Интихоби мавод барои занҷирҳои ғалтакӣ дар муҳитҳои ҳарорати баланд

Интихоби мавод барои занҷирҳои ғалтакӣ дар муҳитҳои ҳарорати баланд

Дар муҳити саноатӣ, ба монанди коркарди гармии металлургӣ, нонпазии хӯрокворӣ ва нафт,занҷирҳои ғалтакдор, ҳамчун ҷузъҳои интиқоли аслӣ, аксар вақт дар муҳитҳои аз 150°C зиёд пайваста кор мекунанд. Ҳарорати шадид метавонад боиси нарм шудани занҷирҳои анъанавӣ, оксидшавӣ, зангзанӣ ва нарасидани равған гардад. Маълумоти саноатӣ нишон медиҳанд, ки занҷирҳои ғалтаки нодуруст интихобшуда метавонанд мӯҳлати кори онҳоро дар шароити ҳарорати баланд беш аз 50% кам кунанд, ки ҳатто боиси аз кор мондани таҷҳизот мегардад. Ин мақола ба талаботи кори занҷирҳои ғалтаки дар муҳитҳои ҳарорати баланд тамаркуз карда, хусусиятҳо ва мантиқи интихоби маводҳои гуногуни аслиро ба таври системавӣ таҳлил мекунад, то ба мутахассисони саноатӣ дар ноил шудан ба навсозиҳои устувори системаҳои интиқоли худ кумак кунад.

I. Мушкилоти асосии муҳити ҳарорати баланд барои занҷирҳои ғалтакӣ

Зарар ба занҷирҳои ғалтак, ки аз муҳити ҳарорати баланд ба вуҷуд меоянд, бисёрҷанба аст. Мушкилоти асосӣ дар ду ҷанба вуҷуд доранд: паст шудани самаранокии мавод ва коҳиши устувории сохторӣ. Инҳо инчунин монеаҳои техникӣ мебошанд, ки интихоби мавод бояд онҳоро бартараф кунад:

- Пастшавии хосиятҳои механикии мавод: Пӯлоди карбонии оддӣ дар ҳарорати болотар аз 300℃ ба таври назаррас нарм мешавад ва қувваи кашиш 30%-50% коҳиш меёбад, ки боиси шикастани табақчаи занҷир, деформатсияи сӯзан ва дигар нокомиҳо мегардад. Аз тарафи дигар, пӯлоди пастхӯла аз сабаби оксидшавии байнидона дар ҳарорати баланд фарсудашавии боз ҳам тезтарро аз сар мегузаронад, ки боиси аз ҳадди иҷозатдодашуда зиёд шудани дарозшавии занҷир мегардад.

- Афзоиши оксидшавӣ ва зангзанӣ: Оксиген, буғи об ва муҳити саноатӣ (ба монанди газҳои туршӣ ва равғанҳо) дар муҳитҳои ҳарорати баланд зангзании сатҳи занҷирро суръат мебахшанд. Миқёси оксиди ҳосилшуда метавонад боиси бандшавии ҳалқа гардад, дар ҳоле ки маҳсулоти зангзанӣ равғанро кам мекунанд.

- Нокомии системаи молиданӣ: Равғани молидании минералии анъанавӣ бухор шуда, дар ҳарорати аз 120℃ боло карбон мешавад ва таъсири молидании худро аз даст медиҳад. Ин боиси афзоиши коэффитсиенти соиш байни ғалтакҳо ва сӯзанҳо мегардад, ки суръати фарсудашавиро 4-6 маротиба зиёд мекунад.

- Мушкилоти мутобиқсозии васеъшавии гармӣ: Агар коэффитсиентҳои васеъшавии гармии ҷузъҳои занҷир (пластинаҳои занҷир, сӯзанҳо, ғалтакҳо) ба таври назаррас фарқ кунанд, фосилаҳо метавонанд васеъ шаванд ё занҷир ҳангоми даврзании ҳарорат ғарқ шавад, ки ба дақиқии интиқол таъсир мерасонад.

