يتم استخدام أنابيب الصلب المركبة المقاومة للارتداء على نطاق واسع في الصناعات مثل التعدين وتوليد الطاقة وإنتاج الاسمنت والمعادن ،عندما تسبب نقل المواد الهشة ارتداءً كبيرًا على خطوط الأنابيبتتكون هذه الأنابيب عادةً من طبقة فولاذية خارجية من أجل قوة هيكلية وطبقة داخلية مقاومة للارتداء مصممة لمقاومة التآكل والتآكل والتآكل.تلعب الطبقة المقاومة للاستعمال دورًا حاسمًا في إطالة عمر الخدمة للأنابيب في ظل ظروف تشغيل قاسيةيركز هذا البحث على دراسة الفولاذ المستخدم في طبقة ارتداء أنابيب الفولاذ المركبة ، وتحليل تكوين المواد والخصائص الميكانيكية وبارامترات الأداء.
الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو تحديد الصفوف الصلبة المناسبة لطبقة الارتداء، وتقييم أدائها من خلال المعلمات الرئيسية مثل الصلابة والصلابة ومقاومة الارتداء،وتقديم النتائج في شكل منظمكما يستكشف البحث تأثير عناصر السبائك وعمليات المعالجة الحرارية على أداء الفولاذ المقاوم للاستعمال.سيتم توفير جدول مفصل من المعلمات لتلخيص خصائص مختلف فئات الصلب، تليها تحليل متعمق من مدى مدى ملاءمتها للتطبيقات المقاومة للاستعمال.
أنابيب الفولاذ المركبة المصممة لمقاومة التآكل تتكون عادة من طبقتين أو أكثر: طبقة هيكلية خارجية وطبقة داخلية مقاومة للتآكل.غالبًا ما تكون الطبقة الخارجية مصنوعة من الصلب الكربوني أو الصلب ذو السبائك المنخفضة لتوفير قوة ميكانيكية ومرونة، في حين أن الطبقة الداخلية ، أو طبقة الارتداء ، تم تصميمها لمقاومة الارتداء اللاصق ، والتآكل ، وأحيانا التآكل. يمكن أن تكون طبقة الارتداء مصنوعة من مواد مختلفة ، بما في ذلك السيراميك ،الحديد الصلب ذو الكروم العاليفي هذا البحث ، يركز التركيز على طبقات الارتداء القائمة على الصلب بسبب توازن مقاومة الارتداء والصلابة والفعالية من حيث التكلفة.
يجب أن تتحمل طبقة الارتداء الظروف القاسية، مثل تأثير السحاقات من سماد الفحم، أو الخامات المعدنية، أو زيت الكلينكر.أنابيب الفولاذ الكربوني التقليدية تفشل بسرعة في مثل هذه الظروف بسبب صلابتها المحدودة ومقاومة الارتداءلمعالجة هذا ، يتم تطوير الفولاذ المقاوم للاستعمال ذو القسوة العالية والصلابة الجيدة ومقاومة التأثير والتعب. غالبًا ما يتضمن هذه الفولاذ عناصر سبائك مثل الكروم (Cr).,الموليبدينوم (Mo) ، الفاناديوم (V) ، والنيكل (Ni) لتعزيز خصائصها.
يشتمل اختيار الصلب المقاوم للاستعمال للطبقة الداخلية من الأنابيب المركبة على المقايضة بين الصلابة والصلابة.صلابة عالية تحسن مقاومة الاحتكاك ولكن قد تقلل من صلابة، مما يجعل المادة هشة ومتعرضة للتشقق تحت التأثير. على العكس من ذلك ، تعزز الصلابة العالية مقاومة التأثير ولكن قد تعرض مقاومة الارتداء للخطر.هذه الدراسة تدرس عدة تصنيفات من الصلب لتحديد مدى ملاءمتها لطبقات التآكل، مع التركيز على تكوينها الكيميائي، والخصائص الميكانيكية، وأداء الارتداء.
يعتمد اختيار الفولاذ لطبقة ارتداء الأنابيب المركبة على عدة عوامل ، بما في ذلك بيئة التشغيل ونوع المواد الهشاشة والاعتبارات التكلفية.تتضمن الفولاذ المقاوم للاستعمال الشائع الحديد الصلب الأبيض عالي الكروم، الفولاذ المارتنسيتي ، والفولاذ البينيتي. كل نوع له مزايا ومحدوديات متميزة ، والتي سيتم مناقشتها أدناه.
