ساخت اجزای توربین بخار با فولادهای پیشرفته کروم دار

0
7497

با افزایش‌ دما و فشار بخار باید مواد مورد استفاده‌ در توربین‌ بخار، اصلاح‌ و تقویت‌شود. اغلب‌ از فولادهایی‌ حاوی‌ ۹ تا ۱۲ درصد کروم‌ برای‌ دماهای‌ بیشتر از ۶۰۰ درجه‌ سانتی‌گراد استفاده‌ می‌شود. وجود عناصر مختلف‌ در این‌ نوع‌ فولادهای‌آلیاژی‌، مشکلاتی‌ را در انجماد شمشهای‌ بزرگ‌، برای‌ فرایند آهنگری‌ (فورجینگ‌) روتور،ایجاد می‌کند. در ساخت‌ روتور باید عواملی‌ مانند طراحی‌ شمش‌ و ساخت‌ فولاد، کنترل ‌مراحل‌ آهنگری‌ و عملیات‌ حرارتی‌ را مدنظر داشت‌. باید به‌ مشکل‌ سایش‌ قسمتهایی‌ ازروتور که‌ در تماس‌ با یاتاقانهاست‌ نیز توجه‌ شود. پوششها و حفاظهای‌ توربین‌ باریخته‌گری‌ فولاد CrMo 9% ساخته‌ شده‌ است‌. عوامل‌ مهم‌ در ریخته‌گری‌ این‌ قطعات‌عبارت‌ است‌ از:ساخت‌ فولاد، طراحی‌ قالب‌، عملیات‌ حرارتی‌ و روش‌ جوش‌ تعمیراتی‌.
در این‌ نوشتار شرایط عملیات‌ حرارتی‌ و مراحل‌ آهنگری‌، مطرح‌ و بهبود یا تضعیف‌خواص‌ مکانیکی‌، ارزیابی‌ شده‌ است‌.

برای‌ گریز از مسائل‌ زیست‌ محیطی‌ وکاهش‌ مصرف‌ انرژی‌، باید بازده‌ نیروگاههای‌ بخار، افزایش‌ یابد. راه‌ مستقیم‌ افزایش‌ بازده ‌سیکلهای‌ بخار، افزایش‌ دما و فشار بخاراست‌، ولی‌ باید قطعاتی‌ که‌ با این‌ جریان ‌بخار، در تماسند، تقویت‌ شوند. به‌ طور معمول‌از فولادهای‌ کم‌ آلیاژ در این‌ موارد استفاده‌می‌شود ولی‌ برای‌ این‌ فولادها محدودیت‌دمای‌ حداکثر ۵۴۰ تا ۵۶۰ درجه‌ سانتی‌گرادوجود دارد. به‌ تازگی‌ فولادهای‌ فریتی‌ حاوی‌ ۹تا ۱۲ درصد کروم‌ برای‌ دماهای‌ بالاتر از ۶۰۰درجه‌ سانتی‌گراد توسعه‌ یافته‌ است‌.در این‌نوشتار ساخت‌ اجزای‌ توربین‌ بخار از این‌ مواد پیشرفته‌ و کنترلهای‌ لازم‌ در عمل‌آوری‌رضایت‌ بخش‌ آنها توضیح‌ داده‌ شده‌ است‌.

بر طبق‌ قراردادی‌ با گروه‌ توربین‌ بخارجک‌ آلستوم‌، دو توربین‌ بخار ۴۱۲ مگاواتی‌ بابازگرمکن‌ دوگانه‌ برای‌ نیروگاههای‌سکیربیک‌ و نوردیلند در دانمارک‌ ساخته‌ شده‌است‌. شرایط بخار C285bar/580 است‌، که‌ایجاب‌ می‌کند اجزایی‌ که‌ در معرض‌ دمای‌ بالاهستند از فولادهای‌ ۹ تا ۱۲ درصد کروم‌دارپیشرفته‌ ساخته‌ شوند. در شکلهای‌ (۱و۲)اجزای‌ توربین‌ HP/IP(فشار متوسط/فشاربالا) و شیر VHPکه‌ از فولادهای‌ ۹ تا ۱۲درصد کروم‌دار ساخته‌ می‌شوند، نشان‌ داده‌شده‌ است‌.

