Жогорку температуралуу чөйрөлөрдө ролик чынжырлары үчүн материалдарды тандоо

Жогорку температуралуу чөйрөлөрдө ролик чынжырлары үчүн материалдарды тандоо

Металлургиялык жылуулук менен иштетүү, тамак-аш бышыруу жана мунай химиясы сыяктуу өнөр жай шарттарында,ролик чынжырлары, өзөктүк берүү компоненттери катары, көбүнчө 150°C ашкан чөйрөлөрдө үзгүлтүксүз иштейт. Өтө жогорку температуралар кадимки чынжырлардын жумшарышына, кычкылданышына, дат басышына жана майланбай калышына алып келиши мүмкүн. Өнөр жай маалыматтары туура эмес тандалган ролик чынжырларынын иштөө мөөнөтү жогорку температура шарттарында 50% дан ашык кыскарышы мүмкүн экенин көрсөтүп турат, ал тургай жабдуулардын иштебей калышына алып келет. Бул макалада жогорку температурадагы чөйрөлөрдө ролик чынжырларынын иштөө талаптарына көңүл бурулуп, өнөр жай адистерине берүү системаларын туруктуу жаңыртууга жардам берүү үчүн ар кандай өзөктүк материалдардын мүнөздөмөлөрүн жана тандоо логикасын системалуу түрдө талдоо жүргүзүлөт.

I. Ролик чынжырларына жогорку температуралуу чөйрөнүн негизги көйгөйлөрү

Ролик чынжырларына жогорку температурадагы чөйрөлөрдөн келтирилген зыян көп өлчөмдүү. Негизги кыйынчылыктар эки аспектте жатат: материалдын иштөөсүнүн начарлашы жана структуралык туруктуулуктун төмөндөшү. Булар ошондой эле материалды тандоодо жеңип чыгышы керек болгон техникалык тоскоолдуктар:

- Материалдын механикалык касиеттеринин бузулушу: Кадимки көмүртектүү болот 300℃ жогору температурада бир топ жумшарат, созулууга туруктуулугу 30%-50% га төмөндөйт, бул чынжыр пластинасынын сынышына, төөнөгүчтүн деформациясына жана башка бузулууларга алып келет. Ал эми аз легирленген болот жогорку температурада гранулалар аралык кычкылдануудан улам эскирүүнү ого бетер тездетет, бул чынжырдын узарышынын жол берилген чектен ашып кетишине алып келет.

- Кычкылдануунун жана коррозиянын күчөшү: Жогорку температурадагы чөйрөдө кычкылтек, суу буусу жана өнөр жай чөйрөсү (мисалы, кислоталуу газдар жана майлар) чынжырдын бетиндеги коррозияны тездетет. Пайда болгон кычкылдануу шкаласы шарнирдин тыгылып калышына алып келиши мүмкүн, ал эми коррозия продуктулары майлоону азайтат.

- Майлоо системасынын бузулушу: Кадимки минералдык майлоочу май 120℃ жогору температурада бууланып, көмүргө айланат, майлоочу таасирин жоготот. Бул роликтер менен төөнөгүчтөрдүн ортосундагы сүрүлүү коэффициентинин кескин жогорулашына алып келип, эскирүү ылдамдыгын 4-6 эсеге жогорулатат.

- Жылуулук кеңейүүсүн дал келтирүү боюнча тапшырма: Эгерде чынжырдын компоненттеринин (чынжыр пластиналары, төөнөгүчтөр, роликтер) жылуулук кеңейүү коэффициенттери бир кыйла айырмаланса, температуранын өзгөрүшү учурунда боштуктар кеңейиши же чынжыр кармалып калышы мүмкүн, бул берүү тактыгына таасир этет.

II. Жогорку температурадагы ролик чынжырларынын негизги материалынын түрлөрү жана иштешин талдоо

Жогорку температурадагы иштөө шарттарынын өзгөчө мүнөздөмөлөрүнөн улам, негизги ролик чынжыр материалдары үч негизги системаны түзгөн: дат баспас болот, ысыкка чыдамдуу болот жана никель негизиндеги эритмелер. Ар бир материалдын жогорку температурага туруктуулугу, бекемдиги жана коррозияга туруктуулугу жагынан өзүнүн күчтүү жактары бар, бул белгилүү бир иштөө шарттарына негизделген так дал келүүнү талап кылат.

