1. Incoloy 901 (UNS N09901) একটি নিকেল-লোহার সুপারঅ্যালয় হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়েছে। গ্যাস টারবাইন ইঞ্জিন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, কোন নির্দিষ্ট সম্পত্তি ভারসাম্য এটিকে ব্লেডের বিপরীতে ডিস্ক, শ্যাফ্ট এবং রিংগুলির মতো গুরুত্বপূর্ণ কাঠামোগত উপাদানগুলির জন্য একটি প্রধান পছন্দ করে তোলে?
Incoloy 901 এর নকশা গ্যাস টারবাইন প্রকৌশলের একটি গুরুত্বপূর্ণ স্থানকে সম্বোধন করে: মধ্যবর্তী তাপমাত্রায় (1000 ডিগ্রি F - 1200 ডিগ্রি F / 540 ডিগ্রি - 650 ডিগ্রি) উচ্চ-শক্তির কাঠামোগত উপাদান কাজ করে। এর মান প্রস্তাবটি ব্লেড অ্যালয় থেকে স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্যগুলির একটি অনন্য ভারসাম্য:
উচ্চ ফলন এবং প্রসার্য শক্তি: একটি পরিশীলিত বয়সের-শক্তকরণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে (নীচে বিস্তারিত), 901 অসাধারণভাবে উচ্চ কক্ষ-তাপমাত্রা এবং উচ্চতর-তাপমাত্রার ফলন শক্তি অর্জন করে (যেমন, ঘরে ~130 ksi / 900 MPa YS)। এটি ডিস্ক এবং শ্যাফ্টগুলিতে কেন্দ্রাতিগ এবং টরসিয়াল লোডগুলির প্রয়োজনীয় প্রতিরোধ সরবরাহ করে।
নিয়ন্ত্রিত তাপীয় সম্প্রসারণ: উল্লেখযোগ্য আয়রন সামগ্রী (~36%) সহ, এর তাপীয় প্রসারণের সহগ ইনকোনেল 718-এর মতো বিশুদ্ধ নিকেল ভিত্তিক সুপারঅ্যালয়গুলির তুলনায় কম। এটি আঁটসাঁট ক্লিয়ারেন্স বজায় রাখা এবং ঘূর্ণায়মান অ্যাসেম্বলিতে তাপীয় চাপ পরিচালনার জন্য গুরুত্বপূর্ণ, বিশেষ করে যেখানে স্টেলের সাথে কম্পন করা প্রয়োজন।
ভাল ফ্যাব্রিকেবিলিটি এবং ওয়েল্ডেবিলিটি: আরও বেশি অ্যালয়েডের তুলনায়, '-শক্তিশালী ব্লেড অ্যালয়, 901 যুক্তিসঙ্গত ফোরজিবিলিটি ধরে রাখে এবং সঠিক পদ্ধতি ব্যবহার করে ঢালাই করা যায়-বড়, জটিল কাঠামোগত অংশগুলি তৈরি করার জন্য যা ঢালাইয়ের ক্ষমতার বাইরে।
খরচ-কার্যকারিতা: উচ্চ আয়রন সামগ্রী আরও ব্যয়বহুল কৌশলগত উপাদানগুলির (যেমন কোবাল্ট) উপর নির্ভরতা হ্রাস করে, এটিকে Waspaloy বা René 41-এর মতো সংকর ধাতুগুলির তুলনায় বৃহৎ কাঠামোগত ভর উপাদানগুলির জন্য আরও লাভজনক পছন্দ করে তোলে, যখন এখনও তাপমাত্রায় স্টেইনলেস স্টিলের জন্য উচ্চতর কর্মক্ষমতা প্রদান করে৷
The Blade vs. Structure Distinction: Turbine blades require ultimate creep resistance and oxidation resistance at the highest possible temperatures (often >1800 ডিগ্রী ফারেনহাইট / 980 ডিগ্রী ), কাস্ট, একক-ক্রিস্টাল, উচ্চ- ' মিশ্র ধাতু ব্যবহার করে। ডিস্কের মতো কাঠামোগত উপাদানগুলি সামান্য কম তাপমাত্রায় কাজ করে কিন্তু প্রচুর প্রসার্য এবং বিস্ফোরিত চাপের অধীনে। এখানে, 901-এর উচ্চতর শক্তি-থেকে-খরচের অনুপাত, এর ভাল ক্লান্তি বৈশিষ্ট্য এবং পরিচালনাযোগ্য সম্প্রসারণের সাথে এটিকে একটি আদর্শ ওয়ার্কহরস অ্যালয় করে তোলে।