انتخاب‌ مواد
پیشرفتهای‌ جدید انجام‌ شده‌ در موادسازنده‌ توربینهای‌ بخار در اروپا در برنامه‌تحقیقاتی‌ COST501، طی‌ ۱۲ سال‌ انجام‌شده‌ و نتایج‌ رضایت‌ بخشی‌ را به‌ دنبال‌ داشته‌است‌. همکاران‌ برنامه‌ COSTعبارت‌ بودنداز کارگاههای‌ آهنگری‌ (فورجینگ‌)،کارخانه‌های‌ ریخته‌گری‌ فولاد، سازندگان‌ توربین‌ و دیگ‌ بخار، مراکز تحقیقاتی‌ و دانشگاهی‌.
هدف‌ این‌ برنامه‌ نه‌ تنها توسعه‌ مواد برای‌داشتن‌ خواص‌ لازم‌ بود، بلکه‌ شرح‌ عملیات‌آهنگری‌ و ریخته‌گری‌ در اندازه‌های‌ مورداستفاده‌ در نیروگاهها و همچنین‌ تهیه‌مجموعه‌ داده‌هایی‌ از مواد در دماهای ‌بالاست‌. مشابه‌ این‌ برنامه‌ تحقیقاتی‌ در ژاپن‌ نیز انجام‌ شده‌ است‌.
روتور: برنامه‌ COST فهرستی‌ از موادی‌که‌ قابلیت‌ ساخت‌ در اندازه‌های‌ بزرگ‌ را برای‌روتور داشته‌ باشند، ارایه‌ کرده‌ است‌. با اضافه‌کردن‌ Mo، V، W، Nb، Nو B به‌ آلیاژ، به‌خواص‌ مطلوبی‌ در انجماد شمشهای‌ بزرگ ‌می‌رسیم‌ که‌ برای‌ آهنگری‌ روتور استفاده ‌می‌شوند. قسمت‌ مهم‌ در این‌ برنامه‌، انجام‌بررسیهای‌ مخرب‌ برای‌ ارزیابی‌ خواص‌مطلوب‌ مرکز مقاطع‌ آهنگری‌ شده‌ بزرگ‌ وکیفیت‌ مشخصه‌های‌ بازرسی‌
اولتراسون‌ است‌.
از فولادهای‌ آزمایش‌ شده‌، سه‌ فولاددارای‌ خواص‌ مطلوب‌ بودند، زمان‌ گسیختگی‌ خزشی‌ در ۵۰ درجه‌ سانتی‌گراد برای‌ آنهاحدود ۱۰۵ ساعت‌ بود که‌ بیشتر از فولادهای‌۱CrMoV% است‌. برای‌ روتورتوربینهایی‌ که‌ جک‌ آلستوم‌ قرار بود بسازد، از فولاد بدون‌ تنگستن‌ استفاده‌ شده‌ است‌.
قطعات‌ ریخته‌گری‌ شده‌: اولین‌ فولادهای‌ ۹ تا ۱۲ درصد کروم‌دار جدید در سال‌ ۱۹۸۰ساخته‌ شده‌ بود. در برنامه‌ COST، ریخته‌گری‌ پیشرفته‌، مطالعه‌ شده‌ و با اضافه‌کردن‌ کمی‌ کربن‌ و یک‌ درصد تنگستن‌ به‌ این‌گونه‌ فولادها، آلیاژ خوبی‌ به‌دست‌ آمده‌ است‌.این‌ خانواده‌ از فولادها را باید طوری‌ اصلاح‌کرد که‌ قابلیت‌ ریخته‌گری‌ و جوشکاری‌ خوبی‌داشته‌ باشند و عملیات‌ سخت‌سازی‌ این‌ گونه ‌قطعات‌ ضخیم‌، بهتر انجام‌ شود. آلیاژهای ‌بررسی‌ شده‌ در COST(با یک‌ درصدتنگستن‌) مقاومت‌ گسیختگی‌ خوبی‌ درزمانهای‌ کوتاه‌ از خود نشان‌ داده‌اند، ولی‌ در زمانهای‌ طولانی‌ این‌ طور نیست‌. جوشکاری‌ راحت‌تر فولادهای‌ ۹CrMo% قدیمی‌ و زیادبودن‌ مقاومت‌ گسیختگی‌ بلند مدت‌ آنهاباعث‌ شده‌ که‌ جک‌آلستوم‌ از این‌ فولادهای‌آلیاژی‌ برای‌ قطعات‌ ریخته‌گری‌ خود استفاده ‌کند.
