Chuma cha Duplex: maelezo, vipimo na vipengele

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Leo, duplex steel inapata umaarufu zaidi na zaidi. Karibu makampuni yote katika uwanja wa madini yanahusika katika uzalishaji wa aina hii ya aloi ya pua. Unaweza kusoma zaidi kuhusu chuma cha duplex ni nini na ina faida gani katika makala haya.

Maelezo ya jumla

Chuma cha Duplex kinatambulika kote ulimwenguni. Je, ana sifa gani? Kwanza, nguvu ya juu ya nyenzo hii inaruhusu kupunguza uzito wa mwisho wa bidhaa yoyote. Pili, ni maarufu kwa upinzani wake mkubwa dhidi ya kutu. Hili linaonekana haswa tunapozingatia upinzani wa nyufa za kutu.

Inafaa kusema kuwa kwa sasa malighafi bado haijafahamika kwa watengenezaji, na kwa hivyo mikutano ya kila baada ya miaka michache hufanyika ambayo nakala za kiufundi huzingatiwa juu ya sifa zote za chuma cha duplex. Kufikia sasa, licha ya riba kubwa katika aina hii ya bidhaa, sehemu ya soko la kimataifa ni 1-3% pekee.

Historia ya kutokea

Inafaa kuzingatia kwamba wazo la kuundachuma cha duplex kilizaliwa nyuma mnamo 1920. Lakini nyenzo za kwanza zilionekana tu mnamo 1930 huko Uswidi. Usambazaji mkubwa na matumizi ya aina hii ya malighafi ilianza tu katika miaka kumi iliyopita. Sababu kuu ya hii iko katika ukweli kwamba wakati wa miaka hii teknolojia ya uzalishaji imeboreshwa sana. Hasa, wazalishaji wameweza kudhibiti maudhui yao ya nitrojeni kwa usahihi zaidi.

Ili kuelewa manufaa na kwa nini chuma cha pua cha duplex kilizaliwa, unahitaji kuelewa aina nyingine mbili kuu.

Aloi za Austenitic, ambazo ni AISI 304 au 08X18H10, pamoja na darasa za feri za AISI 430 au 12X17, ni rahisi sana kutengeneza. Kama jina lao linamaanisha, hujumuisha hasa austenite au ferrite. Ingawa hutumiwa sana, yana mapungufu ya kiufundi.

Hasara za vyuma asilia

Ikiwa tunazungumzia kuhusu vyuma vya austenitic, basi hasara zake ni pamoja na nguvu ya chini, pamoja na upinzani mdogo wa kupasuka kwa kutu. Kuhusu nyenzo za feri, nguvu zake ni za juu kidogo, lakini bado "hazifikii" bora. Zaidi ya hayo, uwezo wa kuchomea wa chuma huharibika sana kwa kuongezeka kwa unene wa nyenzo, na kuwa brittle kabisa kwenye joto la chini.

Kasoro nyingine ndogo ya aloi ya austenitic ni maudhui ya nikeli katika utunzi. Hii husababisha bei ya juu zaidi ya bidhaa, ambayo, bila shaka, hakuna mtumiaji anayefurahishwa nayo.

Faida mbili

Wazo la kuunda chuma cha pua cha duplex lilitokana na nia ya kusawazisha msingi wa ferritic na austenitic ili kupata nyenzo mpya ya ubora wa juu. Takriban kiwango sawa cha chuma cha ferritic na austenitic kilisababisha faida zifuatazo:

• Nguvu ya juu. Nguvu ya mavuno ya 0.2% itakuwa 400 hadi 450 MPa, ambayo ni 150 hadi 200 MPa zaidi kuliko inaweza kuonekana na aloi za austenitic au ferritic. Hii ilisababisha ukweli kwamba inawezekana kupunguza unene wa bidhaa, wakati si kupoteza nguvu. Na kupungua kwa unene kulisababisha kupungua kwa wingi wa mwisho. Hii ni muhimu sana katika uwanja wa miundo ya ujenzi, mizinga na vyombo vya shinikizo.
• Je, faida za chuma cha pua ni nini kando na nguvu? Weldability ya chuma ni nzuri kabisa hata ikiwa na unene mkubwa.
• Nguvu ya athari ya juu. Bora zaidi kuliko aloi za feri. Hii ni kweli hasa wakati halijoto ya hewa iliyoko inaposhuka hadi -50, na wakati mwingine hadi -80 nyuzi joto.
• Ustahimilivu wa hali ya juu dhidi ya mpasuko wa kutu. Nyenzo za Austenitic zinakabiliwa sana na kasoro hii. Kigezo hiki kina jukumu muhimu katika tasnia kama vile matangi ya kutengenezea pombe, vikolezo, fremu za bwawa.
• vichemshio vya chuma viwili vinategemewa zaidi kuliko vichomio vya austenite.

