Yuqori haroratli muhitda rolikli zanjirlar uchun material tanlash

Yuqori haroratli muhitda rolikli zanjirlar uchun material tanlash

Metallurgik issiqlik bilan ishlov berish, oziq-ovqat pishirish va neft-kimyo kabi sanoat sharoitlarida,rolikli zanjirlar, yadro uzatish komponentlari sifatida, ko'pincha 150°C dan yuqori muhitlarda uzluksiz ishlaydi. Haddan tashqari harorat an'anaviy zanjirlarning yumshashiga, oksidlanishiga, korroziyaga uchrashiga va moylashning buzilishiga olib kelishi mumkin. Sanoat ma'lumotlari shuni ko'rsatadiki, noto'g'ri tanlangan rolikli zanjirlarning ishlash muddati yuqori harorat sharoitida 50% dan ortiqqa qisqarishi mumkin, bu hatto uskunaning ishlamay qolishiga olib keladi. Ushbu maqola yuqori haroratli muhitda rolikli zanjirlarning ishlash talablariga qaratilgan bo'lib, sanoat mutaxassislariga uzatish tizimlarini barqaror yangilashga yordam berish uchun turli xil yadro materiallarining xususiyatlari va tanlov mantig'ini tizimli ravishda tahlil qiladi.

I. Yuqori haroratli muhitlarning rolikli zanjirlar uchun asosiy muammolari

Yuqori haroratli muhitlar tufayli rolikli zanjirlarga yetkazilgan zarar ko'p o'lchovli. Asosiy qiyinchiliklar ikki jihatda: materialning ishlash qobiliyatining pasayishi va strukturaviy barqarorlikning pasayishi. Bular, shuningdek, material tanlashda yengib o'tish kerak bo'lgan texnik to'siqlardir:

- Materialning mexanik xususiyatlarining yomonlashishi: Oddiy uglerodli po'lat 300℃ dan yuqori haroratda sezilarli darajada yumshaydi, cho'zilish kuchi 30%-50% ga pasayadi, bu esa zanjir plastinkasining sinishi, pin deformatsiyasi va boshqa nosozliklarga olib keladi. Boshqa tomondan, past qotishmali po'lat yuqori haroratlarda donalararo oksidlanish tufayli yanada tezlashgan aşınmaya duch keladi, bu esa zanjirning uzayishining ruxsat etilgan chegaralardan oshib ketishiga olib keladi.

- Oksidlanish va korroziyaning kuchayishi: Yuqori haroratli muhitda kislorod, suv bug'i va sanoat muhiti (masalan, kislotali gazlar va moylar) zanjir yuzasining korroziyasini tezlashtiradi. Natijada hosil bo'lgan oksid shkalasi menteşe tiqilib qolishiga olib kelishi mumkin, korroziya mahsulotlari esa moylashni kamaytiradi.

- Moylash tizimining ishdan chiqishi: An'anaviy mineral moylash moyi 120℃ dan yuqori haroratda bug'lanadi va karbonlashadi, moylash ta'sirini yo'qotadi. Bu roliklar va pinlar orasidagi ishqalanish koeffitsientining keskin oshishiga olib keladi va aşınma tezligini 4-6 baravar oshiradi.

- Issiqlik kengayishini moslashtirish muammosi: Agar zanjir komponentlarining (zanjir plitalari, pinlar, roliklar) issiqlik kengayish koeffitsientlari sezilarli darajada farq qilsa, harorat aylanishi paytida bo'shliqlar kengayishi yoki zanjir ushlanib qolishi mumkin, bu esa uzatish aniqligiga ta'sir qiladi.

II. Yuqori haroratli rolikli zanjirlarning asosiy material turlari va ishlash tahlili

Yuqori haroratli ish sharoitlarining o'ziga xos xususiyatlari tufayli asosiy rolikli zanjir materiallari uchta asosiy tizimni hosil qildi: zanglamaydigan po'lat, issiqqa chidamli po'lat va nikel asosidagi qotishmalar. Har bir material yuqori haroratga chidamlilik, mustahkamlik va korroziyaga chidamlilik jihatidan o'ziga xos kuchli tomonlarga ega bo'lib, ma'lum ish sharoitlariga asoslangan holda aniq moslashtirishni talab qiladi.

1. Zanglamaydigan po'latdan yasalgan seriyalar: o'rta va yuqori haroratli ish sharoitlari uchun tejamkor tanlov

Oksidlanishga va korroziyaga chidamliligi yuqori bo'lgan zanglamaydigan po'lat 400 ℃ dan past o'rta va yuqori haroratli muhitlar uchun afzal ko'rilgan materialga aylandi. Ular orasida 304, 316 va 310S navlari rolikli zanjir ishlab chiqarishda eng ko'p qo'llaniladi. Ishlashdagi farqlar asosan xrom va nikel tarkibining nisbatidan kelib chiqadi.