برای‌ جوشکاری‌ قطعات‌ ریخته‌ شده‌ درعملیات‌ بهسازی‌ و جوشکاری‌ متعلقات‌ (مثل‌رابطهای‌ بخار ورودی‌ و خروجی‌) به‌ روش‌جوشکاری‌ با خصوصیات‌ مطلوب‌، نیاز است‌.برای‌ جوشکاری‌ فولاد۹CrMo% به‌ یک‌ الکترود مناسب‌ نیاز داریم‌. اگرچه‌ این‌ آلیاژ به‌خوبی‌، جوشکاری‌ می‌شود، ولی‌ ترکیبات‌بعضی‌ از الکترودهای‌ موجود، خواص‌ خزشی‌ را ضعیف‌ می‌کند. در جک‌آلستوم‌ سعی‌ شده‌ که‌با استفاده‌ از الکترودهای‌ سازگار، خواص‌خزشی‌ حفظ شود.

تشخیص‌ و ارزیابی‌ سازندگان‌
قبل‌ از دادن‌ سفارشها برای‌ ساخت‌ اجزا بافولادهای‌ جدید ۹ تا ۱۲ درصد کروم‌دار لازم‌است‌ سازندگانی‌ انتخاب‌ شوند که‌ به‌ طورذاتی‌ در تولید محصولاتی‌ از این‌ نوع‌ مواد،توانایی‌ داشته‌ باشند. تا سال‌ ۱۹۹۳ تجربیات ‌محدودی‌ در آهنگری‌ قطعات‌ بزرگ‌ وریخته‌گری‌ با این‌ نوع‌ فولادهای‌ جدید وجودداشت‌.
برای‌ قطعات‌ حساس‌، مثل‌ روتور وقطعات‌ ریخته‌گری‌ تحت‌ فشار، جک‌ آلستوم ‌به‌ سازندگانی‌ احتیاج‌ داشت‌ که‌ کاملا واجدشرایط باشند. مسلما با توجه‌ به‌ تجربیات‌قبلی‌ سازندگان‌ در ساخت‌ قطعات‌ با این‌ نوع ‌فولادهای‌ جدید، می‌توان‌ بهترین‌ سازنده‌ راانتخاب‌ کرد ولی‌ چنین‌ تجربیاتی‌ وجودنداشت‌. برای‌ ارزیابی‌ یک‌ سازنده‌ خوب‌ به‌مواردی‌ توجه‌ شده‌ است‌ که‌ عبارتند از:
-تجربیات‌ قبلی‌ در تولید اجزای‌ مشابه‌ با آلیاژمورد نظر
-تجربیات‌ قبلی‌ در تولید اجزای‌ مورد نظر بامواد مشابه‌
-قراردادهای‌ قبلی‌ با جک‌آلستوم‌
-کارشناسی‌ فنی‌ .
برای‌ آخرین‌ مورد، می‌توان‌ با یک‌سفارش‌ مشروط به‌ سازنده‌، آزمون‌ تعیین‌صلاحیت‌ را نیز موازی‌ با ساخت‌ قطعه‌ اصلی‌انجام‌ داد. بر مبنای‌ پاسخ‌ به‌ پرسشنامه‌هایی‌که‌ قبلا بین‌ سازندگان‌، توزیع‌ شده‌ بود، تعدادی‌ از آنها برای‌ مصاحبه‌های‌ فنی‌ بعدی‌انتخاب‌ شدند.
