Odporne na zużycie kompozytowe rury stalowe są szeroko stosowane w takich gałęziach przemysłu, jak górnictwo, wytwarzanie energii, produkcja cementu i metalurgia,w przypadku gdy transport materiałów ścierających powoduje znaczne zużycie rurociągówRury te zazwyczaj składają się z zewnętrznej warstwy stalowej dla wytrzymałości konstrukcyjnej i wewnętrznej warstwy odpornej na zużycie, zaprojektowanej do odporności na ścieranie, erozję i korozję.Warstwa odporna na zużycie odgrywa kluczową rolę w wydłużaniu trwałości rur w trudnych warunkach eksploatacyjnychBadania te koncentrują się na badaniu stali stosowanej w warstwie zużycia złożonych rur stalowych, analizując skład materiału, właściwości mechaniczne i parametry wydajności.
Głównym celem niniejszego badania jest określenie odpowiednich klas stali do warstwy zużycia, ocena ich wydajności poprzez kluczowe parametry, takie jak twardość, wytrzymałość i odporność na zużycie,i przedstawić wyniki w uporządkowanym formacieBadania badają również wpływ elementów stopu i procesów obróbki cieplnej na charakterystykę stali odpornej na zużycie.Przedstawiona zostanie szczegółowa tabela parametrów podsumowująca właściwości różnych gatunków stali, a następnie dokładna analiza ich przydatności do zastosowań odpornych na zużycie.
Rury stalowe kompozytowe zaprojektowane do odporności na zużycie zazwyczaj składają się z dwóch lub więcej warstw: zewnętrznej warstwy konstrukcyjnej i wewnętrznej warstwy odpornej na zużycie.Powierzchnia zewnętrzna jest często wykonana ze stali węglowej lub stali o niskim stopniu stopu, aby zapewnić wytrzymałość mechaniczną i elastyczność, podczas gdy warstwa wewnętrzna, lub warstwa zużycia, jest zaprojektowana tak, aby była odporna na zużycie przez ścieranie, erozję, a czasami korozję.żelazo odlewane o wysokiej zawartości chromuW tym badaniu koncentruje się na warstwach zużycia na bazie stali ze względu na ich równowagę odporności na zużycie, wytrzymałości i opłacalności.
Warstwa zużycia musi wytrzymać ekstremalne warunki, takie jak obrażające działanie osadu węglowego, rud mineralnych lub klinku cementu.Tradycyjne rury ze stali węglowej szybko ulegają awarii w takich warunkach ze względu na ich ograniczoną twardość i odporność na zużycieW celu rozwiązania tego problemu opracowano stali odporne na zużycie o wysokiej twardości, dobrej wytrzymałości i odporności na uderzenia i zmęczenie.,molibdenu (Mo), wanadu (V) i niklu (Ni), aby zwiększyć ich właściwości.
Wybór stali odpornej na zużycie do wewnętrznej warstwy rur kompozytowych wiąże się z kompromisem między twardością a wytrzymałością.Wysoka twardość zwiększa odporność na ścieranie, ale może zmniejszyć wytrzymałośćZ drugiej strony, wysoka wytrzymałość zwiększa odporność na uderzenia, ale może zagrozić odporności na zużycie.Badanie to analizuje kilka gatunków stali w celu określenia ich przydatności do warstw zużycia, koncentrując się na ich składzie chemicznym, właściwościach mechanicznych i wydajności zużycia.
Wybór stali do warstwy zużycia rur kompozytowych zależy od kilku czynników, w tym środowiska pracy, rodzaju materiału ścierającego i kosztów.Często stosowane stali odporne na zużycie obejmują żelazo odlewane białe o wysokiej zawartości chromuKażdy z tych rodzajów ma swoje zalety i ograniczenia, które zostaną omówione poniżej.