2. স্পেসিফিকেশন AMS 5661 এই খাদটির শীট, স্ট্রিপ এবং প্লেট ফর্মগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করে। প্রয়োজনীয় বৈশিষ্ট্যগুলি অর্জনের জন্য এই মহাকাশ পদার্থের মান দ্বারা বাধ্যতামূলক বা নিহিত করা গুরুত্বপূর্ণ ধাতব প্রক্রিয়াকরণের পদক্ষেপগুলি (গলানো থেকে শেষ পর্যন্ত) কী কী?
AMS 5661 একটি ব্যাপক প্রক্রিয়া স্পেসিফিকেশন। নির্দিষ্ট যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য অর্জন শুধুমাত্র রসায়ন সম্পর্কে নয় বরং কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রিত থার্মোমেকানিকাল প্রক্রিয়াকরণ সম্পর্কে।
1. গলনা: স্ট্যান্ডার্ডের জন্য সাধারণত ডবল মেল্টিং প্রয়োজন হয়-ভ্যাকুয়াম ইন্ডাকশন মেল্টিং (VIM) এর পরে ভ্যাকুয়াম আর্ক রিমেল্টিং (VAR) বা ইলেকট্রো-Slag Remelting (ESR)। এটি চরম রাসায়নিক একজাতীয়তা, কম গ্যাস সামগ্রী (O₂, H₂, N₂), এবং ক্ষতিকারক অ- ধাতব অন্তর্ভুক্তি অপসারণ নিশ্চিত করে, যা ঘূর্ণায়মান অংশগুলিতে ক্লান্তি ফাটলের জন্য গুরুত্বপূর্ণ সূচনা সাইট।
2. ফোরজিং এবং রোলিং: ঢালাই কাঠামো ভেঙ্গে, শস্যের আকার পরিমার্জিত করতে এবং একটি অভিন্ন, পেটা মাইক্রোস্ট্রাকচার অর্জনের জন্য ইঙ্গটটি নকল এবং সাবধানে নিয়ন্ত্রিত তাপমাত্রায় ঘূর্ণিত হয়। প্লেট এবং শীটের জন্য, ফিনিস রোলিং তাপমাত্রা গুরুত্বপূর্ণ।
3. সমাধান চিকিত্সা: সমস্ত শক্ত হওয়ার পর্যায়গুলি (' [Ni₃(Ti,Al)] এবং কার্বাইডগুলিকে শক্ত দ্রবণে দ্রবীভূত করতে উপাদানটিকে একটি উচ্চ তাপমাত্রায় (~1900 ডিগ্রি F / 1040 ডিগ্রি) উত্তপ্ত করা হয়, তারপরে দ্রুত শীতল করা হয় (নিবারণ, সাধারণত জল বা তেলে)। এটি বার্ধক্যের জন্য প্রস্তুত একটি সুপারস্যাচুরেটেড, নরম অবস্থা তৈরি করে।
4. এজিং হিট ট্রিটমেন্ট (মূল ধাপ): খাদটি একটি মধ্যবর্তী তাপমাত্রায় (~1325 ডিগ্রি ফারেনহাইট / 720 ডিগ্রি) দীর্ঘ সময়ের জন্য (সাধারণত 16 ঘন্টা, প্রতি AMS 5661) উত্তপ্ত হয়। এই নিয়ন্ত্রিত বৃষ্টিপাত প্রক্রিয়াটি সুসংগত গামা-প্রাইম (') পর্যায়ের একটি সূক্ষ্ম, অভিন্ন বিচ্ছুরণ প্রসারিত করে, যা প্রাথমিক শক্তিশালীকরণ প্রক্রিয়া। বৈশিষ্ট্যগুলি অপ্টিমাইজ করতে একটি সেকেন্ড, নিম্ন-তাপমাত্রা বয়স অনুসরণ করতে পারে৷
5. চূড়ান্ত প্রক্রিয়াকরণ এবং পরিদর্শন: শীট/প্লেট সোজা, আচার, এবং পরিষ্কার করা হয়। AMS 5661 কঠোর পরিদর্শন বাধ্যতামূলক করে, সহ:
অভ্যন্তরীণ discontinuities জন্য অতিস্বনক পরিদর্শন.