Shuni ta'kidlash kerakki, zanglamaydigan po'latdan yasalgan zanjirlar "xatosiz" emas. 304 zanglamaydigan po'lat 450 ℃ dan yuqori sezgirlikka ega bo'lib, bu esa donalararo korroziyaga olib keladi. 310S issiqlikka chidamli bo'lsa-da, uning narxi 304 ga qaraganda taxminan 2,5 baravar qimmat, bu esa umr ko'rish talablarini har tomonlama ko'rib chiqishni talab qiladi.

2. Issiqlikka chidamli po'lat seriyasi: Ekstremal haroratlarda mustahkamlik bo'yicha yetakchilar

Ishlash harorati 800℃ dan oshganda, oddiy zanglamaydigan po'latning mustahkamligi sezilarli darajada pasayadi. Bu nuqtada, yuqori xrom va nikel miqdoriga ega issiqlikka chidamli po'lat asosiy tanlovga aylanadi. Ushbu materiallar, qotishma elementlari nisbatlarini sozlash orqali, yuqori haroratlarda yaxshi sirpanish kuchini saqlab qolish bilan birga barqaror oksid plyonkasini hosil qiladi:

- 2520 Issiqlikka chidamli po'lat (Cr25Ni20Si2): Keng tarqalgan yuqori haroratli material sifatida uning uzoq muddatli xizmat qilish harorati 950 ℃ ga yetishi mumkin, bu esa karbürizasyon atmosferasida ajoyib ishlashni namoyish etadi. Sirt xrom diffuziyasi bilan ishlov berilgandan so'ng, korroziyaga chidamlilik 40% ga yanada yaxshilanishi mumkin. U odatda ko'p maqsadli o'choq zanjirli konveyerlarida va tishli oldindan oksidlanish o'choq konveyer tizimlarida qo'llaniladi. Uning cho'zilish kuchi ≥520MPa va cho'zilish ≥40% yuqori haroratlarda strukturaviy deformatsiyaga samarali qarshilik ko'rsatadi.

- Cr20Ni14Si2 issiqlikka chidamli po'lat: Nikel miqdori 2520 dan biroz pastroq bo'lganligi sababli, u tejamkorroq variantni taklif etadi. Uning uzluksiz ish harorati 850 ℃ ga yetishi mumkin, bu esa uni shisha ishlab chiqarish va o'tga chidamli materiallarni tashish kabi tejamkor yuqori haroratli dasturlar uchun mos qiladi. Uning asosiy xususiyati issiqlik kengayishining barqaror koeffitsientidir, bu esa tishli g'ildirak materiallari bilan yaxshiroq moslashishga va uzatish zarbasini kamaytirishga olib keladi.

3. Nikel asosidagi qotishma seriyasi: Qattiq ish sharoitlari uchun eng yaxshi yechim

1000℃ dan yuqori ekstremal sharoitlarda yoki yuqori korroziyali muhitlar (masalan, aerokosmik komponentlar va yadro sanoati uskunalarini issiqlik bilan ishlov berish) mavjud bo'lganda, nikel asosidagi qotishmalar yuqori haroratli ishlash ko'rsatkichlari tufayli almashtirib bo'lmaydigan materiallar hisoblanadi. Inconel 718 misolida nikel asosidagi qotishmalar 50%-55% nikeldan iborat bo'lib, niobiy va molibden kabi elementlar bilan mustahkamlangan bo'lib, hatto 1200℃ da ham ajoyib mexanik xususiyatlarni saqlab qoladi.

Nikel asosidagi qotishma rolikli zanjirlarning asosiy afzalliklari quyidagilardir: 1. Suzilish kuchi 310S zanglamaydigan po'latdan uch baravar ko'p; 1000 ℃ da 1000 soat uzluksiz ishlagandan so'ng, doimiy deformatsiya ≤0,5% ni tashkil qiladi; 2. Juda kuchli korroziyaga chidamlilik, sulfat kislota va nitrat kislota kabi kuchli korroziyali muhitlarga bardosh bera oladi; 3. Yuqori haroratli charchoqqa chidamlilikning yuqori darajasi, tez-tez harorat o'zgarishi sharoitlariga mos keladi. Biroq, ularning narxi 310S zanglamaydigan po'latdan 5-8 baravar qimmat va ular odatda yuqori aniqlikdagi uzatish tizimlarida qo'llaniladi.