Białego żelaza odlewanego o wysokiej zawartości chromu powszechnie stosowane w zastosowaniach odpornych na zużycie ze względu na jego doskonałą twardość i odporność na ścieranie.Wysoka zawartość chromu (zazwyczaj 15-30%) sprzyja tworzeniu się twardych węglowodorów chromu (typ M7C3) w matrycy martensytowej, co znacząco zwiększa odporność na zużycie, ale jego kruchość ogranicza jego zastosowanie w zastosowaniach wymagających dużych uderzeń.
Stal martensytowe są obróbane cieplnie w celu uzyskania całkowicie martensytowej mikrostruktury, która zapewnia wysoką twardość i odporność na zużycie.molibdenuStal martensytowa zapewnia lepszą równowagę twardości i wytrzymałości w porównaniu z żelazem wysokiej zawartości chromu,sprawiają, że nadają się do zastosowań o umiarkowanym wpływie.
Stalo bainickie charakteryzuje się bainicką mikrostrukturą, która oferuje połączenie wysokiej wytrzymałości, wytrzymałości i odporności na zużycie.Stal te są często stosowane w zastosowaniach wymagających odporności zarówno na ścieranie, jak i uderzeniaDodawanie elementów stopniowych, takich jak bor (B) i molibden, zwiększa tworzenie się bainitu podczas obróbki cieplnej.
W celu oceny przydatności różnych gatunków stali do warstwy zużycia rurociągów ze stali złożonej, uwzględniono kilka kluczowych parametrów, w tym skład chemiczny, twardość, wytrzymałość uderzeniową,i szybkość zużyciaParametry te zostały podsumowane w poniższej tabeli.
| Stopień stali | Skład chemiczny (%) | Twardość (HRC) | Wytrzymałość uderzeniowa (J/cm2) | Wskaźnik zużycia (mm3/N·m) | Obróbka cieplna |
|---|---|---|---|---|---|
| Żelazo odlewane o wysokiej wartości Cr (A) | C: 2.5, Cr: 25, Mo: 1.0, Si: 0.8 | 58 ¢62 | 5 ¢10 | 1.2 × 10−5 | Odlewany + hartowany |
| Stali martensytowych (B) | C: 0.4, Cr: 12, Mo: 0.5, V: 0.2 | 50 ¢55 | 20 ¢30 | 2.5 × 10−5 | Zgaszenie + hartowanie |
| Stal Bainitic (C) | C: 0.3, Cr: 3, Mo: 0.5, B: 0.003 | 45 ¢50 | 40 ¢50 | 3.0 × 10−5 | Ostrzeżenie |
| Stal niskospolowa (D) | C: 0.2, Cr: 1.5, Mn: 1.0 | 40 ¢45 | 60 ‰ 80 | 5.0 × 10−5 | Normalizacja |
Uwaga do parametrów tabeli
Żelazo odlewane o wysokiej zawartości chromu (oczel A) wykazuje najwyższą twardość wśród ocenianych materiałów, z zakresem HRC wynoszącym 58?? 62.Przypisuje się to obecności twardych węglowodorów M7C3 w matrycy martensytowejWskaźnik zużycia wynoszący 1,2 × 10−5 mm3/N·m jest najniższy, co wskazuje na doskonałą odporność na zużycie.co sprawia, że jest podatny na pęknięcie w warunkach dużego uderzeniaStal ta najlepiej nadaje się do zastosowań wymagających czystego ścierania, takich jak transportowanie drobnego popiołu węglowego lub śmieci cementowej, gdzie wpływ jest minimalny.
Stal martensytowa (Stała B) oferuje zrównoważone połączenie twardości (5055 HRC) i wytrzymałości uderzeniowej (2030 J/cm2).5 × 10−5 mm3/N·m jest wyższa niż w przypadku żeliwa o wysokiej zawartości chromu, ale nadal jest dopuszczalna do wielu zastosowańDodanie 12% chromu zwiększa odporność na korozję, natomiast molibden i wanad poprawiają twardość i odporność na zużycie.Stal ta nadaje się do zastosowań wymagających umiarkowanego uderzenia i ścierania, jak np. transport grubej rudy mineralnej.
