığında, östenitik paslanmaz çelik basınçlı kaplar için kaynak sonrası ısıl işlem gerekliliklerine gerek yoktur.

Kullanıma bağlı korozyona gelince, yorulma, darbe yükü vb. gibi anormal çalışma koşullarının neden olduğu bozulma gibi malzeme kararsızlığının geleneksel tasarımda dikkate alınması zordur.Bu durumlar mevcutsa, ilgili bilimsel ve teknik personelin (tasarım, kullanım, bilimsel araştırma ve diğer ilgili birimler gibi) derinlemesine araştırma yapması, karşılaştırmalı deneyler yapması ve kapsamlı bir ısıl işlem planı sunması gerekir. basınçlı kabın servis performansı etkilenmez.

Aksi takdirde, östenitik paslanmaz çelik basınçlı kaplar için ısıl işlem ihtiyacı ve olasılığı tam olarak dikkate alınmazsa, östenitik paslanmaz çelik için karbon çeliği ve düşük alaşımlı çelik ile kıyaslanarak basitçe ısıl işlem gereksinimleri yapmak genellikle mümkün değildir.

Mevcut standartta, östenitik paslanmaz çelik basınçlı kapların kaynak sonrası ısıl işlemine ilişkin gereksinimler oldukça belirsizdir.GB150'de şart koşulmuştur: “Çizimlerde aksi belirtilmedikçe, soğuk şekillendirilmiş östenitik paslanmaz çelik başlıklar ısıl işlem görmemelidir”.

Diğer durumlarda ısıl işlem yapılıp yapılmadığına gelince, farklı kişilerin anlayışına göre değişebilir.GB150'de kap ve basınç bileşenlerinin aşağıdaki koşullardan birini sağlaması ve ısıl işlem görmesi gerektiği belirtilmiştir.İkinci ve üçüncü maddeler: “Sıvılaştırılmış petrol gazı, sıvı amonyak vb. içeren kaplar gibi gerilim korozyonu olan kaplar.”ve "Aşırı veya yüksek oranda zehirli ortam içeren kaplar".

Burada sadece şu şart koşulmuştur: “Resimlerde aksi belirtilmedikçe, östenitik paslanmaz çeliğin kaynaklı birleştirmeleri ısıl işlem görmemelidir”.

Standart ifade düzeyinden, bu gereklilik esas olarak ilk maddede listelenen çeşitli durumlar için anlaşılmalıdır.Yukarıda belirtilen ikinci ve üçüncü durumlar mutlaka dahil edilmeyebilir.

Bu şekilde, östenitik paslanmaz çelik basınçlı kapların kaynak sonrası ısıl işlemine yönelik gereksinimler daha kapsamlı ve doğru bir şekilde ifade edilebilir, böylece tasarımcılar gerçek duruma göre östenitik paslanmaz çelik basınçlı kaplar için ısıl işlem yapılıp yapılmayacağına ve nasıl uygulanacağına karar verebilir.

“Kapasite Yönetmeliği”nin 99. baskısının 74. Maddesi açıkça şöyle der: “Östenitik paslanmaz çelik veya demir dışı metal basınçlı kaplar genellikle kaynak sonrası ısıl işlem gerektirmez.Özel gereksinimler için ısıl işlem gerekiyorsa, çizim üzerinde belirtilmelidir.”

2. Patlayıcı paslanmaz çelik kaplı çelik levha kapların ısıl işlemi Patlayıcı paslanmaz çelik kaplı çelik levhalar, mükemmel korozyon direnci, mekanik mukavemetin mükemmel kombinasyonu ve makul maliyet performansı nedeniyle basınçlı kap endüstrisinde giderek daha yaygın olarak kullanılmaktadır.Isıl işlem sorunları da basınçlı kap tasarımcılarının dikkatine sunulmalıdır.

Basınçlı kap tasarımcılarının kompozit paneller için genellikle önem verdiği teknik endeks, yapıştırma oranı iken, kompozit panellerin ısıl işlemi genellikle çok az veya ilgili teknik standartlar ve üreticiler tarafından dikkate alınmalıdır.Metal kompozit panellerin patlatma işlemi esas olarak metal yüzeye enerji uygulama işlemidir.