II. Намудҳои асосии мавод ва таҳлили самаранокии занҷирҳои ғалтаки баландҳарорат

Аз сабаби хусусиятҳои махсуси шароити кори ҳарорати баланд, маводҳои занҷири ғалтакҳои асосӣ се системаи асосиро ташкил доданд: пӯлоди зангногир, пӯлоди ба гармӣ тобовар ва хӯлаҳои никелӣ. Ҳар як мавод аз ҷиҳати муқовимат ба ҳарорати баланд, мустаҳкамӣ ва муқовимат ба зангзанӣ қувватҳои худро дорад, ки мувофиқати дақиқро дар асоси шароити мушаххаси корӣ талаб мекунад.

1. Силсилаи пӯлоди зангногир: Интихоби камхарҷ барои шароити кори ҳарорати миёна ва баланд

Пӯлоди зангногир, ки бо муқовимати аълои оксидшавӣ ва муқовимати зангзанӣ дорад, барои муҳитҳои ҳарорати миёна ва баланд дар ҳарорати аз 400℃ пасттар ба маводи афзалиятнок табдил ёфтааст. Дар байни онҳо, синфҳои 304, 316 ва 310S дар истеҳсоли занҷири ғалтакҳо васеъ истифода мешаванд. Тафовутҳои самаранокӣ асосан аз таносуби миқдори хром ва никел бармеоянд.

Бояд қайд кард, ки занҷирҳои пӯлоди зангногир "беайб" нестанд. Пӯлоди зангногири 304 дар ҳарорати болотар аз 450℃ ҳассосият нишон медиҳад, ки боиси зангзании байнидонаӣ мегардад. Дар ҳоле ки 310S ба гармӣ тобовар аст, арзиши он тақрибан 2,5 маротиба аз 304 гаронтар аст, ки ба баррасии ҳамаҷонибаи талаботи мӯҳлати истифода ниёз дорад.

2. Силсилаи пӯлоди ба гармӣ тобовар: Пешвоёни мустаҳкамӣ дар ҳарорати шадид

Вақте ки ҳарорати корӣ аз 800℃ зиёд мешавад, мустаҳкамии пӯлоди зангногири оддӣ ба таври назаррас коҳиш меёбад. Дар ин лаҳза, пӯлоди ба гармӣ тобовар бо миқдори зиёди хром ва никел интихоби асосӣ мегардад. Ин маводҳо, тавассути танзими таносуби унсурҳои хӯла, дар ҳарорати баланд плёнкаи устувори оксидро ташкил медиҳанд ва ҳамзамон мустаҳкамии хуби хазиданро нигоҳ медоранд:

- Пӯлоди ба гармӣ тобовар 2520 (Cr25Ni20Si2): Ҳамчун маводи баландҳарорат, ки маъмулан истифода мешавад, ҳарорати дарозмуддати он метавонад ба 950℃ расад ва дар атмосфераи карбюризатсия самаранокии аъло нишон диҳад. Пас аз коркарди диффузияи хроми сатҳӣ, муқовимати зангзаниро метавон боз ҳам 40% беҳтар кард. Он одатан дар конвейерҳои занҷири кӯраи бисёрфунксионалӣ ва системаҳои конвейери кӯраи пеш аз оксидшавӣ истифода мешавад. Қувваи кашиш ≥520MPa ва дарозшавии ≥40% ба таври муассир ба деформатсияи сохторӣ дар ҳарорати баланд муқовимат мекунад.

- Пӯлоди ба гармӣ тобовар Cr20Ni14Si2: Бо миқдори никел каме камтар аз 2520, он як варианти арзонтарро пешниҳод мекунад. Ҳарорати кори доимии он метавонад ба 850℃ расад, ки онро барои барномаҳои ҳарорати баланд, ки ба хароҷоти кам ҳассосанд, ба монанди истеҳсоли шиша ва интиқоли маводҳои оташгиранда мувофиқ мегардонад. Хусусияти асосии он коэффитсиенти устувори васеъшавии гармӣ мебошад, ки дар натиҷа мутобиқати беҳтар бо маводҳои чархдор ва коҳиши зарбаи интиқол ба вуҷуд меояд.

