Augu ugunsgrēks apdedzina titāna siltummaiņa ārpusi. Šķiet, ka caurules ir strukturāli neskartas, taču uz to virsmas ir notikušas slēptas metalurģiskas izmaiņas: skābeklis ir izkliedēts karstajā metālā, veidojot cietu, trauslu alfa{1}}apvalka slāni, kas kā saplaisājusi olas čaumala atrodas virs nekustīgā-kaļamā iekšpuses. Siltummainis var vizuāli izturēt ugunsgrēku, taču vēlāk palaišanas laikā, kad spiediens un termiskais cikls atgriežas, tas neizdodas.
Izaicinājums paralfa korpusa titāna apmaiņas caurules ugunsgrēka noteikšanair tādu bojājumu identificēšana, kurus nevar droši pamanīt tikai ar parasto vizuālo pārbaudi. Ugunsgrēks atstāj metalurģisku rētu, kas neatgriezeniski maina titāna virsmas ķīmisko sastāvu un mehānisko uzvedību.
Kas ir titāna alfa{0}}case?
Alfa{0}}tas ir ar skābekli-bagātināts virsmas slānis, kas veidojas, kad titāns tiek pakļauts paaugstinātai gaisa temperatūrai.
Titānam ir lieliska izturība pret koroziju normālos ekspluatācijas apstākļos, jo tas dabiski veido plānu aizsargājošu oksīda plēvi. Tomēr pietiekami augstā temperatūrā skābekļa difūzija dramatiski paātrinās.
Kad tas ir uzkarsēts aptuveni virs:
500∘C500^\\apmēram C500∘C
titāns kļūst ļoti reaģējošs ar atmosfēras skābekli.
Skābeklis iekļūst zem oksīda skalas un izšķīst metāla virsmā, stabilizējot titāna alfa-fāzi un izveidojot sacietējušu trauslu zonu.
Kāpēc uguns iedarbība rada nopietnus bojājumus
Iekārtas ugunsgrēka laikā siltummaiņa caurules var saskarties ar tiešu liesmu vai starojuma sildīšanu vairākas minūtes vai ilgāk.
Pat ja caurules nav redzami kūst vai deformētas, paaugstināta virsmas temperatūra var būtiski mainīt materiāla metalurģiju.
Skābekļa difūzija caurules virsmā
Augstā temperatūrā skābekļa atomi migrē titāna režģī un veido cietu -šķīdumā cietinātu slāni netālu no virsmas.
Šis process ir:
Atkarīgs no laika
Atkarīgs no temperatūras
Augstākā temperatūrā strauji paātrinās
Pat īsa ekspozīcija iepriekš:
600∘C600^\\apmēram C600∘C
var radīt dziļu un kaitīgu alfa{0}}kastes slāni.
Jo ilgāka iedarbība un augstāka temperatūra, jo biezāks un trauslāks kļūst skartais reģions.
Kāpēc Alpha{0}}lieta ir bīstama
Galvenās briesmas rada ar skābekli{0}}bagātinātā slāņa ārkārtējais trauslums.
Lai gan pamatā esošā titāna caurules siena var palikt relatīvi elastīga, sacietējusī virsma stresa apstākļos uzvedas ļoti atšķirīgi.
Trausla virsma virs kaļamā kodola
Alfa{0}}piemērotajam slānim ir:
Augsta cietība
Samazināta elastība
Zema lūzuma izturība
Slikta noguruma izturība
Turpmākās darbības laikā trauslais virsmas slānis var saplaisāt, ja tiek pakļauts:
Spiediena svārstības
Termiskā izplešanās
Vibrācija
Startēšanas pārejas
Diferenciālais stress
Kad sākas plaisāšana, bojātā virsma var izplatīties atlikušajā caurules sieniņā, galu galā izraisot noplūdi.
Tāpēc siltummainis var šķist izmantojams uzreiz pēc ugunsgrēka, bet negaidīti sabojāties atkārtotas ekspluatācijas laikā.
Vizuālā pārbaude vien nav uzticama
Viens no bīstamākajiem ugunsgrēka{0}}bojāta titāna aspektiem ir tas, ka var veidoties spēcīga alfa{1} apvalka veidošanās pat tad, ja caurules ārpuse šķiet gandrīz neskarta.
Iespējamās redzamās norādes ietver:
Virsmas krāsas maiņa
Oksīda mērogošana
Zilgana vai pelēka krāsa
Matēta virsmas tekstūra
Tomēr šie indikatori nevar ticami mērīt skābekļa iespiešanās dziļumu vai smagumu.
Precīzai diagnozei nepieciešama metalurģiskā izmeklēšana.
Kā tiek atklāts alfa{0}}gadījums
Standarta pieejaalfa korpusa titāna apmaiņas caurules ugunsgrēka noteikšanaietver reprezentatīvu cauruļu paraugu destruktīvu metalurģisku testēšanu.
1. darbība. Noņemiet parauga sadaļu
Laboratorijas novērtēšanai tiek izgriezts īss caurules segments{0}}no uguns iedarbības zonas.
Paraugu ņemšanas vietas parasti izvēlas no:
Augstākās siltuma iedarbības zonas
Vietas pie redzamas krāsas maiņas
Reģioni, kas ir vistuvāk liesmas iedarbībai
Augšējās siltummaiņa virsmas, kas pakļautas starojuma siltumam
2. darbība. Uzstādiet un nopulējiet paraugu
Caurules paraugs ir ievietots sveķos un rūpīgi pulēts, lai atklātu tīru šķērsgriezuma virsmu.