Yüksek hızlı darbenin etkisi altında, kompozit malzeme, temel malzeme ile eğik olarak çarpışır ve metal jet durumunda, atomlar arasındaki bağı elde etmek için kaplanmış metal ile baz metal arasında bir zikzak kompozit arayüz oluşturulur.

Patlatma işleminden sonra ana metal aslında bir gerinim güçlendirme işlemine tabi tutulur.

Sonuç olarak, çekme dayanımı σb artar, plastisite indeksi düşer ve akma dayanımı değeri σs belirgin olmaz.Q235 serisi çelik veya 16MnR olsun, patlatma işleminden sonra ve ardından mekanik özelliklerini test ettikten sonra, tümü yukarıdaki gerinim güçlendirme olgusunu gösterir.Bu bağlamda, hem titanyum-çelik kaplı levha hem de nikel-çelik kaplı levha, kaplı levhanın patlayıcı birleştirmeden sonra gerilim giderme ısıl işlemine tabi tutulmasını gerektirir.

"Kapasite göstergesinin" 99. baskısında da bu konuda net düzenlemeler vardır, ancak patlayıcı kompozit östenitik paslanmaz çelik levha için böyle bir düzenleme yapılmamıştır.

Mevcut ilgili teknik standartlarda, patlama işleminden sonra östenitik paslanmaz çelik levhaya ısıl işlem uygulanıp uygulanmayacağı ve nasıl uygulanacağı sorusu nispeten belirsizdir.

GB8165-87 "Paslanmaz Çelik Kaplı Çelik Levha", "Tedarikçi ile alıcı arasındaki anlaşmaya göre, sıcak haddelenmiş veya ısıl işlem görmüş durumda da teslim edilebilir."Tesviye, düzeltme veya kesme için sağlanır.Talep üzerine kompozit yüzey dekape edilebilir, pasifleştirilebilir veya parlatılabilir ve ayrıca ısıl işlem görmüş halde de tedarik edilebilir.”

Isıl işlemin nasıl yapıldığından bahsedilmemektedir.Bu durumun ana nedeni, östenitik paslanmaz çeliğin taneler arası korozyon ürettiği, yukarıda bahsedilen hassaslaşmış bölgeler sorunudur.

GB8547-87 "Titanyum çelik kaplı levha", titanyum çelik kaplı levhanın stres giderme ısıl işlemi için ısıl işlem sisteminin: 540 ℃ ± 25 ℃, 3 saat boyunca ısı koruması olduğunu şart koşar.Ve bu sıcaklık, östenitik paslanmaz çeliğin (400℃–850℃) hassaslaştırma sıcaklığı aralığındadır.

Bu nedenle, patlayıcı kompozit östenitik paslanmaz çelik sacların ısıl işlemi için net düzenlemeler yapmak zordur.Bu bağlamda, basınçlı kap tasarımcılarımız net bir anlayışa sahip olmalı, yeterli dikkati göstermeli ve buna uygun önlemleri almalıdır.

Her şeyden önce, 1Cr18Ni9Ti kaplamalı paslanmaz çelik için kullanılmamalıdır çünkü düşük karbonlu östenitik paslanmaz çelik 0Cr18Ni9 ile karşılaştırıldığında karbon içeriği daha yüksektir, hassaslaşma meydana gelme olasılığı daha yüksektir ve taneler arası korozyona karşı direnci azalır.

Ek olarak, patlayıcı kompozit östenitik paslanmaz çelik levhadan yapılmış basınçlı kap kabuğu ve kafası, yüksek basınç, basınç dalgalanmaları ve son derece tehlikeli ortamlar gibi zorlu koşullarda kullanıldığında, 00Cr17Ni14Mo2 kullanılmalıdır.Ultra düşük karbonlu östenitik paslanmaz çelikler hassaslaşma olasılığını en aza indirir.

Kompozit panellerin ısıl işlem gereksinimleri açıkça ortaya konulmalı ve ısıl işlem sistemi, ana malzemenin belirli bir miktarda plastik rezervine sahip olması ve kompozit malzemenin de belirli bir plastik rezervine sahip olması amacına ulaşmak için ilgili taraflarla istişare edilerek belirlenmelidir. gerekli korozyon direnci.