روتور: برای‌ اطمینان‌ از صلاحیت‌ سازنده‌ درساخت‌ روتور، مواردی‌ انجام‌ شد شامل‌:
-آهنگری‌ یک‌ تکه‌ آزمایشی‌ از روتور اصلی‌ولی‌ جدا از آن‌
-آهنگری‌ یک‌ تکه‌ آزمایشی‌ از روتور اصلی‌ولی‌ همراه‌ آن‌
-آهنگری‌ یک‌ قطعه‌ با طول‌ بیشتر از روتوراصلی‌ و انجام‌ آزمایشهای‌ خواص‌ خط مرکزی‌(مقدار ماده‌ اضافی‌ در طی‌ عملیات‌ماشین‌کاری‌ انتهای‌ شافت‌ برداشته‌ می‌شود).
استفاده‌ از آلیاژی‌ با بیشتر از سه‌ درصدکروم‌ برای‌ یاتاقانها در توربین‌ بخار، پدیده‌سایش‌ را ایجاد می‌کند. این‌ مشکل‌ باجایگذاری‌ سطح‌ یاتاقانها با ماده‌ای‌ حاوی‌درصد کمتری‌ کروم‌ (کمتر از مقدار بحرانی‌)رفع‌ می‌شود. برای‌ حفاظت‌ بیشتر از روکش‌جوشی‌ استفاده‌ شده‌ است‌.
قطعات‌ ریخته‌گری‌: با بررسی‌ پرسشنامه‌هامعلوم‌ شد که‌ تعدادی‌ از کارخانه‌های‌ریخته‌گری‌، تجربیات‌ محدودی‌ درریخته‌گری‌ فولادهای‌ ۹CrMo% داشته‌اند.ولی‌ این‌ سازندگان‌ درک‌ درستی‌ از اختلاف‌بین‌ فولادهای‌ حاوی‌ کروم‌ زیاد با فولادهای‌کم‌ عیار ساده‌ کربنی‌ نداشتند، به‌ خصوص‌ در طراحی‌ قالب‌، حد مجاز انقباض‌ و کار با ماسه‌،بعضی‌ از سازندگان‌ دیگر، تجربیات‌ بیشتری‌در تولید فولادهای‌ کروم‌دار داشتند و ازمشکلات‌، آگاه‌ بودند. از سازندگان‌ دیگری‌ که‌تجربه‌ قبلی‌ در ریخته‌گری‌ با این‌ مواد را نداشته‌ ولی‌ توانایی‌ ساخت‌ قطعات‌ بزرگ‌ رادارند، آزمونهایی‌ انجام‌ گرفت‌ تا عواملی‌ مثل‌عملیات‌ حرارتی‌، خواص‌ مورد نظر و عملیات‌ جوشکاری‌ ارزیابی‌ شود.
تعداد زیادی‌ از قطعات‌ ریخته‌گری‌، کمتراز دو تن‌، وزن‌ دارند و باید کیفیت‌ جوشکاری ‌در کارخانه‌های‌ مورد نظر را بررسی‌ کرد.هزینه‌ این‌ بررسی‌، بخش‌ مهمی‌ ازهزینه‌های‌ ریخته‌گری‌ است‌. بنابراین‌ ریخته‌گران‌ قطعات‌ بزرگ‌ به‌ ساخت‌ قطعات‌کوچکتر تشویق‌ شده‌اند.هزینه‌ بررسیهای‌کیفی‌ جوشکاری‌ در قطعات‌ بزرگ‌، به‌ قطعات‌کوچکتر، اختصاص‌ پیدا کرد. سپس‌ قطعات‌کوچکتر به‌ صورت‌ گروهی‌، تشکیل‌ قطعه‌بزرگی‌ را داده‌ و در نتیجه‌ در هزینه‌های‌بررسی‌ کیفی‌، صرفه‌جویی‌ زیادی‌ انجام‌ شده ‌است‌.