4. Yordamchi materiallar va sirtni qayta ishlash texnologiyasi

Substratni tanlashdan tashqari, sirtni qayta ishlash texnologiyasi yuqori haroratli ishlashni yaxshilash uchun juda muhimdir. Hozirgi vaqtda asosiy jarayonlar quyidagilarni o'z ichiga oladi: 1. Xrom infiltratsiyasi: zanjir yuzasida Cr2O3 oksid plyonkasini hosil qiladi, korroziyaga chidamliligini 40% ga oshiradi, yuqori haroratli kimyoviy muhit uchun mos keladi; 2. Nikel asosidagi qotishma purkagich qoplamasi: pinlar va roliklar kabi oson eskiradigan qismlar uchun qoplamaning qattiqligi HRC60 yoki undan yuqori darajaga yetishi mumkin, bu esa xizmat muddatini 2-3 baravar uzaytiradi; 3. Keramik qoplama: 1200 ℃ dan yuqori sharoitlarda qo'llaniladi, yuqori haroratli oksidlanishni samarali ravishda izolyatsiya qiladi, metallurgiya sanoati uchun mos keladi.

III. Yuqori haroratli rolikli zanjirlar uchun material tanlash mantig'i va amaliy takliflar

Materiallarni tanlash shunchaki "haroratga chidamlilik qanchalik yuqori bo'lsa, shuncha yaxshi" degan tamoyilga amal qilish emas, balki "harorat-yuk-o'rtacha-xarajat" bo'yicha to'rtta baholash tizimini yaratishni talab qiladi. Turli stsenariylarda tanlash bo'yicha amaliy tavsiyalar quyida keltirilgan:

1. Asosiy operatsion parametrlarni aniqlang

Tanlashdan oldin uchta asosiy parametrni aniq to'plash kerak: 1 Harorat diapazoni (uzluksiz ish harorati, eng yuqori harorat va sikl chastotasi); 2 Yuk sharoitlari (nominal quvvat, zarba yuk koeffitsienti); 3 Atrof-muhit muhiti (suv bug'i, kislotali gazlar, yog' va boshqalar mavjudligi). Masalan, oziq-ovqat pishirish sanoatida, 200-300℃ yuqori haroratga bardosh berishdan tashqari, zanjirlar FDA gigiena standartlariga ham javob berishi kerak. Shuning uchun, 304 yoki 316 zanglamaydigan po'lat afzalroq tanlovdir va qo'rg'oshin o'z ichiga olgan qoplamalardan saqlanish kerak.

2. Harorat oralig'i bo'yicha tanlash

- O'rta harorat oralig'i (150-400℃): 304 zanglamaydigan po'lat afzalroq tanlovdir; agar ozgina korroziya yuzaga kelsa, 316 zanglamaydigan po'latga o'ting. Oziq-ovqat sifatidagi yuqori haroratli moy (oziq-ovqat sanoati uchun mos) yoki grafit asosidagi moy (sanoat qo'llanmalari uchun mos) dan foydalanish zanjirning ishlash muddatini oddiy zanjirlarga qaraganda uch baravar ko'proqqa uzaytirishi mumkin.

- Yuqori harorat oralig'i (400-800℃): 310S zanglamaydigan po'lat yoki Cr20Ni14Si2 issiqlikka chidamli po'lat asosiy tanlovdir. Zanjirni xrom bilan qoplash va yuqori haroratli grafit moyidan (haroratga chidamlilik ≥1000℃) foydalanish, har 5000 tsiklda moylashni to'ldirish tavsiya etiladi.

- Juda yuqori harorat oralig'i (800℃ dan yuqori): Xarajat byudjetiga qarab 2520 issiqlikka chidamli po'latni (o'rta va yuqori darajadagi) yoki Inconel 718 nikel asosidagi qotishmani (yuqori darajadagi) tanlang. Bu holda, moylashning buzilishining oldini olish uchun moylashsiz dizayn yoki qattiq moylash materiali (masalan, molibden disulfid qoplamasi) talab qilinadi.

3. Materiallar va tuzilishning mos kelishini ta'kidlang

Yuqori haroratlarda barcha zanjir komponentlarining issiqlik kengayishining izchilligi juda muhimdir. Masalan, 310S zanglamaydigan po'latdan yasalgan zanjir plitalaridan foydalanilganda, harorat o'zgarishi natijasida yuzaga keladigan g'ayritabiiy bo'shliqni oldini olish uchun pinlar bir xil materialdan yasalgan yoki 2520 issiqlikka chidamli po'lat bilan bir xil issiqlik kengayish koeffitsientiga ega bo'lishi kerak. Shu bilan birga, yuqori haroratlarda deformatsiyaga chidamlilikni oshirish uchun qattiq roliklar va qalinlashgan zanjir plastinka konstruksiyalari tanlanishi kerak.