يستخدم الحديد الزهري الأبيض ذو الكروم العالي على نطاق واسع في التطبيقات المقاومة للاستخدام بسبب صلابته الممتازة ومقاومته للكش.المحتوى العالي من الكروم (عادة 15 ٪ ٪) يعزز تشكيل كربيدات الكروم الصلبة (نوع M7C3) في مصفوفة مارتنسيتيك، مما يعزز بشكل كبير مقاومة الارتداء. ومع ذلك ، فإن هشاشته تحد من استخدامه في التطبيقات التي تنطوي على تأثيرات عالية.
يتم معالجة الفولاذ المارتنسيتي بالحرارة لتحقيق بنية صغيرة مارتنسيتية بالكامل ، والتي توفر صلابة عالية ومقاومة للارتداء. غالبًا ما يتم سبيكة هذه الفولاذات بعناصر مثل الكروم ،الموليبدينوم، والفاناديوم لتحسين صلابة وخصائص الارتداء. تقدم الفولاذات المارتنسيتية توازنًا أفضل بين الصلابة والصلابة مقارنةً بالصلب ذو الكروم العالي ،مما يجعلها مناسبة للتطبيقات ذات التأثير المتوسط.
تتميز الفولاذات البينيتية بهيكل صغري باينيتيكي ، والذي يقدم مزيجا من القوة العالية والصلابة ومقاومة التآكل.غالبًا ما تستخدم هذه الفولاذات في التطبيقات التي تتطلب مقاومة كل من التآكل والتأثيرإضافة عناصر سبائك مثل البورون (ب) والموليبدينوم تعزز تشكيل البينيت أثناء المعالجة الحرارية.
لتقييم مدى ملاءمة الصلبات المختلفة لطبقة ارتداء أنابيب الصلب المركب، يتم النظر في العديد من المعايير الرئيسية، بما في ذلك التكوين الكيميائي، والصلابة، صلابة الاصطدام،ومعدل الارتداءيتم تلخيص هذه المعلمات في الجدول أدناه.
| الصف الحديدي | التركيب الكيميائي (%) | صلابة (HRC) | صلابة الاصطدام (J/cm2) | معدل التآكل (mm3/N·m) | المعالجة الحرارية |
|---|---|---|---|---|---|
| الحديد الصلب ذو الكربون العالي (A) | ج: 2.5(كربون) 25، (مو) 10، Si: 0.8 | 58 ¢62 | 5 ¢10 | 1.2 × 10−5 | كما صب + طلاء |
| الصلب المارتنسيتي (ب) | ج: 0.4(كري: 12، مو: 0)5، V: 0.2 | 5055 | 20 ¢30 | 2.5 × 10−5 | التخفيف + التشديد |
| الصلب البيني (ج) | ج: 0.3(كير: 3، مو: 0)5، ب: 0.003 | 45 ¢50 | 40 ¢50 | 3.0 × 10−5 | التخفيف |
| الفولاذ منخفض السبائك (د) | ج: 0.2، كري: 1.5, Mn: 1.0 | 40 ¢ 45 | 60 ¢ 80 | 5.0 × 10−5 | التطبيع |
ملاحظات عن معايير الجدول:
يظهر الصلب ذو الكروم العالي أعلى صلابة بين المواد التي تم تقييمها ، مع نطاق HRC من 58 ∼ 62.ويعزى ذلك إلى وجود الكربيدات الصلبة M7C3 في مصفوفة مارتنسيتيكمعدل الارتداء من 1.2 × 10-5 mm3/N · m هو الأدنى ، مما يشير إلى مقاومة ممتازة للارتداء. ومع ذلك ، فإن صلابة الاصطدام ضعيفة (510 J / cm2) ،مما يجعلها عرضة للتشقق في ظروف تأثير عاليةهذا الفولاذ هو الأنسب للتطبيقات التي تنطوي على كسر نقي، مثل نقل رماد الفحم الدقيق أو سمنت سماد، حيث تأثير الحد الأدنى.
يقدم الصلب المارتنسيتي (الصلب B) مزيجا متوازنا من الصلابة (50 ̊55 HRC) وصلابة الصدمة (20 ̊30 J / cm2).5 × 10-5 mm3/N · m أعلى من حديد الصب عالي الكروم ولكن لا يزال مقبولًا للعديد من التطبيقاتإضافة 12٪ من الكروم تعزز مقاومة التآكل، في حين أن الموليبدينوم والفاناديوم تحسن صلابة ومقاومة الارتداء.هذا الفولاذ مناسب للتطبيقات التي تنطوي على تأثير معتدل والكشط، مثل نقل الخامات المعدنية الخام.