অনেক নমুনার উপর যান্ত্রিক পরীক্ষা (টেনসিল, স্ট্রেস-ফাটল, হামাগুড়ি)।
ASTM E45 প্রতি মাইক্রোক্লিনলিনেস অ্যাসেসমেন্ট।
শস্য আকার যাচাই.
বিচ্যুতি অনুমোদিত নয়: এই প্রক্রিয়ার ক্রমটি স্পেসিফিকেশন দ্বারা "লক ইন" করা হয়েছে। যেকোন পরিবর্তনের জন্য (যেমন, একটি ভিন্ন বার্ধক্যের সময়) সম্পূর্ণ উপাদানের পুনঃযোগ্যতা প্রয়োজন, কারণ বৈশিষ্ট্যগুলি এই নির্দিষ্ট মাইক্রোস্ট্রাকচারের সাথে অন্তর্নিহিতভাবে যুক্ত।
3. অ্যালয় 901 স্ট্রেস রিল্যাক্সেশন ক্র্যাকিং (এসআরসি) এর জন্য সংবেদনশীল বলে পরিচিত, যাকে রিহিট ক্র্যাকিংও বলা হয়। এর ধাতুবিদ্যার মূল কারণ কী এবং এটি কীভাবে ঢালাই এবং পোস্ট-ওয়েল্ড তাপ চিকিত্সা পদ্ধতি নির্দেশ করে?
স্ট্রেস রিলাক্সেশন ক্র্যাকিং 901-এর জন্য একটি সমালোচনামূলক ফ্যাব্রিকেশন চ্যালেঞ্জ। এর মূল কারণ এর খুব শক্তিশালী প্রক্রিয়ার মধ্যে রয়েছে।
ধাতুবিদ্যার মূল কারণ:
স্ট্রং এজ-হার্ডেনিং রেসপন্স: অ্যালয়টি বার্ধক্যের সময় ' প্রিপিপিটেটসের একটি উচ্চ ভলিউম ভগ্নাংশ গঠনের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।
শস্যের সীমানার সংবেদনশীলতা: ঢালাইয়ের সময় বা নির্দিষ্ট তাপমাত্রার সীমার সংস্পর্শে আসার সময় (700 ডিগ্রি F - 1200 ডিগ্রি F / 370 ডিগ্রি - 650 ডিগ্রি), ক্রোমিয়াম কার্বাইড (M₂₃C₆) শস্যের সীমানায় দ্রুত বর্ষণ করে। এটি ক্রোমিয়ামের সংলগ্ন ম্যাট্রিক্সকে হ্রাস করে, একটি জোন তৈরি করে যা দুর্বল, কম নমনীয় এবং অক্সিডেশনের জন্য বেশি সংবেদনশীল।
