استرس باقیمانده در UNS S31254 پس از پردازش و نحوه تسکین آن چیست؟

سلام! من به عنوان تأمین کننده UNS S31254 ، بعد از پردازش سؤالات زیادی در مورد استرس باقیمانده در این آلیاژ فوق العاده دوپر دریافت کرده ام. بنابراین ، من فکر کردم که می خواهم بنشینم و این وبلاگ را بنویسم تا آنچه را که می دانم به اشتراک بگذارم.

اول از همه ، بیایید در مورد UNS S31254 صحبت کنیم. این یک فولاد ضد زنگ فوق العاده آستنیتی با محتوای آلیاژ بالا است ، که به آن مقاومت در برابر خوردگی عالی ، به خصوص در محیط های غنی از کلرید می دهد. از آن در یک دسته از صنایع مانند فرآوری شیمیایی ، آب شیرین کن و نفت و گاز دریایی استفاده می شود. اما مانند هر فلز ، وقتی پردازش می شود ، می تواند با استرس باقیمانده به پایان برسد.

استرس باقیمانده چیست؟

استرس باقیمانده اساساً استرس است که پس از پردازش در یک ماده باقی مانده است. هنگامی که ما در مورد UNS S31254 صحبت می کنیم ، پردازش می تواند شامل مواردی مانند ماشینکاری ، جوشکاری یا عملیات حرارتی باشد. در طی این فرآیندها ، مواد نیروهای مختلف و تغییر دما را تجربه می کنند.

بیایید بگوییم ما در حال ماشینکاری UNS S31254 هستیم. ابزار برش فشار بر روی مواد اعمال می شود و این می تواند باعث تغییر شکل در سطح شود. ماده نزدیک سطح می خواهد به روشی خاص گسترش یابد یا منقبض شود ، اما ماده اساسی آن را محدود می کند. این نیروهای داخلی را در داخل مواد ایجاد می کند و این نیروها همان چیزی هستند که ما آن را استرس باقیمانده می نامیم.

به طور مشابه ، هنگامی که ما UNS S31254 را جوش دادیم ، گرما از فرآیند جوش باعث گسترش فلز می شود. همانطور که خنک می شود ، قرارداد می کند. اما خنک کننده در سراسر منطقه جوش داده شده و فلز پایه اطراف یکنواخت نیست. این خنک کننده ناهموار منجر به تفاوت در میزان انقباض می شود و باز هم ، استرس باقیمانده شکل می گیرد.

انواع استرس باقیمانده در UNS S31254

دو نوع اصلی استرس باقیمانده وجود دارد: کششی و فشاری.

استرس باقیمانده کششی مانند هنگام کشیدن باند لاستیکی است. این ماده را دراز می کند و می تواند بیشتر مستعد ترک خوردگی و خوردگی باشد. در UNS S31254 ، استرس باقیمانده کششی می تواند یک درد واقعی در گردن باشد. به عنوان مثال ، در یک مفصل جوش داده شده ، سطح بیرونی مهره جوش ممکن است استرس باقیمانده کششی داشته باشد. این می تواند خطر ترک خوردگی استرس را افزایش دهد ، که این یک نگرانی اساسی در برنامه هایی است که آلیاژ در معرض محیط های خورنده قرار دارد.

از طرف دیگر ، استرس باقیمانده فشاری مانند فشردن اسفنج است. این ماده را به هم فشار می دهد. استرس فشاری در بعضی موارد در واقع می تواند مفید باشد. این می تواند به مقابله با نیروهای کششی خارجی و بهبود زندگی خستگی مواد کمک کند. به عنوان مثال ، اگر بتوانیم استرس باقیمانده فشاری را بر روی سطح یک مؤلفه UNS S31254 ماشینکاری معرفی کنیم ، می تواند این مؤلفه را در برابر ترک خوردگی تحت بارگذاری چرخه ای مقاوم تر کند.

نحوه تشخیص استرس باقیمانده در UNS S31254

چند روش برای تشخیص استرس باقیمانده در UNS S31254 وجود دارد. یک روش متداول روش حفاری سوراخ است. در این روش ، یک سوراخ کوچک به داخل مواد حفر می شود و آرامش استرس در اطراف سوراخ اندازه گیری می شود. سپس از تغییر استرس برای محاسبه استرس باقیمانده اصلی استفاده می شود.

روش دیگر پراش اشعه ایکس است. این روش از اشعه ایکس برای تجزیه و تحلیل ساختار کریستالی مواد استفاده می کند. هنگامی که استرس باقیمانده وجود دارد ، باعث تغییر در فاصله شبکه کریستال ها می شود. با اندازه گیری این تغییرات ، می توانیم بزرگی و جهت استرس باقیمانده را تعیین کنیم.

چرا ما باید استرس باقیمانده را در UNS S31254 تسکین دهیم؟

همانطور که قبلاً نیز اشاره کردم ، استرس باقیمانده می تواند تأثیرات منفی بر UNS S31254 داشته باشد. استرس باقیمانده کششی می تواند منجر به ترک خوردگی استرس شود ، که می تواند به طور جدی یکپارچگی مؤلفه را به خطر بیاندازد. همچنین می تواند عمر خستگی مواد را کاهش دهد ، به این معنی که این مؤلفه در زیر بارگذاری مکرر زودتر شکست می خورد.