تهیه‌ مواد
روتور:برای‌ ساخت‌ روتورهای‌ مورد نیاز،HP/IP وVHP (فشار متوسط/ فشار زیاد وفشار خیلی‌ زیاد)، با کارخانه‌های‌ انگلیسی‌،ژاپنی‌ و اتریشی‌ قرارداد بسته‌ شد. کارخانه‌انگلیسی‌ یکی‌ از همکاران‌ برنامه‌ تحقیقاتی‌COST بود، از این‌ رو به‌ غیر از بررسی‌ کیفیت‌عمل‌ جوش‌ روکشی‌، به‌ هیچ‌ آزمون‌ دیگری‌برای‌ آهنگری‌ روتور مورد نظر، نیاز نبود. برای ‌کارخانه‌های‌ ژاپنی‌ و اتریشی‌ انتخاب‌ شده‌،آزمونهای‌ تعیین‌ کیفیت‌ انجام‌ شد تا به‌ وسیله‌بررسیهای‌ مخرب‌، خواص‌ مکانیکی‌ در محلهای‌ مختلف‌ جسم‌ آهنگری‌ شده‌ وروکش‌ جوشی‌ در محل‌ یاتاقانها تایید شود.
در ساخت‌ روتور، بدون‌ توجه‌ به‌ آلیاژ،موارد مهمی‌ را باید در نظر گرفت‌ که‌ عبارتنداز:
-ساخت‌ فولاد و طراحی‌ شمش‌
-کنترل‌ فرایند آهنگری‌
-عملیات‌ حرارتی‌
-بررسیهای‌ غیر مخرب‌.
چون‌ کروم‌ زیادی‌ در ماده‌ وجود دارد، بایدفرایند ساخت‌ فولاد به‌ دقت‌ کنترل‌ شود تا ازاکسیداسیون‌ ماده‌ و وجود عیب‌ در قطعه‌آهنگری‌ شده‌ نهایی‌ جلوگیری‌ شود. برای‌اجتناب‌ از اکسیداسیون‌ دوباره‌ فولاد، شمش‌ریزی‌ با حفاظت‌ آرگون‌ انجام‌ شد. کروم‌زیاد و وجود عناصر دیگر در فولاد باعث‌ تجمع‌ناخالصیها در طی‌ انجماد شمش‌ شده‌ که‌خواص‌ نامطلوبی‌ را در آهنگری‌ نهایی‌ ایجادمی‌کند. با طراحی‌ مناسب‌ شمش‌، ذوب‌ دوباره‌سرباره‌ها برای‌ تغذیه‌ قالب‌ و انجماد مناسب‌شمش‌ می‌توان‌ این‌ اثرات‌ را کاهش‌ داد.
ثابت‌ شده‌ که‌ ترک‌ خوردگی‌ فولاد ۹ تا ۱۲درصد کروم‌دار وقتی‌ رخ‌ می‌دهد که‌ کرنش‌اضافی‌ در یکی‌ از عملیات‌ آهنگری‌، اعمال‌شود. لازم‌ است‌ که‌ تعداد عملیات‌ آهنگری‌برای‌ تغییر شکل‌ کلی‌، افزایش‌ یابد. تحکیم‌ و کنترل‌ ساختارها با تعداد بیشتر مراحل‌آهنگری‌ باعث‌ می‌شود که‌ ماده‌، بازیافت‌ شده‌و برای‌ کرنشهای‌ بعدی‌ در مراحل‌ آهنگری‌آماده‌ شود.
بررسیهای‌ غیر مخرب‌ دقیقی‌ روی‌ روتورآهنگری‌ شده‌ انجام‌ می‌شود تا عیبهای ‌باقی‌مانده‌ از عملیات‌ آهنگری‌ در طی‌ کارروتور زیادتر نشود. توانایی‌ اولتراسون‌ برای‌آشکار کردن‌ عیبها به‌ ساختار ماده‌ بستگی‌دارد. فولادهای‌ حاوی‌ کروم‌ زیاد، شفافیت‌(قابلیت‌ عبور) کمتری‌ در برابر اولتراسون‌دارند. قابلیت‌ نفوذ اولتراسون‌ با افزایش‌ضخامت‌ قطعه‌، کمتر می‌شود. بنابراین‌ مهم‌است‌ که‌ ساختار ماده‌ برای‌ بررسیهای‌اولتراسون‌ بهینه‌ شود.