ক্র্যাকিং ট্রায়াড: যখন উচ্চ অবশিষ্ট স্ট্রেস সহ একটি ঢালাই উপাদান একটি পোস্ট-ওয়েল্ড হিট ট্রিটমেন্ট (PWHT) এর শিকার হয় বা উচ্চ-তাপমাত্রার পরিষেবাতে প্রবেশ করে, তখন এটি স্থানীয় ক্রিপের মাধ্যমে এই চাপগুলিকে শিথিল করার চেষ্টা করে। এই স্ট্রেনটি দুর্বল, নোংরা শস্যের সীমানায় ঘনীভূত হয়। যদি স্ট্রেন রেট সীমানার নমনীয়তাকে অতিক্রম করে, তাহলে আন্তঃগ্র্যানুলার ফাটল শুরু হয় এবং বংশবিস্তার করে।
নির্দেশিত বানোয়াট পদ্ধতি:
ঢালাই: একটি ম্যাচিং কম্পোজিশন ফিলার মেটাল ব্যবহার করুন (যেমন, AWS ERNiFeCr-1) এবং এমন কৌশল ব্যবহার করুন যা তাপ ইনপুট এবং অবশিষ্ট চাপ কমিয়ে দেয়: কম ইন্টারপাস তাপমাত্রা, সরু ওয়েল্ড পুঁতি, বিকৃতি কমাতে সুষম ঢালাই। প্রিহিটিং সাধারণত সুপারিশ করা হয় না কারণ এটি HAZ-এ শস্যের সীমানা বৃষ্টিপাতকে আরও খারাপ করতে পারে।
দ্য ক্রিটিক্যাল পোস্ট-ওয়েল্ড হিট ট্রিটমেন্ট সিকোয়েন্স: SRC প্রশমিত করার জন্য আদর্শ, কার্যকর পদ্ধতি হল একটি দুই-পদক্ষেপ PWHT:
সলিউশন অ্যানেল: ঢালাইয়ের পরপরই, সমাবেশটিকে সম্পূর্ণ দ্রবণ চিকিত্সা তাপমাত্রায় গরম করুন (~1900 ডিগ্রি F / 1040 ডিগ্রি)। এটি ক্ষতিকারক শস্যের সীমানা কার্বাইডগুলিকে দ্রবীভূত করে এবং বেশিরভাগ ঢালাই চাপ থেকে মুক্তি দেয়। দ্রুত নির্গমন অপরিহার্য।
পুনঃ-বার্ধক্য: পরবর্তীকালে, বেস মেটাল এবং ঢালাই উভয়ের জন্য ডিজাইনের শক্তি পুনরুদ্ধার করতে পুরো বয়স-কঠিনকরণ চক্র (~1325 ডিগ্রী ফারেনহাইট 16 ঘন্টা) সম্পাদন করুন।
পরিহার: যখনই সম্ভব, ডিজাইনগুলিকে উচ্চ সংযম বা উচ্চ পরিষেবার চাপের অঞ্চলে ঢালাই করা এড়ানো উচিত।
4. অ্যালয় 901 (UNS N09901) প্লেট এবং টারবাইনের মধ্য- ফ্রেম বা কেসিং সাপোর্ট স্ট্রাকচারের জন্য Inconel 718 প্লেটের মতো একটি প্রতিযোগীর মধ্যে নির্বাচন করার সময়, একজন ইঞ্জিনিয়ারকে কী কী তুলনামূলক উপাদানগুলিকে ওজন করতে হবে?