3. Силсилаи хӯлаҳои никелӣ: Ҳалли ниҳоӣ барои шароити сахти корӣ

Дар шароити шадиде, ки аз 1000℃ зиёд аст ё дар ҳузури муҳити хеле зангзананда (масалан, коркарди гармии ҷузъҳои аэрокосмосӣ ва таҷҳизоти саноати ҳастаӣ), хӯлаҳои никелӣ аз сабаби иҷрои аълои ҳарорати баландашон маводи ивазнашаванда мебошанд. Хӯлаҳои никелӣ, ки мисоли Inconel 718 мебошанд, аз 50%-55% никел доранд ва бо унсурҳо ба монанди ниобий ва молибден мустаҳкам карда шудаанд ва ҳатто дар 1200℃ хосиятҳои аълои механикиро нигоҳ медоранд.

Бартариҳои асосии занҷирҳои ғалтаки хӯлаи никелӣ инҳоянд: 1. Мустаҳкамии лағжиш беш аз се маротиба аз пӯлоди зангногири 310S аст; пас аз 1000 соати кори пайваста дар 1000℃, деформатсияи доимӣ ≤0.5% аст; 2. Муқовимати хеле қавӣ ба зангзанӣ, ки қодир аст ба муҳити қавии зангзананда, ба монанди кислотаи сулфат ва кислотаи нитрат, тоб оварад; 3. Иҷрои аълои хастагии ҳарорати баланд, ки барои шароити даврзании зуд-зуди ҳарорат мувофиқ аст. Аммо, арзиши онҳо 5-8 маротиба аз пӯлоди зангногири 310S гаронтар аст ва онҳо одатан дар системаҳои интиқоли дақиқи баланд истифода мешаванд.

4. Маводҳои ёрирасон ва технологияи коркарди сатҳӣ

Ғайр аз интихоби субстрат, технологияи коркарди сатҳ барои беҳтар кардани самаранокии ҳарорати баланд муҳим аст. Дар айни замон, равандҳои асосӣ инҳоянд: 1. Инфильтратсияи хром: ташаккули плёнкаи оксиди Cr2O3 дар сатҳи занҷир, ки муқовимати зангзаниро 40% беҳтар мекунад, барои муҳитҳои кимиёвии ҳарорати баланд мувофиқ аст; 2. Пӯшиши пошидани хӯлаи никелӣ: барои қисмҳои ба осонӣ фарсудашаванда, ба монанди сӯзанҳо ва ғалтакҳо, сахтии рӯйпӯш метавонад ба HRC60 ё баландтар расад, ки мӯҳлати хизматро 2-3 маротиба дароз мекунад; 3. Пӯшиши керамикӣ: дар шароити болотар аз 1200℃ истифода мешавад, оксидшавии ҳарорати баландро самаранок ҷудо мекунад, барои саноати металлургӣ мувофиқ аст.

III. Мантиқи интихоби мавод ва пешниҳодҳои амалӣ барои занҷирҳои ғалтаки ҳарорати баланд

Интихоби мавод на танҳо дар бораи пайгирии "ҳар қадар муқовимати ҳарорат баландтар бошад, ҳамон қадар беҳтар" аст, балки таъсиси як системаи арзёбии чор-дар-якро аз рӯи "ҳарорат-бор-миёна-арзиш" талаб мекунад. Дар зер пешниҳодҳои амалӣ барои интихоб дар сенарияҳои гуногун оварда шудаанд:

