رفتن به محتوای اصلی
x
تأثیر هم افزایی عناصر تیتانیم، زیركونیوم و نیتروژن بر رفتار خزشی لوله های ریفرمر HP-Nb ریختگی به روش گریز از مركز
تاریخ دفاع
استاد

عباس بهرامي

دانشکده
مواد_آموزش مجازی و پردیس

فولاد‌های ضد زنگ آستنیتی HP دارای مقاومت عالی در برابراکسیداسیون، کربوراسیون و خزش در دمای بالاست. این دسته از فولادهای مقاوم بهحرارت که حاوی مقادیر بالای نیکل و کروم می‌باشند اغلب در ساخت لوله‌های ریفرمر درصنایع پتروشیمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این لوله‌ها عموما برای فرآیند تبدیلگازها (مخلوطی از هیدروکربن‌ها) و بخار آب به یک گاز غنی از هیدروژن استفاده می‌کنند.این آلیاژها پس از   قرار گیری در دماهایبالاتر از 840 درجه سانتی‌گراد و مدت زمان طولانی تحت تاثیر آسیب‌های خزشی و دیگرمکانیزم‌های تخریب قرار می‌گیرند. در این پژوهش تأثیر عناصر میکروآلیاژی بر ریزساختارهایریختگی و پیرشده لوله‌های گریز از مرکز HP-Nbمورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که ساختار ریختگی حاوی کاربیدهاییوتکتیک در فضاهای بین‌دندریتی در زمینه آستنیتی است در حالی که در نمونه پیرشده تغییراتریزساختاری مهمی نظیر رشد کاربیدهای اولیه، رسوبات ریز کاربیدهای ثانویه M23C6، جدایش سیلیسیم درمرزدانه‌های بین‌دندریتی و انتقال کاربیدهای MCبه فاز Gرخ داد. رسوب کاربیدهای یوتکتیک در مرزدانه‌ها نقش مهمی را در کنترلتغییر شکل خزشی فولادهای HP-Nbایفا می‌کند. بر اساس آنالیز تخریب صورت‌گرفته بر روی لوله‌های ریفرمر،فرایند خستگی حرارتی - مکانیکی منجر به آسیب‌های ریزساختاری نظیر حفرات خزشی در مجاورترسوبات کاربیدی و در مرزدانه‌های آستنیت شده‌است. تصاویر میکروسکوپی الکترونی، مبیناشاعه ترک در امتداد کاربیدهای به‌هم‌پیوسته Cr23C6می‌باشد. جوانه‌زنی حفرات تحت تأثیر لغزش مرزدانه‌ای رخ داده است و وابستگیزیادی به ریخت ریزساختار دارد به گونه‌ای که لوله حاوی تیتانیم به دلیل تشکیل کاربیدهایریزتر و مجزا از هم و همچنین پایداری فازی بالاتر نسبت به نمونه فاقد تیتانیم، از استحکامخزشی بالاتری برخوردار بود. پس از بررسی آنالیز تخریب لوله‌ها، چهار لوله با افزودنی‌هایمختلف از میکروعناصر آلیاژی به روش گریز از مرکز تولید شد. تیتانیم باعث ریزتر شدنو انفصال کاربیدهای یوتکتیک در مرز دانه‌های آستنیت شد. افزودن همزمان تیتانیم و زیرکونیوممنجر به تشکیل یک سری کاربیدها و کربونیتریدها در زمینه شد. توزیع رسوبات ZrO2 به طور یکنواختدر زمینه امکان جوانه‌زنی ناهمگن را برای انجماد فولاد مذاب میسر ساخت. با توجه بهنقش این رسوبات در جوانه‌زنی ناهمگن، پایداری حرارتی بالاتر و متوقف کردن حرکت نابجایی‌ها،استحکام تنش گسیختگی تا حدود 1.5 برابر نسبت به لوله HP-Nbافزایش یافت. نیتروژن نیز ضمن کاهش فاصله بین بازوی دندریت‌ها، ریختکاربیدهای یوتکتیک را از حالت رشته‌ای به حالت مغزی شکل تغییر داد. افزودن زیرکونیومو نیتروژن در طی فرایند ریخته‌گری یک اثر هم‌افزایی همراه با تیتانیم به دست آورد.این نتایج مرتبط با تغییرات ریزساختاری در طول پیرسازی است به گونه‌ای که توزیع رسوباتثانویه بسیار ریزتر و بیشتر، همراه با پایداری حرارتی بالاتر حاصل گردید. بهترین رفتارخزشی در لوله حاوی مقادیر اندک تیتانیم، زیرکونیوم و نیتروژن مشاهده شد به گونه‌ایکه استحکام تنش گسیختگی تا حدود 2 برابر نسبت به لوله HP-Nb افزایش یافت.

تحت نظارت وف ایرانی