التشوه الحراري وتطور البنية المجهرية للأنابيب الفولاذية الملحومة ذات الجدران السميكة

الأنبوب الملحوم ذو الجدران السميكة عبارة عن سبيكة عالية الحرارة تعتمد على النيكل ويصعب تشويهها ومقواة بالترسيب، ولها تركيبة مشابهة لتلك الخاصة بسبيكة ЭИ929 في الاتحاد السوفييتي السابق. تتمتع عناصر السبائك الخاصة بها بمستوى عالٍ من تقوية المحلول الصلب وتقوية الترسيب في المرحلة γ. إنها تتمتع بمقاومة أكسدة ممتازة، ومقاومة للتآكل الساخن، وقوة إنتاج ممتازة، وقوة شد، وقوة زحف في درجات حرارة عالية. يتم استخدامه بشكل رئيسي في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، والضغوط المعقدة، والوسائط المسببة للتآكل، مثل صنع شفرات توربينات المحرك. نظرًا للنطاق الضيق نسبيًا لمعلمات المعالجة الحرارية لهذه السبيكة، عند استخدامها للتزوير الساخن لشفرات عمل التوربينات، تكون المطروقات عرضة لشقوق عدم الاستقرار الهيكلي وغيرها من العيوب، مما يؤدي إلى ارتفاع معدل الخردة. لذلك، فإن دراسة سلوك التشوه الساخن لهذه السبيكة في ظل ظروف التشوه الساخن المختلفة له أهمية كبيرة للحصول على مطروقات مؤهلة. قام الباحثون بتحليل خصائص السلوك الريولوجي للسبيكة من خلال البيانات التي تم الحصول عليها من تجارب الضغط ذات درجة الحرارة العالية للأنابيب الملحومة ذات الجدران السميكة، وأنشأوا المعادلة التأسيسية للأنابيب الملحومة ذات الجدران السميكة ضمن نطاق معلمات التشوه الحراري، ودرسوا آثار التشوه معدل درجة الحرارة والإجهاد على البنية المجهرية للسبائك.

المادة الخام المستخدمة في التجربة عبارة عن شريط مدرفل على الساخن من الأنابيب الملحومة ذات الجدران السميكة، ويتكون الهيكل الأصلي بشكل أساسي من حبيبات متساوية المحاور بحجم حبيبات يتراوح من 10 إلى 30 ميكرومتر. تمت معالجة الشريط في عينة أسطوانية مقاس Φ8 مم × 12 مم، وتمت معالجة الأخاديد الضحلة لتخزين مواد التشحيم ذات درجة الحرارة العالية على طرفي العينة. تم إجراء تجربة الضغط متساوي الحرارة على آلة اختبار Gleeble-1500. درجات حرارة التشوه هي 1090، 1120، 1150، و1180 درجة مئوية، ومعدلات الإجهاد هي 0.1، 1، 10، و50 ثانية-1، والحد الأقصى لدرجة التشوه حوالي 60٪. أثناء التجربة، تقوم آلة الاختبار تلقائيًا بجمع وحساب بيانات السكتة الدماغية، والحمل، والإجهاد، والإجهاد. بعد اكتمال التشوه، يتم تبريد العينة بالماء، ثم يتم قطع العينة طوليًا وطحنها وصقلها، ثم يتم تآكلها بمحلول CuSO4 (20 جم) + H2SO4 (5 مل) + حمض الهيدروكلوريك (50 مل) + H20 (100 مل)، ومن ثم ملاحظتها تحت المجهر الميتالوغرافي. البنية المجهرية للسبائك. وأظهرت النتائج أن:

1. عندما تتشوه الأنابيب الملحومة ذات الجدران السميكة في ظل ظروف مختلفة، مع زيادة الضغط، يحدث التليين الريولوجي. سبب التليين الريولوجي هو إعادة البلورة الديناميكية للسبائك أثناء التشوه الحراري. ومع انخفاض معدل الانفعال، يتناقص كل من الانفعال وذروة الإجهاد عندما يصل إجهاد التدفق إلى ذروته.

2. تم إنشاء معادلة تأسيسية للتشوه الناتج عن درجات الحرارة العالية للأنابيب الملحومة ذات الجدران السميكة. تتوافق القيم المحسوبة للمعادلة بشكل جيد مع القيم التجريبية، والأخطاء النسبية أقل من 8٪، مما يشير إلى أن المعادلة تصف بدقة السلوك الريولوجي للسبيكة أثناء التشوه الحراري.

3. درجة حرارة التشوه لها تأثير كبير على البنية المجهرية للأنابيب الملحومة ذات الجدران السميكة. مع زيادة درجة الحرارة، تصبح إعادة التبلور الديناميكي كافية، ويصبح حجم الحبوب أكبر، ويتحسن تجانس بنية الحبوب؛ ومع زيادة معدل الانفعال، يتناقص حجم الحبوب أولاً ثم يزيد. عندما يكون معدل الإجهاد 1s-1، فإن بنية الحبوب تكون جيدة نسبيًا.