4. Samaradorlik va tannarxni muvozanatlash uchun iqtisodiy samaradorlik formulasi

Ekstremal bo'lmagan ish sharoitlarida ko'r-ko'rona yuqori sifatli materiallarni tanlashning hojati yo'q. Masalan, metallurgiya sanoatidagi an'anaviy issiqlik bilan ishlov berish pechlarida (harorat 500℃, kuchli korroziya yo'q), 310S zanglamaydigan po'lat zanjirlardan foydalanish narxi 2520 issiqlikka chidamli po'latning taxminan 60% ni tashkil qiladi, ammo xizmat muddati atigi 20% ga qisqaradi, natijada umumiy iqtisodiy samaradorlik yuqori bo'ladi. Iqtisodiy samaradorlikni material narxini xizmat muddati koeffitsientiga ko'paytirish orqali hisoblash mumkin, bunda vaqt birligi uchun eng past xarajatga ega variantga ustuvorlik beriladi.

IV. Tanlov bo'yicha keng tarqalgan noto'g'ri tushunchalar va tez-tez so'raladigan savollarga javoblar

1. Noto'g'ri tushuncha: Material issiqqa chidamli ekan, zanjir har doim mos keladimi?

Noto'g'ri. Material faqat poydevor hisoblanadi. Zanjirning strukturaviy dizayni (masalan, bo'shliq hajmi va moylash kanallari), issiqlik bilan ishlov berish jarayoni (masalan, yuqori haroratli mustahkamlikni oshirish uchun eritma bilan ishlov berish) va o'rnatish aniqligi yuqori haroratli ishlashga ta'sir qiladi. Masalan, 310S zanglamaydigan po'latdan yasalgan zanjir, agar u 1030-1180℃ haroratda eritma bilan ishlov berilmagan bo'lsa, yuqori haroratli mustahkamligi 30% ga kamayadi.

2. Savol: Materiallarni sozlash orqali yuqori haroratli muhitda zanjirning tiqilib qolishini qanday hal qilish mumkin?

Jag'ning yorilishi asosan oksid shkalasining tozalanishi yoki notekis issiqlik kengayishidan kelib chiqadi. Yechimlar: 1. Agar bu oksidlanish muammosi bo'lsa, 304 zanglamaydigan po'latni 310S ga yangilang yoki xrom qoplama bilan ishlov bering; 2. Agar bu issiqlik kengayishi muammosi bo'lsa, barcha zanjir komponentlarining materiallarini birlashtiring yoki issiqlik kengayish koeffitsienti pastroq bo'lgan nikel asosidagi qotishma ignalarini tanlang.

3. Savol: Oziq-ovqat sanoatidagi yuqori haroratli zanjirlar yuqori haroratga chidamlilik va gigiena talablarini qanday muvozanatlashtirishi mumkin?

304 yoki 316L zanglamaydigan po'latdan yasalgan buyumlarga ustuvorlik bering, og'ir metallarni o'z ichiga olgan qoplamalardan saqlaning; oson tozalash uchun oluksiz dizayndan foydalaning; FDA tomonidan sertifikatlangan oziq-ovqat sifatidagi yuqori haroratli moylash moyi yoki o'z-o'zini moylaydigan tuzilmadan (masalan, PTFE moylash materialini o'z ichiga olgan zanjirlar) foydalaning.

V. Xulosa: Materiallarni tanlashdan tizim ishonchliligiga qadar

Yuqori haroratli muhit uchun rolikli zanjir materiallarini tanlash asosan ekstremal ish sharoitlari va sanoat xarajatlari o'rtasida optimal yechimni topishni o'z ichiga oladi. 304 zanglamaydigan po'latning iqtisodiy amaliyligidan tortib, 310S zanglamaydigan po'latning ishlash muvozanatigacha va keyin nikel asosidagi qotishmalarning yakuniy yutug'igacha, har bir material ma'lum ish sharoitlari talablariga javob beradi. Kelajakda materiallar texnologiyasining rivojlanishi bilan yuqori harorat kuchi va arzon narxni birlashtirgan yangi qotishma materiallari trendga aylanadi. Biroq, hozirgi bosqichda ish parametrlarini aniq to'plash va ilmiy baholash tizimini yaratish barqaror va ishonchli uzatish tizimlariga erishishning asosiy shartlari hisoblanadi.