در صنایعی که ایمنی و قابلیت اطمینان مانند صنعت نفت و گاز بسیار مهم هستند ، هرگونه عدم موفقیت در یک مؤلفه UNS S31254 می تواند عواقب فاجعه بار داشته باشد. بنابراین ، تسکین استرس باقیمانده برای اطمینان از عملکرد و ایمنی طولانی مدت اجزای ساخته شده از این آلیاژ ضروری است.

نحوه تسکین استرس باقیمانده در UNS S31254

عملیات حرارتی

یکی از متداول ترین روش های تسکین استرس باقیمانده در UNS S31254 از طریق عملیات حرارتی است. این شامل گرم کردن مواد به دمای خاص و سپس نگه داشتن آن در آن دما برای مدت معینی قبل از خنک شدن آهسته آن است.

برای UNS S31254 ، یک عملیات حرارتی معمولی برای تسکین استرس ممکن است شامل گرم کردن مواد به حدود 550 - 650 درجه سانتیگراد (1022 - 1202 درجه فارنهایت) باشد و آن را برای چند ساعت نگه دارد. درجه حرارت بالا به اتمهای موجود در مواد اجازه می دهد تا آزادتر حرکت کنند و این به تسکین استرس داخلی کمک می کند. خنک کننده آهسته برای جلوگیری از تشکیل استرس باقیمانده جدید در طی فرآیند خنک کننده مهم است.

روش های مکانیکی

از روشهای مکانیکی نیز می توان برای تسکین استرس باقیمانده استفاده کرد. یکی از این روشها ، شلیک کردن است. در لایه برداری شات ، ذرات کروی کوچک با سرعت بالا بر روی سطح مؤلفه UNS S31254 شلیک می شوند. تأثیر ذرات باعث تغییر شکل پلاستیک در سطح می شود که استرس باقیمانده فشاری را معرفی می کند. این استرس فشاری می تواند استرس باقیمانده کششی موجود را خنثی کرده و مقاومت خستگی مواد را بهبود بخشد.

روش مکانیکی دیگر تسکین استرس ارتعاش است. در این روش ، مؤلفه در معرض ارتعاشات کنترل شده قرار می گیرد. ارتعاشات باعث می شود که مواد دچار تغییر شکل الاستیک و پلاستیک کوچک شوند که به توزیع مجدد استرس باقیمانده و کاهش میزان آن کمک می کند.

مقایسه با سایر فولادهای ضد زنگ

همیشه مقایسه UNS S31254 با سایر فولادهای ضد زنگ در هنگام استرس باقیمانده ، همیشه جالب است. به عنوان مثال ،فولاد ضد زنگ 316h / UNS 31609 / 1.4919یک فولاد ضد زنگ آستنیتی رایج است. این ماده در مقایسه با UNS S31254 از آلیاژ کمتری برخوردار است ، به این معنی که ممکن است در برابر خوردگی مقاومت کمتری داشته باشد اما ممکن است ویژگی های استرس باقیمانده متفاوتی نیز داشته باشد. پارامترهای عملیات حرارتی و پردازش برای تسکین استرس باقیمانده در 316H ممکن است با مواردی که برای UNS S31254 متفاوت است متفاوت باشد.

فولاد ضد زنگ 321 / UNS S32100 / 1.4541حاوی تیتانیوم است که به تثبیت فولاد در برابر بارش کاربید در هنگام جوشکاری کمک می کند. این می تواند در شکل گیری و تسکین استرس باقیمانده در مفاصل جوش داده شده در مقایسه با UNS S31254 تأثیر بگذارد.

فولاد ضد زنگ 317 / UNS S31700 / 1.4449محتوای مولیبدن بالاتری نسبت به 316H دارد که به آن مقاومت در برابر خوردگی بهتر می دهد. اما دوباره ، پردازش و رفتار استرس باقیمانده ممکن است با UNS S31254 متفاوت باشد.

پایان

استرس باقیمانده در UNS S31254 پس از پردازش یک چیز واقعی است و می تواند تأثیر قابل توجهی در عملکرد و دوام اجزای ساخته شده از این آلیاژ داشته باشد. اما خبر خوب این است که روش هایی برای تشخیص و تسکین این استرس وجود دارد. چه از طریق عملیات حرارتی ، روش های مکانیکی یا ترکیبی از هر دو ، می توانیم قدم برداریم تا اطمینان حاصل شود که مؤلفه های UNS S31254 که ما آنها را تأمین می کنیم در بهترین حالت ممکن هستند.

اگر در بازار UNS S31254 با کیفیت بالا هستید یا در مورد استرس باقیمانده یا نحوه پردازش این آلیاژ سؤالی دارید ، از دستیابی به آن دریغ نکنید. ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم تا از این ماده شگفت انگیز بیشترین بهره را ببرید. بیایید یک گپ بزنیم و ببینیم که چگونه می توانیم با هم کار کنیم تا نیازهای خاص شما را برآورده کنیم.

منابع

• کتاب راهنمای ASM جلد 4: درمان با گرما
• چاپ دفترچه راهنمای فلزات ، چاپ 3
• مقالات تحقیقاتی در مورد استرس باقیمانده در فولادهای ضد زنگ از مجلات مختلف دانشگاهی.