يوفر الفولاذ البيني (الفولاذ C) أفضل صلابة للصدمة (4050 J / cm2) من بين الفولاذ المقاوم للاستنزاف الذي تم تقييمه ، بقسوة 4550 HRC. معدل الإستنزاف 3.0 × 10−5 mm3/N·m أعلى من الصلب المارتنسيتيك، مما يشير إلى مقاومة أقل قليلاً للارتداء. البنية المجهرية البينية ، التي تم تحقيقها من خلال التخفيف ، توفر مقاومة ممتازة للتعب والاصطدام.هذا الفولاذ مثالي للتطبيقات التي تنطوي على تأثير كبير والكشط معتدل، مثل خطوط الأنابيب في عمليات التعدين ذات الحجم الكبير للجسيمات.
يستخدم الفولاذ ذو السبائك المنخفضة (الفولاذ D) كمبدأ أساسي للمقارنة. مع صلابة 40 45 HRC ومعدل ارتداء 5.0 × 10-5 mm3/N · m ، لديه أدنى مقاومة للتآكل بين المواد التي تم تقييمها.مع ذلك، صلابة الصدمة (60 ٪ 80 J / cm2) هي الأعلى ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تكون فيها مقاومة الصدمة حاسمة ، ولكن مقاومة الارتداء أقل إثارة للقلق.هذا الفولاذ لا يستخدم عادة لطبقات الارتداء ولكن يمكن أن يكون بمثابة طبقة هيكلية خارجية في الأنابيب المركبة.
تؤثر أداء الفولاذ المقاوم للاستعمال بشكل كبير على تكوينه الكيميائي وعملية المعالجة الحرارية. فيما يلي مناقشة مفصلة لهذه العوامل.
تلعب عناصر السبائك دورًا حاسمًا في تحديد بنية الصلب الدقيقة وخصائص الصلب المقاوم للاستعمال.الكروم هو العنصر الأكثر أهمية لتعزيز الصلابة ومقاومة الارتداء عن طريق تشكيل الكربيداتفي الحديد الصلب ذو الكروم العالي (الفولاذ A) ، يؤدي محتوى الكروم بنسبة 25٪ إلى نسبة كبيرة من الكربيدات M7C3 ، مما يسهم في مقاومة الارتداء الاستثنائية.الموليبدينوم يحسن صلابة ومقاومة التشديد، في حين أن الفاناديوم يحسن هيكل الحبوب ويزيد من مقاومة التآكل من خلال تشكيل الكربيدات الدقيقة. في الصلب البيني (الصلب C) ، يُسهم إضافة البورون في تكوين البينيت ،تحسين الصلابة ومقاومة التعب.
يتم استخدام عمليات المعالجة الحرارية مثل التخفيف والتكثيف والتكثيف لتحقيق الهيكل الدقيق والخصائص المطلوبة.يُنتج التخفيف تليها التشديد هيكلًا صغيرًا مارتنسيتيًا بالكامل بقسوة عالية وقسوة معتدلة. تستخدم التثبيت النفسي في الصلب البينيتي (الصلب C) ، ويشمل التحويل العازل لتشكيل البينيت ، الذي يوفر توازنًا جيدًا في الصلابة والصلابة.يتم استخدام الحديد الصلب ذو الكروم العالي (الفولاذ A) عادةً في حالة الصب مع التشديد الاختياري لتخفيف الضغوطات المتبقية.
عند تصميم طبقة ارتداء أنابيب الفولاذ المركبة ، يجب معالجة العديد من الاعتبارات العملية:
تلعب الطبقة المقاومة للاستعمال في أنابيب الصلب المركب دورًا حاسمًا في إطالة عمر أنابيب الخدمة في البيئات الخشنة.هذا البحث قام بتقييم أربع تصنيفات من الصلب من حيث مدى ملاءمتها كطبقات ارتداء: الحديد الزهري ذو الكروم العالي، الفولاذ المارتنسيتي، الفولاذ البينيتي، والفولاذ ذو السبائك المنخفضة.مما يجعلها مناسبة للتطبيقات ذات التأثير المنخفضيقدم الفولاذ المارتنسيتي مزيجا متوازنا من القسوة والصلابة، في حين أن الفولاذ البينيتي يوفر أفضل مقاومة للصدمات.تفتقر إلى مقاومة الارتداء اللازمة لمعظم التطبيقات.
يعتمد اختيار الفولاذ على ظروف التشغيل المحددة ، بما في ذلك نوع المواد الهشة ومستوى التأثير والقيود التكلفية.عناصر السبائك وعمليات المعالجة الحرارية تؤثر بشكل كبير على أداء الفولاذ المقاوم للاستعمال، مما يسمح بحلول مخصصة لتلبية متطلبات متنوعة. توفر المعلمات المقدمة في الجدول لمحة شاملة عن خصائص كل نوع من فولاذ،بمثابة مرجع قيم للمهندسين والمصممين.
اتصل شخص: Mr. Sindara Steel
الهاتف :: 86-731-89698778
الفاكس: 86-731-89695778