1. Параметрҳои асосии кориро равшан кунед

Пеш аз интихоб, се параметри калидӣ бояд дақиқ ҷамъоварӣ карда шаванд: ① Диапазони ҳарорат (ҳарорати доимии корӣ, ҳарорати авҷ ва басомади давра); ② Шароити боркунӣ (қувваи номиналӣ, коэффитсиенти бори таъсир); ③ Муҳити зист (мавҷудияти буғи об, газҳои кислотаӣ, равған ва ғайра). Масалан, дар саноати нонпазии хӯрокворӣ, илова бар тобовар будан ба ҳарорати баланди 200-300℃, занҷирҳо инчунин бояд ба стандартҳои гигиенаи FDA ҷавобгӯ бошанд. Аз ин рӯ, пӯлоди зангногири 304 ё 316 интихоби афзалиятнок аст ва аз рӯйпӯшҳои дорои сурб бояд худдорӣ кард.

2. Интихоб аз рӯи диапазони ҳарорат

- Диапазони ҳарорати миёна (150-400℃): пӯлоди зангногири 304 интихоби бартарӣ аст; агар зангзании ночиз ба амал ояд, онро ба пӯлоди зангногири 316 навсозӣ кунед. Истифодаи равғани баландҳарорат барои сифати хӯрокворӣ (барои саноати хӯрокворӣ мувофиқ аст) ё равғани дар асоси графит (барои истифодаи саноатӣ мувофиқ аст) метавонад мӯҳлати занҷирро то се маротиба зиёдтар аз мӯҳлати занҷирҳои оддӣ дароз кунад.

- Диапазони ҳарорати баланд (400-800℃): пӯлоди зангногири 310S ё пӯлоди гармитобовар Cr20Ni14Si2 интихоби асосӣ мебошад. Тавсия дода мешавад, ки занҷир бо хром пӯшонида шавад ва равғани графити ҳарорати баланд (муқовимати ҳарорат ≥1000℃) истифода шавад ва равған дар ҳар 5000 давра пурра карда шавад.

- Диапазони ҳарорати хеле баланд (аз 800℃ болотар): Пӯлоди тобовар ба гармии 2520 (аз миёна то баланд) ё хӯлаи никелии Inconel 718 (аз баланд)-ро дар асоси буҷаи хароҷот интихоб кунед. Дар ин ҳолат, барои пешгирӣ аз вайроншавии равғанкунӣ, тарҳи бе равған ё равғани сахт (масалан, рӯйпӯши дисульфиди молибден) лозим аст.

3. Мувофиқати мавод ва сохторро таъкид кунед

Мутобиқати васеъшавии гармии ҳамаи ҷузъҳои занҷир дар ҳарорати баланд муҳим аст. Масалан, ҳангоми истифодаи плитаҳои занҷирии 310S аз пӯлоди зангногир, сӯзанҳо бояд аз ҳамон мавод сохта шаванд ё коэффитсиенти шабеҳи васеъшавии гармӣ ба монанди пӯлоди тобовар ба гармии 2520 дошта бошанд, то аз тозакунии ғайримуқаррарӣ, ки аз тағирёбии ҳарорат ба вуҷуд меояд, пешгирӣ карда шавад. Ҳамзамон, бояд ғалтакҳои сахт ва сохторҳои плитаҳои занҷири ғафсшуда интихоб карда шаванд, то муқовимат ба деформатсия дар ҳарорати баланд беҳтар карда шавад.

4. Формулаи самаранокии хароҷот барои мувозинат кардани самаранокӣ ва хароҷот

Дар шароити ғайриэкстремалии корӣ, зарурати интихоби кӯр-кӯрона аз маводҳои баландсифат вуҷуд надорад. Масалан, дар кӯраҳои анъанавии коркарди гармӣ дар саноати металлургӣ (ҳарорат 500℃, набудани зангзании қавӣ), арзиши истифодаи занҷирҳои пӯлоди зангногири 310S тақрибан 60% аз пӯлоди гармитобовари 2520 аст, аммо мӯҳлати истифода танҳо 20% кам мешавад, ки дар натиҷа самаранокии умумии хароҷот баландтар мешавад. Самаранокии хароҷотро бо зарб кардани арзиши мавод ба коэффитсиенти мӯҳлати истифода ҳисоб кардан мумкин аст ва афзалият додан ба варианте, ки арзиши камтарин барои як воҳиди вақт дорад.