اللحام الثابت الأفقي لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ذات الجدران السميكة: أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ عبارة عن شرائح طويلة مجوفة من الفولاذ تستخدم على نطاق واسع كخطوط أنابيب لنقل السوائل، مثل النفط والغاز الطبيعي والماء والغاز والبخار وغيرها. أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ أخف وزنًا في الوزن عندما يكون لديهم نفس قوة الانحناء والالتواء. يتم استخدامها على نطاق واسع في تصنيع الأجزاء الميكانيكية والهياكل الهندسية. كما أنها تستخدم بشكل شائع لإنتاج أسلحة تقليدية مختلفة، ومواسير البنادق، والقذائف، وما إلى ذلك. بالنسبة للأنابيب الفولاذية التي تتطلب جدرانًا أكثر سمكًا لتحمل ضغط السوائل، يجب إجراء اختبارات هيدروليكية للتحقق من مقاومتها للضغط وأنها لن تتسرب أو تبلل أو تتسرب. توسيع تحت الضغط المحدد. تنقسم أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ إلى سلسة وملحومة. تسمى الأنابيب غير الملحومة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا بالأنابيب غير الملحومة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. إنها مصنوعة من سبائك فولاذية أو فراغات أنابيب صلبة مثقوبة في أنابيب شعرية، ومن ثم مدرفلة على الساخن أو مدلفنة على البارد أو مسحوبة على البارد. يتم التعبير عن مواصفات الأنابيب الفولاذية غير الملحومة من حيث القطر الخارجي × سمك الجدار بالملليمتر. أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ شائعة الاستخدام هي 1Cr18Ni9Ti. فيما يلي يستخدم أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 1Cr18Ni9Ti بقطر 159mm×12mm كمثال لتقديم طريقة اللحام الثابت الأفقي.

أولاً، تحليل اللحام: 1. الفولاذ المقاوم للصدأ Cr18Ni9Ti Ф159mm×12mm يتم استخدام وصلات التناكب الأفقية الثابتة للأنابيب الكبيرة بشكل رئيسي في الأنابيب التي تتطلب مقاومة للحرارة والأحماض في معدات الطاقة النووية وبعض المعدات الكيميائية. اللحام صعب ويتطلب وصلات لحام عالية. ويشترط أن يكون السطح الداخلي ذو تحدب متوسط ​​وعدم وجود تقعر. يلزم إجراء عمليات فحص PT وRT بعد اللحام. في الماضي، تم استخدام لحام TIG أو اللحام القوسي اليدوي. الأول يتميز بكفاءة منخفضة وتكلفة عالية، في حين أن الأخير يصعب ضمانه وله كفاءة منخفضة. لضمان وتحسين الكفاءة، يتم استخدام طريقة سلك الحشو الداخلي والخارجي TIG لحام الطبقة السفلية، ويتم استخدام حشو اللحام وطبقات الغطاء لضمان السلامة والكفاءة. 2. يختلف معدل التمدد الحراري والتوصيل الكهربائي للفولاذ المقاوم للصدأ 1Cr18Ni9Ti اختلافًا كبيرًا عن تلك الخاصة بالفولاذ الكربوني والفولاذ المنخفض السبائك، كما أن سيولة البركة المنصهرة ضعيفة والتشكيل ضعيف، خاصة عند اللحام في جميع المواضع. في الماضي، كان اللحام MAG (Ar+1%~2%O2) للفولاذ المقاوم للصدأ يستخدم بشكل عام فقط في اللحام المسطح ولحام الشرائح المسطحة. أثناء عملية اللحام MAG، يجب أن يكون طول تمديد سلك اللحام أقل من 10 مم، ويجب تنسيق سعة التأرجح والتردد والسرعة ووقت سكن الحافة لمسدس اللحام بشكل صحيح، ويجب تنسيق الحركات وزاوية اللحام. يجب تعديل مسدس اللحام في أي وقت لجعل حواف سطح اللحام منصهرة بشكل أنيق والشكل جميل لضمان طبقة التعبئة والتغطية.

ثانيًا، طريقة اللحام: المادة هي 1Cr18Ni9Ti، مواصفات الأنبوب Ф159mm×12mm، يتم استخدام لحام قوس التنغستن اليدوي للقاعدة، لحام محمي بالغاز المختلط (CO2+Ar) للملء ولحام الغطاء، ولحام عمودي أفقي ثابت لجميع المواضع .

ثالثاً: التحضير قبل اللحام: 1. تنظيف الزيت والأوساخ، وطحن سطح الأخدود وما حوله 10 ملم لإعطاء بريق معدني. 2. التأكد من سلامة خطوط الماء والكهرباء والغاز، وأن المعدات والملحقات في حالة جيدة. 3. التجميع حسب الحجم. يتم تثبيت اللحام بواسطة الأضلاع (يتم تثبيت الساعة 2 و7 و11 بواسطة الأضلاع). يمكن أيضًا استخدام اللحام داخل الأخدود، لكن انتبه إلى اللحام.