Stal Bainitic (Stała C) zapewnia najlepszą wytrzymałość uderzeniową (4050 J/cm2) wśród oceniających się stali odpornych na zużycie, o twardości 4550 HRC.0 × 10−5 mm3/N·m jest wyższa niż w przypadku stali martensytycznejMikrostruktura bainityczna, osiągnięta poprzez austempering, zapewnia doskonałą odporność na zmęczenie i uderzenia.Ta stal jest idealna do zastosowań wymagających dużego uderzenia i umiarkowanego ścierania, np. rurociągi w eksploatacjach górniczych o dużych rozmiarach cząstek.
Stal o niskim stopniu stopu (Steel D) służy jako punkt odniesienia do porównania.Jednakże, jego wytrzymałość uderzeniowa (6080 J/cm2) jest najwyższa, co sprawia, że nadaje się do zastosowań, w których odporność na uderzenia jest kluczowa, ale odporność na zużycie jest mniejsza.Ta stal nie jest zazwyczaj stosowana do warstw zużycia, ale może służyć jako zewnętrzna warstwa konstrukcyjna w rurociągach złożonych.
Wydajność stali odpornej na zużycie jest silnie zależna od jej składu chemicznego i procesu obróbki cieplnej.
Elementy stopu odgrywają kluczową rolę w określeniu mikrostruktury i właściwości stali odpornej na zużycie.Chrom jest najważniejszym pierwiastkiem dla zwiększenia twardości i odporności na zużycie poprzez tworzenie węglowodorówW żeliwie odlewanej o wysokiej zawartości chromu (Steel A) zawartość chromu w wysokości 25% powoduje dużą ilościową frakcję węglowodorów M7C3, co przyczynia się do jej wyjątkowej odporności na zużycie.Molibden poprawia twardość i odporność na hartowanieW stali bainitycznej (Steel C) dodanie boru sprzyja tworzeniu się bainitu,poprawa wytrzymałości i odporności na zmęczenie.
Procesy obróbki cieplnej, takie jak tłumienie, hartowanie i austempering, są stosowane do osiągnięcia pożądanej mikrostruktury i właściwości.wyciszanie, po którym następuje hartowanie, wytwarza w pełni martensytową mikrostrukturę o wysokiej twardości i umiarkowanej wytrzymałościOstepering, stosowany w stali bainitycznej (Steel C), polega na izotermicznej transformacji w wyniku powstania bainitu, który zapewnia dobrą równowagę twardości i wytrzymałości.Żelazo odlewane o wysokiej zawartości chromu (Steel A) jest zazwyczaj stosowane w stanie odlewanego z opcjonalnym hartowaniem w celu złagodzenia naprężeń pozostałych.
Przy projektowaniu warstwy zużycia rur stalowych kompozytowych należy uwzględnić kilka praktycznych kwestii:
Warstwa odporna na zużycie złożonych rur stalowych odgrywa kluczową rolę w wydłużaniu żywotności rurociągów w środowiskach ścierających.W tym badaniu oceniono cztery gatunki stali pod względem ich przydatności jako warstw zużyciaŻelazo odlewane o wysokiej zawartości chromu wykazywało najlepszą odporność na zużycie, ale słabą wytrzymałość.co sprawia, że nadaje się do zastosowań o niskim wpływieStal martensytyczna oferowała zrównoważone połączenie twardości i wytrzymałości, podczas gdy stal bainityczna zapewniała najlepszą odporność na uderzenia.brakowało niezbędnej odporności na zużycie dla większości zastosowań.
Wybór stali zależy od specyficznych warunków eksploatacji, w tym rodzaju materiału ścierającego, poziomu uderzenia i ograniczeń kosztów.Elementy stopniowe i procesy obróbki cieplnej mają znaczący wpływ na właściwości stali odpornej na zużycie, umożliwiające dostosowanie rozwiązań do różnych wymagań.Służy jako wartościowy punkt odniesienia dla inżynierów i projektantów.
Osoba kontaktowa: Mr. Sindara Steel
Tel: 86-731-89698778
Faks: 86-731-89695778