এটি মধ্যবর্তী-তাপমাত্রা কাঠামোগত নকশায় একটি ক্লাসিক উপকরণ নির্বাচনের সিদ্ধান্ত।
| ফ্যাক্টর | Incoloy 901 (UNS N09901) | ইনকোনেল 718 (UNS N07718) | ইঞ্জিনিয়ারিং ইমপ্লিকেশন |
|---|---|---|---|
| প্রাথমিক শক্তিশালীকরণ | ' (Ni₃(Ti,Al)) - সুসঙ্গত, স্থিতিশীল | '' (Ni₃Nb) - সুসঙ্গত, মেটাস্টেবল | 718's γ'' transforms to a stable δ phase after long-term exposure >1200 ডিগ্রী ফারেনহাইট (650 ডিগ্রী), শক্তি হ্রাসের কারণ. 901 1200 ডিগ্রী ফারেনহাইট এ দীর্ঘ-মেয়াদী ব্যবহারের জন্য আরও তাপীয়ভাবে স্থিতিশীল+. |
| তাপীয় সম্প্রসারণ | নিম্ন (~36% Fe এর কারণে) | উচ্চতর (উচ্চতর নি বিষয়বস্তু) | 901 ভাল মাত্রার স্থিতিশীলতা এবং ইস্পাত উপাদানগুলির সাথে মানানসই, তাপীয় অমিলের চাপ কমিয়ে দেয়। |
| ফ্যাব্রিকেবিলিটি/ওয়েল্ডেবিলিটি | ভাল, কিন্তু SRC-তে উচ্চ সংবেদনশীলতা। জটিল PWHT প্রয়োজন। | সাধারণভাবে ভালো। কম SRC প্রবণ. আরো ক্ষমাশীল ঢালাই এবং PWHT. | কম ক্র্যাকিং ঝুঁকি এবং সহজ তাপ চিকিত্সার কারণে 718 প্রায়শই জটিল, অত্যন্ত সংযত ওয়েল্ডেড সমাবেশগুলির জন্য পছন্দ করা হয়। |
| খরচ | নিম্ন (উচ্চ ফে, কোন কো)। | উচ্চতর (উচ্চ Ni, Nb, কৌশলগত উপাদান)। | নন-ওয়েল্ডেড, বড় ফোরজিংস (ডিস্ক) এর জন্য, 901 একটি খরচ সুবিধা প্রদান করে। |
| অক্সিডেশন প্রতিরোধের | ভাল, কিন্তু উচ্চতর থেকে নিকৃষ্ট-Cr অ্যালয় যেমন 718। | উচ্চতর Cr সামগ্রীর কারণে আরও ভাল (901 সালে ~19% বনাম ~12%)। | সরাসরি গরম গ্যাস পাথ এক্সপোজারে বহিরাগত আবরণ অংশগুলির জন্য, 718 পছন্দ করা যেতে পারে। |
নির্বাচনের রায়: বড়, ঘূর্ণায়মান, নকল কাঠামোগত উপাদানগুলির (ডিস্ক, শ্যাফ্ট) জন্য 901 চয়ন করুন যেখানে দীর্ঘ-তাপীয় স্থিতিশীলতা, উচ্চ শক্তি এবং নিম্ন সম্প্রসারণ সর্বাপেক্ষা গুরুত্বপূর্ণ, এবং ঢালাই সর্বনিম্ন। জটিল স্ট্যাটিক স্ট্রাকচার, কেসিং এবং ভারীভাবে ঢালাই করা অ্যাসেম্বলির জন্য 718 বেছে নিন যেখানে ফ্যাব্রিকেবিলিটি, অক্সিডেশন রেজিস্ট্যান্স, এবং সহজ পোস্ট-ওয়েল্ড ট্রিটমেন্ট গুরুত্বপূর্ণ, এবং পরিষেবার তাপমাত্রা মধ্যবর্তী সীমার নিম্ন প্রান্তে।
5. প্রাথমিক অবক্ষয় প্রক্রিয়াগুলি কী কী যা গ্যাস টারবাইনে অ্যালয় 901 উপাদানগুলির পরিষেবা জীবনকে সীমাবদ্ধ করে এবং কীভাবে এগুলি পরিদর্শন এবং লাইফিং প্রোগ্রামের মাধ্যমে পরিচালিত হয়?