3. Ekipmanın genel ısıl işleminin yerine başka yöntemler kullanılabilir mi?Üreticinin koşullarının sınırlamaları ve ekonomik çıkarların dikkate alınması nedeniyle, birçok kişi basınçlı kapların genel ısıl işleminin yerini alacak başka yöntemler araştırmıştır.Bu keşifler faydalı ve değerli olmasına rağmen, şu anda basınçlı kapların genel ısıl işleminin yerini tutmaz.

Entegre ısıl işlem için gereklilikler, şu anda geçerli olan standartlar ve prosedürlerde gevşetilmemiştir.Genel ısıl işlemin çeşitli alternatifleri arasında daha tipik olanları şunlardır: yerel ısıl işlem, artık kaynak gerilimini ortadan kaldırmak için çekiçleme yöntemi, artık kaynak gerilimini ve titreşimi ortadan kaldırmak için patlama yöntemi, sıcak su banyosu yöntemi, vb.

Kısmi ısıl işlem: GB150-1998 “Çelik Basınçlı Kaplar” 10.4.5.3 maddesinde belirtilmiştir: “B, C, D kaynaklı bağlantılar, küresel kafa ile silindiri birbirine bağlayan A tipi kaynaklı bağlantılar ve hatalı kaynak onarım parçalarının kullanılmasına izin verilir. kısmi ısıl işlem.Isıl işlem yöntemi.”Bu düzenleme, silindir üzerindeki A Sınıfı kaynak için yerel ısıl işlem yöntemine izin verilmediği anlamına gelir, yani: tüm ekipmanın yerel ısıl işlem yöntemini kullanmasına izin verilmez, bunun nedenlerinden biri, artık kaynak geriliminin uygulanamamasıdır. simetrik olarak ortadan kaldırıldı.

Darbeleme yöntemi, artık kaynak gerilimini ortadan kaldırır: yani, manuel çekiçleme yoluyla, kaynaklı bağlantının yüzeyine bir laminasyon gerilimi bindirilir ve böylece artık çekme geriliminin olumsuz etkisi kısmen dengelenir.

Prensip olarak, bu yöntemin gerilim korozyonu çatlamasını önlemede belirli bir engelleyici etkisi vardır.

Ancak pratik operasyon sürecinde nicel göstergeler ve daha sıkı çalışma prosedürleri bulunmadığından ve karşılaştırma ve kullanım için doğrulama çalışması yeterli olmadığından mevcut standart tarafından benimsenmemiştir.

Kaynak kalıntı gerilimini ortadan kaldırmak için patlama yöntemi: Patlayıcı özel olarak bir bant şeklinde yapılır ve ekipmanın iç duvarı, kaynaklı bağlantının yüzeyine yapıştırılır.Mekanizma, artık kaynak gerilimini ortadan kaldırmak için çekiç yöntemiyle aynıdır.

Bu yöntemin, artık kaynak gerilimini ortadan kaldırmak için çekiçleme yönteminin bazı eksikliklerini giderebileceği söylenmektedir.Bununla birlikte, bazı üniteler, aynı koşullara sahip iki LPG depolama tankında artık kaynak gerilimini ortadan kaldırmak için genel ısıl işlem ve patlama yöntemini kullanmıştır.Yıllar sonra, tank açılış denetimi, öncekinin kaynaklı bağlantılarının sağlam olduğunu, artık gerilimi patlama yöntemiyle ortadan kaldırılan depolama tankının kaynaklı bağlantılarının çok sayıda çatlak gösterdiğini buldu.Bu şekilde, artık kaynak gerilimini ortadan kaldırmak için bir zamanlar popüler olan patlama yöntemi sessizdir.

Basınçlı kap endüstrisi tarafından çeşitli nedenlerle kabul edilmeyen başka kaynak gerilim giderme yöntemleri de vardır.Tek kelimeyle, basınçlı kapların genel kaynak sonrası ısıl işlemi (fırında alt ısıl işlem dahil), yüksek enerji tüketimi ve uzun çevrim süresi gibi dezavantajlara sahiptir ve gerçek operasyonda aşağıdakiler gibi faktörler nedeniyle çeşitli zorluklarla karşılaşır: basınçlı kap yapısı, ancak hala mevcut basınçlı kap endüstrisidir.Kaynak artık gerilimini ortadan kaldırmanın her açıdan kabul edilebilir olan tek yöntemi.


Gönderim zamanı: 25 Temmuz 2022