Pareiza pulēšana ir svarīga, jo alfa{0}}korpusa biezums var būt tikai milimetra daļa.
3. solis: mikroskopiskā izmeklēšana
Metalogrāfiskajā pārbaudē alfa{0}}gadījums parādās šādi:
Spilgti balta virsmas josla
Ārējais slānis bez iezīmēm
Izteikta robežzona
Krasi atšķirīga mikrostruktūra
Ar skābekli{0}}bagātinātais reģions acīmredzami kontrastē ar pamatā esošo kaļamā titāna mikrostruktūru.
Uguns atstāj metalurģisku rētu, kas kļūst skaidri redzama tikai zem mikroskopa.
Mikrocietības pārbaude apstiprina bojājumus
Mikroskopija vien bieži tiek papildināta ar mikrocietības pārbaudi.
Cietības gradienta mērīšana
Mikrocietības ievilkšanas ierīce mēra cietību pakāpeniskā dziļumā no caurules virsmas uz iekšu.
Alfa{0}}reģions parasti parāda:
Virsmā asa cietības virsotne
Pakāpeniska cietības samazināšana ar dziļumu
Pāreja atpakaļ uz parasto pamatmetāla-cietību
Šis cietības gradients apstiprina skābekļa difūziju un palīdz novērtēt trausluma smagumu.
Sacietējušais slānis bieži stiepjas dziļāk, nekā paredzēts, pamatojoties tikai uz virsmas izskatu.
Kāpēc cauruli nevar salabot
Kad ir izveidots alfa{0}}gadījums, siltummaiņa caurulēm nepastāv praktiska lauka remonta metode.
Izņemšana nav iespējama
Teorētiski trauslo virsmu var apstrādāt vai ķīmiski noņemt. Praksē tas rada nopietnas problēmas.
Bojātā slāņa noņemšana:
Samaziniet sienu biezumu
Zemāka spiediena ierobežošanas spēja
Pārkāpt minimālās konstrukcijas biezuma prasības
Iespējami jauni virsmas defekti
Siltummaiņa caurules parasti ir plānas{0}}sienu sastāvdaļas ar ierobežotu korozijas pielaidi vai apstrādes rezervi.
Tā rezultātā jebkura caurule, kurā ir apstiprināts alfa{0}}korpusa bojājums, ir pilnībā jānomaina.
Pēc{0}}ugunsgrēka metalurģiskā novērtējuma nozīme
Pēc ugunsgrēka titāna aprīkojuma novērtēšanai nepietiek tikai ar spiediena pārbaudi.
Hidrostatiskais tests var īslaicīgi izturēt pat tad, ja alfa{0}}gadījums ir ļoti trausls.
Visaptverošā novērtējumā jāiekļauj:
| Pārbaudes metode | Mērķis |
|---|---|
| Vizuāla pārbaude | Identificējiet siltuma{0}}ietekmētās zonas |
| Metalogrāfiskā analīze | Noteikt alfa{0}}piemērojuma slāni |
| Mikrocietības pārbaude | Apstipriniet skābekļa trauslumu |
| Biezuma mērīšana | Pārbaudiet atlikušo sienas integritāti |
| Caurules nomaiņas novērtējums | Nosakiet drošu atgriešanos-pie-pakalpojuma darbības jomas |
Ja alfa{0}}korpusa bojājumi netiek identificēti, pēc restartēšanas var rasties aizkavēta katastrofāla noplūde.
Biežas smagu bojājumu vietas
Alfa{0}}gadījuma veidošanās parasti ir vissmagākā apgabalos, kur notiek:
Tieša liesmas iedarbība
Karstās gāzes uzkrāšanās
Slikta dzesēšanas gaisa plūsma
Pagarināta starojuma siltuma iedarbība
Cauruļu daļas, kas atrodas netālu no siltummaiņa apvalka ārpuses, bieži tiek ietekmētas smagāk nekā aizsargātie iekšējie reģioni.
Temperatūras gradienti ugunsgrēka laikā var arī radīt nevienmērīgus trausluma rakstus visā saišķī.
Secinājums
Titāna siltummaiņa caurules, kas pakļautas uguns iedarbībai, var nopietni bagātināties ar skābekli pie virsmas, veidojot trauslu alfa{0}}apvalka slāni, kas apdraud ilgtermiņa-mehānisko integritāti. Lai gan caurules var izskatīties vizuāli neskartas, skābekļa -izkliedētais apgabals uzvedas kā sacietējis apvalks, kam ir tendence plaisāt termiskās vai spiediena cikla ietekmē.
A Tā kā trauslo slāni nevar droši noņemt, nesamazinot sienas biezumu zem pieļaujamās robežas, skartās caurules ir pilnībā jānomaina.
Tāpēc pienācīgā titāna aprīkojuma pēc-ugunsgrēka novērtēšanā jāiekļauj metalurģiskā novērtēšana alfa-gadījuma veidošanās gadījumā — slēptam strukturālam slepkavam, kas var neatklāties, kamēr siltummainis nav atsākts ekspluatācijā. Uguns ne tikai sadedzina metāla virsmas; tas ķīmiski pārveido zem tiem esošo metālu.