عملیات‌ حرارتی‌، یکی‌ از فرایندهای‌مهم‌ در کنترل‌ ساختار ماده‌ است‌. علاوه‌ برکیفیت‌ عملیات‌ حرارتی‌ که‌ خواص‌ مکانیکی‌مطلوبی‌ را ایجاد می‌کند، کاربرد عملیات‌تابکاری‌ (آنیل‌ کردن‌)، که‌ باعث‌ ساختارحساس‌ به‌ عملیات‌ حرارتی‌ می‌شود نیز مهم‌است‌. جک‌آلستوم‌ حداکثر اندازه‌ عیب‌ آشکارشده‌ توسط روش‌ FBHE را mm 1/6 در نظر گرفته‌ است‌.
روکش‌ جوشی‌ در محل‌ یاتاقانها با روش‌جوشکاری‌ با الکترود شناور انجام‌ شده‌ است‌.بنابر طبیعت‌ فرایند جوشکاری‌، ممکن‌ است‌عیبهایی‌ به‌ روتور وارد شود که‌ برای‌محصولات‌ آهنگری‌ شده‌، مطلوب‌ نیست‌. شرایط کار نیز چنین‌ عیبهایی‌ را ایجاد می‌کند.بررسیهای‌ اولتراسون‌ در محل‌ یاتاقانها بااستفاده‌ از روش‌ موج‌ برشی‌ انجام‌ شده‌ است‌.بعضی‌ از روکشهای‌ قرار داده‌ شده‌ در محل‌یاتاقانها که‌ غیر قابل‌ قبول‌ تشخیص‌ داده‌شده‌اند، بیرون‌ آورده‌ و حفره‌های‌ ایجاد شده‌،با عملیات‌ جوشکاری‌ بعدی‌ تعمیر می‌شود.
ضرایب‌ انبساط حرارتی‌ روکش‌ در محل‌یاتاقانها (فولاد کمتر از دو درصد کروم‌) و ماده‌اصلی‌ روتور به‌ قدر کافی‌ اختلاف‌ دارند تاتنشهای‌ کششی‌ در روکش‌ زیاد شود. بعد ازکامل‌ شدن‌ روکش‌، محیط جوش‌ داده‌ شده‌ رادر ۶۲۰ تا ۶۴۰ درجه‌ سانتی‌گراد عملیات‌حرارتی‌ می‌دهند تا از تنشهای‌ ناشی‌ ازجوشکاری‌ رهایی‌ یابد. انبساط روکش‌ و روتوربین‌ دمای‌ تنش‌گیری‌ و محیط باعث‌ ایجادتنشهای‌ کششی‌ در روکش‌ می‌شود. این‌ اثر رامی‌توان‌ با نورد سرد سطح‌ یاتاقان‌، کم‌ کرد وهرگونه‌ کاهش‌ در مقاومت‌ خستگی‌ جسم‌ را،که‌ بر اثر تنش‌ کششی‌ زیاد ایجاد شده‌، از بین‌برد.
ریخته‌گری‌: ۴۰ قطعه‌ ریخته‌گری‌ شده‌حساس‌ و ۴۰ قطعه‌ معمولی‌ دیگر از جنس‌فولاد۹CrMo% نیاز بود که‌ توسطکارخانه‌هایی‌ در انگلستان‌، ایتالیا، فرانسه‌،اتریش‌ و آلمان‌ انجام‌ شد. عوامل‌ مهم‌ درریخته‌گری‌ عبارتند از:
-ساخت‌ فولاد
-طراحی‌ شمش‌ و ماسه‌
-روش‌ جوشکاری‌
-میزان‌ جوش‌ تعمیراتی‌ .
برای‌ حداقل‌ کردن‌ پارگی‌ داغ‌ در حین‌ انجماد،باید رویه‌ ساخت‌ فولاد طوری‌ باشد که‌ سولفورکمی‌ ایجاد کند.
همچنین‌ تزریق‌ به‌ موقع‌ نیتروژن‌ از ایجادگازها در طی‌ انجماد، جلوگیری‌ می‌کند.
حد انقباض‌ قالب‌ باید طوری‌ باشد که‌مشخصه‌های‌ انبساط حرارتی‌ به‌ خوبی‌ برقرارشود. از ماسه‌های‌ کرومیتی‌ دیرگداز استفاده‌شده‌ و قسمتهایی‌ از قالب‌ که‌ در تماس‌ با ماده‌مذاب‌ است‌ با رنگ‌ زیرکونیا پرداخت‌ شده‌است‌.