1. Дат баспас болоттон жасалган сериялар: Орто жана жогорку температурадагы иштөө шарттары үчүн үнөмдүү тандоо

Дат баспас болот, кычкылданууга жана коррозияга туруктуулугунун мыктылыгы менен, 400℃ төмөн орто жана жогорку температурадагы чөйрөлөр үчүн артыкчылыктуу материалга айланды. Алардын ичинен 304, 316 жана 310S маркалары ролик чынжырларын өндүрүүдө эң кеңири колдонулат. Өндүрүмдүүлүктүн айырмачылыктары негизинен хром менен никельдин катышынан келип чыгат.

Дат баспас болоттон жасалган чынжырлар "ката кетирбейт" эмес экенин белгилей кетүү керек. 304 дат баспас болот 450℃ жогору сезгичтикке ээ, бул гранулалар аралык коррозияга алып келет. 310S ысыкка чыдамдуу болгону менен, анын баасы 304кө караганда болжол менен 2,5 эсе жогору, бул кызмат мөөнөтүн комплекстүү карап чыгууну талап кылат.

2. Ысыкка чыдамдуу болот сериясы: Өтө жогорку температурадагы бекемдик лидерлери

Иштөө температурасы 800℃ ашканда, кадимки дат баспас болоттун бекемдиги бир кыйла төмөндөйт. Бул учурда, курамында хром жана никель жогору болгон ысыкка чыдамдуу болот негизги тандоо болуп калат. Бул материалдар, эритме элементтеринин катышын тууралоо аркылуу, жогорку температурада жакшы жылышуу күчүн сактап калуу менен туруктуу кычкыл пленкасын түзөт:

- 2520 Ысыкка чыдамдуу болот (Cr25Ni20Si2): Көп колдонулган жогорку температуралуу материал катары, анын узак мөөнөттүү кызмат температурасы 950℃ чейин жетиши мүмкүн, бул карбюратордук атмосферада эң сонун көрсөткүчтөрдү көрсөтөт. Беттик хром менен диффузиялык иштетүүдөн кийин, коррозияга туруктуулукту 40% га жакшыртууга болот. Ал көп максаттуу меш чынжырлуу конвейерлеринде жана тиштүү алдын ала кычкылдандыруучу меш конвейер системаларында кеңири колдонулат. Анын созулууга туруктуулугу ≥520MPa жана узаруу ≥40% жогорку температурада структуралык деформацияга натыйжалуу туруштук берет.

- Cr20Ni14Si2 ысыкка чыдамдуу болот: никельдин курамы 2520дан бир аз төмөн болгондуктан, ал үнөмдүү вариантты сунуштайт. Анын үзгүлтүксүз иштөө температурасы 850℃ чейин жетиши мүмкүн, бул аны айнек өндүрүү жана отко чыдамдуу материалдарды ташуу сыяктуу үнөмдүү жогорку температурадагы колдонмолорго ылайыктуу кылат. Анын негизги өзгөчөлүгү - жылуулук кеңейишинин туруктуу коэффициенти, бул жылдызча материалдары менен жакшы шайкештикти камсыздайт жана трансмиссиялык шокту азайтат.

3. Никель негизиндеги эритме сериясы: Катаал иштөө шарттары үчүн эң сонун чечим

1000℃ ашкан экстремалдык шарттарда же өтө дат басуучу чөйрөлөрдүн катышуусунда (мисалы, аэрокосмостук компоненттерди жана ядролук өнөр жай жабдууларын жылуулук менен иштетүү), никель негизиндеги эритмелер жогорку температурадагы жогорку көрсөткүчтөрүнөн улам алмаштырылгыс материалдар болуп саналат. Inconel 718 мисалында никель негизиндеги эритмелер 50%-55% никельди камтыйт жана ниобий жана молибден сыяктуу элементтер менен бекемделип, 1200℃ температурада да эң сонун механикалык касиеттерди сактайт.

Никель негизиндеги эритме ролик чынжырларынын негизги артыкчылыктары: 1. Союлууга туруктуулугу 310S дат баспас болоттон үч эседен ашык; 1000℃ температурада 1000 саат үзгүлтүксүз иштегенден кийин, туруктуу деформация ≤0,5% түзөт; 2. Өтө күчтүү коррозияга туруктуулук, күкүрт кислотасы жана азот кислотасы сыяктуу күчтүү дат басуучу чөйрөлөргө туруштук бере алат; 3. Жогорку температурадагы чарчоо көрсөткүчтөрү, тез-тез температуранын өзгөрүшү шарттарына ылайыктуу. Бирок, алардын баасы 310S дат баспас болоттон 5-8 эсе кымбат жана алар көбүнчө жогорку тактыктагы берүү системаларында колдонулат.

