Puzanje se odnosi na sporu, ireverzibilnu plastičnu deformaciju metalnih materijala pod stalnim vlačnim ili savijajućim naprezanjem i trajnom visokom temperaturom tijekom dugog razdoblja. 316 grijaće cijevi od nehrđajućeg čelika podvrgnute ograničenju fiksnog stezanja, unutarnjem tlaku i dugotrajnom-termalnom opterećenju doživjet će postupno izduženje puzanjem, deformaciju savijanjem i dimenzionalno izobličenje. Ozbiljno puzanje dovodi do deformacije cijevi pri savijanju, pucanja zavara, neuspješnog brtvljenja prirubnice, pa čak i pucanja stanjivanja stijenke cijevi. Ova se deformacija razvija sporo i lako se previdi u rutinskim pregledima, a pripada dugotrajnom latentnom strukturnom kvaru.
1. Mehanizam evolucije mikroskopskog puzanja
Na povišenim temperaturama, toplinsko gibanje atoma metala se pojačava, a dislokacije unutar matrice od nehrđajućeg čelika svladavaju otpor granica zrna i kontinuirano klize pod postojanim vanjskim stresom. Čak i ako je primijenjeno opterećenje niže od granice tečenja pri sobnoj-temperaturi, dugotrajno-držanje visoke-temperature pokrenut će sporo intragranularno i intergranularno klizanje. Početna deformacija puzanja je mala i nadoknadiva; kako vrijeme prolazi, deformacija ulazi u stadij ravnomjernog puzanja sa stabilnim kontinuiranim istezanjem. U tercijarnoj fazi puzanja, mikrošupljine nukleiraju i stapaju se unutar materijala, tvoreći mikropukotine koje se brzo šire sve dok ne dođe do strukturne nestabilnosti i loma. Preostalo naprezanje pri oblikovanju i naprezanje ograničenja montaže uvelike smanjuju temperaturni prag i naprezanje potrebno za početak puzanja.
2. Tipični položaji osjetljivi na izobličenje puzanjem
U-oblikovani savijeni dijelovi s preostalim naprezanjem oblikovanja plus dugotrajno-opterećenje grijanjem;
Pre-ograničeni ravni segmenti cijevi pričvršćeni višestrukim krutim stezaljkama;
Zavareni spojevi koji nose trajni unutarnji srednji tlak i toplinsko naprezanje;
Konzolni krajevi cijevi za grijanje bez potpornih struktura, skloni puzanju prema dolje;
Dijelovi spoja s prirubnicom izloženi stalnoj sili-pritezanja vijka na visokoj temperaturi.
3. Uvjeti izazivanja ubrzanja jezgre
Radna temperatura blizu ili viša od dopuštene dugoročne-radne temperature nehrđajućeg čelika 316;
Prekomjerno predopterećenje sklopa i kruto pričvršćivanje ograničava slobodno toplinsko širenje;
Dizajn s prekomjernom duljinom konzole i nedovoljnim točkama oslonca;
Sirovina s lošom zrnastom strukturom i više unutarnjih inkluzija koje smanjuju otpornost na puzanje;
Kontinuiran nepre{0}}prekidni rad bez smanjenja stresa pri gašenju godinama.
4. Mjere kontrole više-cjeline-veze
① Optimizirajte strukturni raspored kako biste smanjili konzolni i stezni stres
Skratite duljinu konzole, povećajte broj kliznih oslonaca kako biste sačuvali prostor za toplinsku ekspanziju i eliminirali kruto naprezanje pri zaključavanju.
② Standardizirajte moment pritezanja kako biste izbjegli pre-stezanje
Za kontrolu sile zatezanja vijaka koristite moment ključeve; usvojite opružne podloške za kompenzaciju termičkog skupljanja i sprječavanje prekomjernog stalnog pritiska.
③ Ograničite rad na dugotrajnoj-gornjoj{1}}graničnoj temperaturi
Izbjegavajte grijaće cijevi koje neprestano rade blizu praga visoke-temperature materijala; postavite temperaturnu međuzaštitnu blokadu za-prekid-temperature.
④ Optimizirajte stanje zrnatosti materijala toplinskom obradom nakon-formiranja
Izvršite žarenje za ublažavanje naprezanja nakon savijanja i zavarivanja kako biste uklonili zaostala naprezanja i podigli prag otpornosti na puzanje osnovnog materijala.
⑤ Odaberite poboljšane materijale za dugotrajne-temperaturne-uvjete rada
Za trajni rad na visokim-temperaturama, prijeđite na 316Ti stabilizirani nehrđajući čelik ili više{2}}legure otporne na toplinu-kako biste temeljno poboljšali učinak protiv-puzanja.
5. Tablica usporedbe učinaka prevencije
表格
| Dizajn i način rada | Rizik od puzanja | Preporučeno rješenje |
|---|---|---|
| Duga konzola + potpuna kruta fiksacija + ultra-dugi rad na visokim-temperaturama | Opasnost od ozbiljnog savijanja i pucanja | Restrukturirajte izgled potpore i dodajte dodatak za proširenje |
| Klizna potpora + standardizirani zakretni moment + smanjenje naprezanja | Učinkovito sprječava deformaciju puzanja | Konvencionalna specifikacija dizajna cijevi za grijanje |
| Modificirani-materijal otporan na toplinu + povremeno gašenje | Minimalna trajna tendencija deformacije | Preferirana opcija za-stalnu proizvodnju na visokoj temperaturi |
Zaključak
Neuspjeh zbog puzanja 316 grijaćih cijevi proizlazi iz dugotrajnog naprezanja i visoke temperature koja dovodi do ireverzibilnog klizanja dislokacije i oštećenja unutarnjih šupljina. Temeljni pristup prevenciji je smanjenje fiksnog steznog naprezanja, optimiziranje potporne strukture kako bi se omogućila slobodna toplinska deformacija, uklanjanje zaostalog naprezanja izratka i usklađivanje materijala otpornih na toplinu -u skladu s radnom temperaturom. Znanstveno strukturno projektiranje i upravljanje radom mogu spriječiti trajne nesreće sa deformacijama i lomovima uzrokovane puzanjem pri visokim-temperaturama.