مشکل‌ مهمی‌ در فرایند ریخته‌گری‌ رخ‌ نداده‌ و به‌ خواص‌ مورد نظر، حتی‌ درضخیم‌ترین‌ قسمتها نیز، رسیده‌ایم‌.
همه‌ کارخانه‌ها باید اصلاح‌ روشهای‌جوشکاری‌ را بر عهده‌ می‌گرفتند تا کیفیت‌ مورد نیاز در جوشهای‌ تعمیراتی‌ و ساختمانی‌برقرار شود. این‌ کار نیز توسط کارخانه‌های‌مربوط انجام‌ شد.
بررسیهای‌ غیر مخرب‌ مرسوم‌ (بازبینی‌ باذرات‌ مغناطیسی‌ و بررسی‌ اولتراسون‌) برای‌ارزیابی‌ قطعات‌ ریخته‌گری‌ شده‌ بکار رفت‌.بررسی‌ اولتراسون‌ با روشهای‌ موج‌ فشاری‌ وبرشی‌ برای‌ آشکار کردن‌ عیبهای‌ چروکی‌ وپارگی‌ داغ‌ استفاده‌ شده‌ است‌.عیوب‌ به‌ وجودآمده‌ برطرف‌ و اصلاح‌ حفره‌های‌ ایجاد شده‌ به‌جوشهای‌ تعمیراتی‌ بعدی‌ موکول‌ شده‌ است‌.میزان‌ جوشهای‌ تعمیراتی‌ برای‌ قطعات‌ریخته‌ شده‌ با فولاد۹CrMo% در جدول‌ (۴)آمده‌ است‌. افزایش‌ نسبتٹ کمی‌ در میزان‌جوشهای‌ تعمیراتی‌ دیده‌ می‌شود که‌ مربوط به‌کارخانه‌هایی‌ است‌ که‌ تجربه‌ کمتری‌ در ریخته‌گری‌ با فولادهای‌ ۹CrMo% داشته‌اند.
آهنگری‌ عمومی‌، حلقه‌ها و صفحات‌ نوردشده‌: رابطهای‌ بخار و قطعات‌ داخلی‌ شیر باآهنگری‌ معمولی‌ ساخته‌ می‌شوند برای‌ساخت‌ دیافراگم‌ نیز از نورد استفاده‌ می‌شود.تمام‌ این‌ فرایندهای‌ آهنگری‌ در اروپا(انگلستان‌، ایتالیا و فرانسه‌) انجام‌ شده‌ است‌.فولاد ۹CrMo% اصلاح‌ شده‌ که‌ برای‌ این‌قطعات‌ انتخاب‌ شده‌ به‌ عنوان‌ مواد اصلی‌ درلوله‌ها کاربرد زیادی‌ دارد. مشکل‌ خاصی‌ درتهیه‌ این‌ مواد به‌ صورت‌ شمش‌، یا قطعات‌نیمه‌ آهنگری‌ شده‌، برای‌ سازندگان‌ وجودندارد. این‌ آلیاژ هیچ‌ مشکلی‌ را در فرایندهای‌کارگرم‌ (آهنگری‌ و نورد) ایجاد نمی‌کند.
رابطها یا اتصالات‌ لوله‌های‌ بخار: برای‌ساخت‌ محفظه‌ بخار از فولاد ۹CrMo%اصلاح‌ شده‌ و برای‌ سیلندر خارجی‌ ازفولادهای‌ کم‌ عیار استفاده‌ می‌شود. ارتباطفولاد کم‌ عیار با ۹CrMo% مشکلاتی‌ راایجاد می‌کند. اتصال‌ آلیاژهای‌ غیرمشابه‌مسائلی‌ را ایجاد می‌کند که‌ ناشی‌ از اختلاف ‌خواص‌ مکانیکی‌ و اختلاف‌ در عملیات‌حرارتی‌ است‌ و اختلاف‌ غلظت‌ باعث‌نقل‌مکان‌ کربن‌ می‌شود. به‌ دلیل‌ عملیات‌حرارتی‌ متفاوت‌ این‌ دو ماده‌، دمای‌جوشکاری‌، فرق‌ کرده‌ و استحکام‌ قطعات‌ریخته‌گری‌ شده‌ کمتر از نیازهای‌ طراحی‌می‌شود. برای‌ حل‌ این‌ مشکل‌ از یک‌ قطعه ‌واسطه‌ بین‌ قطعات‌ فولادی‌ کم‌ عیار با قطعات‌آهنگری‌ شده‌ ۹CrMo% استفاده ‌می‌شود.