4. Жардамчы материалдар жана беттик иштетүү технологиясы

Субстрат тандоодон тышкары, беттик иштетүү технологиясы жогорку температурадагы иштөөнү жакшыртуу үчүн абдан маанилүү. Учурда негизги процесстерге төмөнкүлөр кирет: 1. Хромдун инфильтрациясы: чынжырдын бетинде Cr2O3 кычкыл пленкасын пайда кылат, коррозияга туруктуулугун 40% га жогорулатат, жогорку температурадагы химиялык чөйрөлөргө ылайыктуу; 2. Никель негизиндеги эритме чачыратма каптоо: төөнөгүчтөр жана роликтер сыяктуу оңой эскирүүчү тетиктер үчүн каптоонун катуулугу HRC60 же андан жогору жетиши мүмкүн, бул кызмат мөөнөтүн 2-3 эсеге узартат; 3. Керамикалык каптоо: 1200℃ жогору шарттарда колдонулат, жогорку температурадагы кычкылданууну натыйжалуу изоляциялайт, металлургия өнөр жайы үчүн ылайыктуу.

III. Жогорку температурадагы ролик чынжырлары үчүн материал тандоо логикасы жана практикалык сунуштар

Материалды тандоо жөн гана "температурага туруктуулук канчалык жогору болсо, ошончолук жакшы" дегенди көздөө эмес, тескерисинче, "температура-жүк-орточо-баа" деген төртөөнү бир баалоо системасын түзүүнү талап кылат. Төмөндө ар кандай сценарийлерде тандоо боюнча практикалык сунуштар келтирилген:

1. Негизги иштөө параметрлерин тактоо

Тандоодон мурун үч негизги параметрди так чогултуу керек: 1) Температура диапазону (үзгүлтүксүз иштөө температурасы, эң жогорку температура жана цикл жыштыгы); 2) Жүктөө шарттары (номиналдык кубаттуулук, сокку жүктөө коэффициенти); 3) Айлана-чөйрө чөйрөсү (суу буусунун, кислоталуу газдардын, майдын ж.б. болушу). Мисалы, тамак-аш бышыруу өнөр жайында, 200-300℃ жогорку температурага туруштук берүүдөн тышкары, чынжырлар FDAнын гигиеналык стандарттарына да жооп бериши керек. Ошондуктан, 304 же 316 дат баспас болоттон жасалган буюмдар артыкчылыктуу тандоо болуп саналат жана коргошун камтыган каптоолорду колдонбоо керек.

2. Температура диапазону боюнча тандоо

- Орточо температура диапазону (150-400℃): 304 дат баспас болот артыкчылыктуу тандоо болуп саналат; эгерде бир аз коррозия пайда болсо, 316 дат баспас болотко өтүңүз. Тамак-ашка ылайыктуу жогорку температуралуу майды (тамак-аш өнөр жайы үчүн ылайыктуу) же графит негизиндеги майды (өнөр жайлык колдонмолор үчүн ылайыктуу) колдонуу чынжырдын иштөө мөөнөтүн кадимки чынжырларга караганда үч эседен ашык узарта алат.

- Жогорку температура диапазону (400-800℃): 310S дат баспас болот же Cr20Ni14Si2 ысыкка чыдамдуу болот негизги тандоо болуп саналат. Чынжырды хром менен каптоо жана жогорку температурадагы графит майын колдонуу сунушталат (температурага туруктуулук ≥1000℃), майлоочу май ар бир 5000 циклде толукталып турат.

- Өтө жогорку температура диапазону (800℃ жогору): Баалуулук бюджетине жараша 2520 ысыкка чыдамдуу болотту (ортодон жогоркуга чейин) же Inconel 718 никель негизиндеги эритмени (жогорку класс) тандаңыз. Бул учурда, майлоонун бузулушун болтурбоо үчүн майлоочу эмес конструкция же катуу майлоочу материал (мисалы, молибден дисульфиддик каптоо) талап кылынат.

3. Материалдардын жана түзүлүштүн дал келишин баса белгилеңиз

Бардык чынжыр компоненттеринин жылуулук кеңейишинин ырааттуулугу жогорку температурада абдан маанилүү. Мисалы, 310S дат баспас болоттон жасалган чынжыр плиталарын колдонууда, температуранын өзгөрүшүнөн улам пайда болгон анормалдуу боштуктан качуу үчүн төөнөгүчтөр ошол эле материалдан жасалышы же 2520 ысыкка чыдамдуу болот сыяктуу жылуулук кеңейүү коэффициентине ээ болушу керек. Ошол эле учурда, жогорку температурада деформацияга туруктуулукту жогорулатуу үчүн катуу роликтер жана калыңдатылган чынжыр плиталарынын конструкциялары тандалышы керек.