Kupasuka

Kwa sasa ni kawaidachuma kinakabiliwa na kasoro kama vile kupasuka kwa kutu au SCC - Kupasuka kwa Kukauka kwa Stress. Aina hii ya kutu kawaida hutokea chini ya hali fulani. Wakala wa causative anaweza kuwa mkazo mkali wa mvutano, joto la juu (nyuzi nyuzi 50 juu ya sifuri). Na ikiwa tunazungumzia juu ya mabwawa ya kuogelea, basi kutokana na mfiduo wa mara kwa mara wa maji, aina hii ya kutu inaweza kutokea hata kwa digrii 25.

Alama za chuma halisi zimeathiriwa kabisa na kasoro hii. Aloi ya ferritic inaaminika zaidi katika suala hili, pamoja na duplex chuma cha pua a890 3a kulingana na ASTM na darasa zingine. Mgawo wa juu wa upinzani inaruhusu nyenzo hii kutumika katika uzalishaji wa hita za maji, mizinga ya pombe, mimea ya desalination. Yaani, ambapo kuna ongezeko la joto na kugusana na vimiminika.

Ni marufuku kabisa kutengeneza fremu za bwawa kutoka kwa vyuma vya kawaida vya austenitic kwa sababu ya kasoro hii. Hapo awali, ilikuwa ni lazima kutumia alloy yenye maudhui ya juu ya nickel, ambayo yalisababisha kuongezeka kwa gharama ya bidhaa. Leo, chuma cha duplex au super duplex kinaweza kutumika.

"Super" na "Hyper" nyenzo duplex

Inafaa kusema kuwa ukiongeza nikeli kwenye chuma cha chromiamu cha ferritic, unaweza kupata muundo wa msingi uliochanganywa. Hiyo ni, itakuwa na austenite na ferrite. Kama tayari imekuwa wazi, ilikuwa mchanganyiko kama huo ambao ulianza kuitwa nyenzo duplex. Viambishi awali "super" au "hyper" duplex steel vinaonyesha kuwa malighafi ina ongezekokiasi cha vipengele vya alloying. Hii inaonyesha upinzani mkubwa zaidi dhidi ya kutu kuliko nyenzo za kawaida.

"Super" na "hyper" duplex steel hutumiwa kikamilifu katika vifaa vya kuzalisha gesi. Aidha, malighafi hutumika katika sekta ya chakula, kemikali, ujenzi na hata matibabu.

Nyenzo za kulehemu

Licha ya ushikaji mzuri wa bidhaa hii, sheria fulani lazima zizingatiwe. Kabla ya kuanza kulehemu, zingatia yafuatayo:

• ili kuhakikisha ubora mzuri wa kupenya kwa nyenzo, pengo kwenye mzizi wa kiungo na pembe ya kukata kingo inapaswa kufanywa kuwa kubwa kidogo kuliko chuma cha kawaida;
• kiungio, pamoja na chuma karibu na mahali hapa, vinapendekezwa kusafishwa vizuri ili kuzuia uchafuzi wowote;
• brashi pekee zilizotengenezwa kwa waya za chuma zenye uwezo wa kustahimili kutu zinaweza kutumika;
• electrode ya kulehemu lazima iwe kavu.

Unapochomea chuma cha pua, fuata sheria hizi:

• Ni muhimu sana kufuatilia kigezo kama kuingiza joto. Haipaswi kuwa chini sana au, kinyume chake, juu sana. Kwa chuma cha kawaida cha duplex, safu ya 0.5-2.5 kJ/mm inapaswa kuzingatiwa wakati wa kulehemu. Zaidi ya hayo, halijoto ya kupita njia haipaswi kuwa zaidi ya nyuzi joto 200.
• Hakuna takataka inapaswa kuonekana nyuma ya weld. Hapa ni muhimu sana kuchagua gesi sahihi ambayo italinda mzizi wa mshono. Mchanganyiko wa gesi unaotumiwa sana kwa madhumuni ya kinga ni argoni ya hali ya juu na hidrojeni au nitrojeni.
• Welding inapaswa kutekelezwa tu na mtu aliyehitimu sana. Hii ni kutokana na ukweli kwamba katika maeneo ya kuchomwa, chuma kitaongeza sana tabia ya kutu, na pia kuna uwezekano mkubwa wa kupasuka.
• Wakati wa kulehemu, usifanye mitetemo mipana ya elektrodi. Hii inaweza kusababisha uingizaji mwingi wa joto, jambo ambalo litaenda kinyume na sheria.