IV. Тасаввуроти нодурусти маъмулӣ ва ҷавобҳо ба саволҳои зуд-зуд додашаванда

1. Тасаввуроти нодуруст: То он даме, ки мавод ба гармӣ тобовар бошад, занҷир ҳамеша мувофиқ хоҳад буд?

Нодуруст. Мавод танҳо таҳкурсӣ аст. Тарҳи сохтории занҷир (масалан, андозаи фосила ва каналҳои равғанкунӣ), раванди коркарди гармӣ (масалан, коркарди маҳлул барои беҳтар кардани мустаҳкамии ҳарорати баланд) ва дақиқии насб ҳама ба кори ҳарорати баланд таъсир мерасонанд. Масалан, занҷири пӯлоди зангногири 310S, агар он дар ҳарорати 1030-1180℃ коркарди маҳлулро аз сар нагузаронида бошад, мустаҳкамии ҳарорати баланди он 30% кам мешавад.

2. Савол: Чӣ тавр бо роҳи танзим кардани маводҳо, бандшавии занҷирро дар муҳити ҳарорати баланд ҳал кардан мумкин аст?

Ҷоғҳои ҷоғӣ асосан аз пӯстшавии миқёси оксид ё васеъшавии нобаробари гармӣ ба вуҷуд меоянд. Ҳалли масъалаҳо: 1 Агар ин мушкили оксидшавӣ бошад, пӯлоди зангногири 304-ро ба 310S навсозӣ кунед ё коркарди хромро анҷом диҳед; 2 Агар ин мушкили васеъшавии гармӣ бошад, маводҳои ҳамаи ҷузъҳои занҷирро муттаҳид кунед ё сӯзанҳои хӯлаи никелиро бо коэффисиенти пасти васеъшавии гармӣ интихоб кунед.

3. Савол: Чӣ тавр занҷирҳои ҳарорати баланд дар саноати хӯрокворӣ метавонанд муқовимати ҳарорати баланд ва талаботи гигиениро мувозинат кунанд?

Аз пӯлоди зангногири 304 ё 316L афзалият диҳед ва аз рӯйпӯшҳои дорои металлҳои вазнин худдорӣ намоед; барои тозакунии осон тарҳи бе чуқурчаро истифода баред; равғани молидании ҳарорати баландсифати хӯрокворӣ, ки аз ҷониби FDA тасдиқ шудааст ё сохтори худмолиданӣ (масалан, занҷирҳо, ки равғани PTFE доранд)-ро истифода баред.

V. Хулоса: Аз интихоби мавод то эътимоднокии система

Интихоби маводҳои занҷири ғалтак барои муҳитҳои ҳарорати баланд асосан ёфтани роҳи ҳалли беҳтаринро байни шароити шадиди корӣ ва хароҷоти саноатӣ дар бар мегирад. Аз амалии иқтисодии пӯлоди зангногири 304 то тавозуни иҷрои пӯлоди зангногири 310S ва сипас то пешрафти ниҳоии хӯлаҳои никелӣ, ҳар як мавод ба талаботи мушаххаси шароити корӣ мувофиқат мекунад. Дар оянда, бо рушди технологияи мавод, маводҳои нави хӯла, ки қувваи ҳарорати баланд ва арзиши пастро муттаҳид мекунанд, ба тамоюл табдил хоҳанд ёфт. Аммо, дар марҳилаи кунунӣ, ҷамъоварии дақиқи параметрҳои корӣ ва таъсиси системаи арзёбии илмӣ шартҳои асосии ба даст овардани системаҳои интиқоли устувор ва боэътимод мебошанд.