4. Натыйжалуулукту жана чыгымдарды тең салмактоо үчүн чыгымдардын натыйжалуулугунун формуласы

Экстремалдуу эмес иштөө шарттарында жогорку класстагы материалдарды сокурдук менен тандоонун кажети жок. Мисалы, металлургия өнөр жайындагы кадимки жылуулук менен иштетүүчү мештерде (температура 500℃, күчтүү коррозия жок), 310S дат баспас болоттон жасалган чынжырларды колдонуунун баасы 2520 ысыкка чыдамдуу болоттун баасынан болжол менен 60% түзөт, бирок иштөө мөөнөтү 20% га гана кыскарат, бул жалпы чыгымдын натыйжалуулугун жогорулатат. Чыгымдардын натыйжалуулугун материалдын баасын иштөө мөөнөтүнүн коэффициентине көбөйтүү менен эсептеп, убакыт бирдигине эң аз чыгым менен вариантка артыкчылык берүүгө болот.

IV. Тандоо боюнча кеңири тараган жаңылыш түшүнүктөр жана көп берилүүчү суроолорго жооптор

1. Туура эмес түшүнүк: Материал ысыкка чыдамдуу болсо, чынжыр ар дайым ылайыктуу болобу?

Туура эмес. Материал - бул пайдубал гана. Чынжырдын структуралык дизайны (мисалы, боштуктун өлчөмү жана майлоо каналдары), жылуулук менен иштетүү процесси (мисалы, жогорку температурадагы бекемдикти жакшыртуу үчүн эритмени иштетүү) жана орнотуунун тактыгы жогорку температурадагы иштөөгө таасир этет. Мисалы, 310S дат баспас болоттон жасалган чынжыр 1030-1180℃ температурада эритме менен иштетүүдөн өтпөсө, анын жогорку температурадагы бекемдиги 30% га төмөндөйт.

2. Суроо: Жогорку температурадагы чөйрөдө чынжырдын тыгылып калышын материалдарды тууралоо менен кантип чечүүгө болот?

Жаактын ийилиши көбүнчө кычкылдануу кабыгынын сыйрылышынан же бирдей эмес жылуулук кеңейүүсүнөн келип чыгат. Чечимдер: 1. Эгерде бул кычкылдануу көйгөйү болсо, 304 дат баспас болотту 310Sке көтөрүңүз же хром менен каптоону иштетиңиз; 2. Эгерде бул жылуулук кеңейүү көйгөйү болсо, бардык чынжыр компоненттеринин материалдарын бириктириңиз же жылуулук кеңейүү коэффициенти төмөн никель негизиндеги эритме төөнөгүчтөрүн тандаңыз.

3. Суроо: Тамак-аш өнөр жайындагы жогорку температуралуу чынжырлар жогорку температурага туруктуулукту жана гигиеналык талаптарды кантип тең салмактай алат?

304 же 316L дат баспас болоттон жасалган буюмдарга артыкчылык бериңиз, оор металлдарды камтыган каптамалардан алыс болуңуз; оңой тазалоо үчүн оюксуз конструкцияны колдонуңуз; FDA тарабынан сертификацияланган тамак-ашка ылайыктуу жогорку температурадагы майлоочу майды же өзүн-өзү майлоочу түзүлүштү (мисалы, PTFE майлоочу чынжырларды) колдонуңуз.

V. Кыскача мазмуну: Материалдарды тандоодон системанын ишенимдүүлүгүнө чейин

Жогорку температуралуу чөйрөлөр үчүн ролик чынжыр материалдарын тандоо, негизинен, экстремалдык иштөө шарттары менен өнөр жай чыгымдарынын ортосундагы оптималдуу чечимди табуу менен байланыштуу. 304 дат баспас болоттун экономикалык жактан практикалык жактан пайдалуулугунан баштап, 310S дат баспас болоттун иштөө балансына чейин, андан кийин никель негизиндеги эритмелердин акыркы жетишкендигине чейин, ар бир материал иштөө шарттарынын белгилүү бир талаптарына жооп берет. Келечекте, материалдар технологиясынын өнүгүшү менен, жогорку температуранын бекемдигин жана арзан бааны айкалыштырган жаңы эритме материалдары трендге айланат. Бирок, азыркы этапта, иштөө параметрлерин так чогултуу жана илимий баалоо системасын түзүү туруктуу жана ишенимдүү берүү системаларына жетүү үчүн негизги шарттар болуп саналат.