Fanya kazi baada ya kuchomelea

Kuna miongozo fulani ya kufuata baada ya kuchomelea.

• Ili kuhakikisha ulinzi wa juu wa kutu wa chuma chenye weld, ni lazima kusafishwa vizuri. Ni muhimu kuondoa kabisa filamu ya oksidi na kuondoa mabaki yote ya slag.
• Kazi ya kupiga mswaki hufanywa kwa mkono pekee na kwa brashi ya waya yenye sifa za kustahimili kutu. Ikiwa vifaa vya mitambo vinatumiwa, hii inaweza kusababisha machozi madogo katika eneo la mshono, ambayo itapunguza nguvu zake.
• Mara nyingi, hakuna matibabu ya joto ya mshono baada ya kuchomea inahitajika.

Upungufu wa malighafi

Licha ya kuenea kwa nyenzo na faida zake zinazoonekana dhahiri na muhimu, bado haijapata utambuzi wa ulimwengu wote na, kuna uwezekano mkubwa, haitawahi kuongoza katika soko. Hii ni kutokana na hasara kadhaa,ambazo zinafaa kujua. Kwa sababu yao, aloi kama hiyo itakuwa "niche" kila wakati.

Mara moja inafaa kuanza na uthabiti wa juu wa nyenzo. Inaweza kuonekana kuwa faida kubwa, lakini inakuwa hasara kubwa wakati inakuwa muhimu kusindika chuma kwa njia ya mitambo au shinikizo. Hasara nyingine ya nguvu za juu ni kupunguzwa kwa nguvu kwa uwezekano wa deformation ya plastiki. Kwa sababu hii, malighafi ya duplex haifai kwa utengenezaji wa bidhaa zozote ambazo lazima ziwe na uboreshaji wa hali ya juu.

Hata wakati plastiki, inaonekana, iko katika kiwango kinachokubalika kwa kazi, bado unapaswa kufanya juhudi kubwa. Kwa sababu hii, vyuma viwili na aloi za kuweka mafuta na gesi hazitumiki sana.

Hasara inayofuata ni utata mkubwa wa kiteknolojia wa kuyeyusha chuma cha pua cha duplex. Nyenzo za Austenitic na ferritic ni rahisi zaidi kuyeyuka. Ikiwa teknolojia ya utengenezaji inakiuka, hasa wakati wa mchakato wa matibabu ya joto, awamu nyingine zitaunda katika nyenzo pamoja na austenite na ferrite, ambayo haifai kabisa. Mara nyingi, awamu ya sigma au brittleness ya digrii 475 hutokea.

Awamu zisizohitajika katika malighafi

Sigma awamu huundwa katika bidhaa kama hiyo kwa nyuzijoto 1000 na zaidi. Kwa kawaida, joto hili hutokea ikiwa mchakato wa baridi baada ya kulehemu au wakati wa uzalishaji sio kasi ya kutosha. Kwa kuongeza, vipengele vya alloying zaidi vitawekwa ndaniutungaji, juu ya uwezekano wa kuonekana kwa awamu hiyo. Kwa maneno mengine, kuunda super duplex au hyper duplex steel ni ngumu sana.

Kuhusu upungufu wa nyuzi 475, inaonekana katika hali ya kuunda awamu inayoitwa alpha-stroke. Kama jina linamaanisha, joto hatari zaidi ni nyuzi 475 Celsius, lakini shida inaweza pia kuonekana kwa viwango vya chini sana, takriban digrii 300. Kwa sababu ya hili, kizuizi cha juu cha joto kinawekwa kwa matumizi ya bidhaa kutoka kwa aina hii ya malighafi. Kwa kawaida, kwa sababu hii, upeo wa chuma umepunguzwa zaidi.

Kulingana na yote yaliyo hapo juu, tunaweza kufikia hitimisho kama hilo. Daraja za chuma cha pua ni suluhisho nzuri na uingizwaji wa nyenzo za kawaida, lakini katika wigo finyu sana.

matokeo

Aloi ya Duplex haitumiki sana kuliko aina zingine za metali. Walakini, ni maarufu katika maeneo fulani. Mara nyingi hutumiwa katika uwanja wa petrochemical, tasnia ya magari na katika utengenezaji wa mabwawa ya kuogelea. Uwezo wa hali ya juu wa kulehemu, kustahimili kutu na upinzani wa kuvaa kwa juu hufanya nyenzo hii kupatikana kwa wengi.