قطعه‌ واسطه‌ نخست‌ به‌ قطعه‌ آهنگری‌شده‌ ۹CrMo% جوش‌ داده‌ می‌شود و سپس‌تنشهای‌ ایجاد شده‌ در این‌ کار، گرفته‌می‌شود. برای‌ اجتناب‌ از تنش‌گیری‌ زیاد،قطعه‌ واسطه‌ طوری‌ تهیه‌ می‌شود که‌ دمای ‌تنش‌گیری‌ جوشها از دمای‌ تنش‌گیری‌ قطعه‌واسطه‌ بیشتر نباشد. قطعه‌ واسطه‌ با یک‌ فلزپرکننده‌ (فلز جوش‌) از فولاد کم‌ عیار، به‌قطعات‌ ریخته‌گری‌ شده‌ جوش‌ داده‌ می‌شود.تمام‌ تنش‌ ایجاد شده‌ در این‌ کار در دمای‌کمتری‌ نسبت‌ به‌ فولاد کم‌عیار، گرفته‌ می‌شودتا استحکام‌ قطعات‌ ریخته‌گری‌ کاهش‌ نیابد.
اجزای‌ شیر: برای‌ حفاظت‌ از فرسایش‌،سطوح‌ لغزش‌ اجزای‌ شیر با لایه‌ محافظی‌ پوشیده‌ شده‌ است‌. اجزا از قطعات‌ماشین‌کاری‌ شده‌ ۹CrMo% ساخته‌ شده‌ وحفاظت‌ سخت‌سازی‌ سطحی‌ کبالت‌ بکاررفته‌ است‌. روی‌ فولاد ۹CrMo% راحت‌تر ازفولادهای‌ پرکربن‌ می‌توان‌ عملیات‌ سخت‌سازی‌ سطحی‌ انجام‌ داد.

جمع‌ بندی‌
تجربه‌ جک‌آلستوم‌ و سازندگان‌ همکارآن‌ در ساخت‌ قطعات‌ با فولاد ۹ تا ۱۲ درصدکروم‌دار پیشرفته‌، موفقیت‌آمیز بود.اختلافهایی‌ در روند ساخت‌ قطعات‌ با این‌ نوع‌فولاد نسبت‌ به‌ فولادهای‌ کم‌ عیار وجود داردکه‌ این‌ اختلاف‌ شناخته‌ شد و عمل‌آوری‌قطعات‌ تغییر کرد. این‌ نوع‌ فولادها مشکلات‌خاصی‌ را در تولید ایجاد نمی‌کنند ولی‌ باید به‌کنترل‌ فنی‌ در همه‌ مراحل‌ ساخت‌، توجه‌داشت‌. ساخت‌ انواع‌ قطعات‌ آهنگری‌ و ریخته‌گری‌ شده‌ از فولادهای‌ ۹ تا ۱۲ درصدکروم‌دار و سوار کردن‌ آنها زیربنای‌ محکمی‌است‌ برای‌ آینده‌ که‌ با افزایش‌ دما و فشاربخار از این‌ خانواده‌ فولادها بیشتر استفاده‌می‌شود.ث

منابع‌
۱٫Taylor, M., Thornton, D.V., Exp-erience in the Manufacture of steamTurbine components in Advanced9-12% chromium steel. Internationalconference on Adv- anced steamPlant,PP.125-135,1997.
2.Thornton,D.V.,Vanstone, R.W.,Materials Development for Appli-cation in steam Turbines for fossilFired Plant. Materials Engineering inTurbines and Compressors, Newc-astle Upon Tune, April 1995.

ماهنامه صنعت برق

دیدگاه خود را بیان کنید

لطفا پیام خود را وارد نمایید
لطفا نام خود را در این قسمت وارد نمایید