এমনকি এর শক্তিশালী বৈশিষ্ট্য সহ, 901টি উপাদান নির্দিষ্ট ক্ষতির প্রক্রিয়া দ্বারা নিয়ন্ত্রিত জীবন সীমা সংজ্ঞায়িত করেছে।
1. ক্লান্তি (নিম্ন-চক্র এবং উচ্চ-চক্র):
মেকানিজম: ইঞ্জিন স্টার্ট-আপ/শাটডাউন (LCF) এবং কম্পন (HCF) থেকে সাইক্লিক স্ট্রেস ফাটল শুরু করে, প্রায়শই মাইক্রো-নচে (অন্তর্ভুক্তি, মেশিনিং চিহ্ন) বা স্ট্রেস ঘনত্বের এলাকায়।
ম্যানেজমেন্ট: উপাদানগুলি কঠোর LCF পরীক্ষার উপর ভিত্তি করে একটি সীমাবদ্ধ জীবনের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। সাব-গুরুত্বপূর্ণ ফাটল সনাক্ত করার জন্য ওভারহোলের সময় ফ্লুরোসেন্ট পেনিট্রান্ট ইন্সপেকশন (FPI) বা এডি কারেন্ট (ET) এর মাধ্যমে নন-ধ্বংসাত্মক পরিদর্শন (NDI) বাধ্যতামূলক। পরিদর্শনের ফলাফল নির্বিশেষে (একটি "নিরাপদ-জীবন" পদ্ধতি) একটি পূর্বনির্ধারিত সংখ্যক চক্রের পরে ক্রিটিকাল ডিস্কগুলি অবসরপ্রাপ্ত হয়।
2. ক্রীপ এবং স্ট্রেস ফাটল:
প্রক্রিয়া: তাপমাত্রায় টেকসই উচ্চ চাপের অধীনে, সময়-নির্ভর প্লাস্টিকের বিকৃতি ঘটে, যা শেষ পর্যন্ত ফেটে যায়। 901-এর জন্য, এটি এর অপারেটিং পরিসরের উপরের প্রান্তে সীমাবদ্ধতা-এ পরিণত হয়৷
ম্যানেজমেন্ট: ডিজাইন স্ট্রেস-ফাটল ডেটার উপর ভিত্তি করে (যেমন, 1000 ঘণ্টায় 0.2% ক্রীপ)। ইঞ্জিন অপারেটিং ঘন্টা সাবধানে ট্র্যাক করা হয়. উপাদানগুলি একটি "ঘন্টা-পরিষেবার- ভিত্তিতে অবসর দেওয়া হতে পারে৷ ওভারহোলের সময় ধাতব প্রতিলিপি কখনও কখনও শস্যের সীমানা গহ্বরের মূল্যায়ন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা হামাগুড়ির ক্ষতির প্রাথমিক লক্ষণ।
3. মাইক্রোস্ট্রাকচারাল অস্থিরতা (অধিক-বার্ধক্য):
প্রক্রিয়া: অপারেটিং তাপমাত্রায় দীর্ঘায়িত এক্সপোজার শক্তিশালীকরণ কণাগুলিকে মোটা হতে পারে, শক্তি হ্রাস করতে পারে। আরও সমালোচনামূলকভাবে, এটি শস্যের সীমানা কার্বাইডের ক্রমাগত বৃদ্ধিকে উন্নীত করতে পারে, আরও জটিল সীমানা।
ব্যবস্থাপনা: এটি ডিজাইন পর্বে রক্ষণশীল তাপমাত্রা সীমা দ্বারা পরিচালিত হয় এবং এটি 718-এর উপরে তাপীয় স্থিতিশীলতার সুবিধার একটি মূল কারণ। লাইফিং মডেলগুলি এই অবনতিকে অন্তর্ভুক্ত করে।
4. জারা এবং জারণ (পরিবেশগতভাবে সহায়তা করা ক্লান্তি):
প্রক্রিয়া: গরম গ্যাস পাথ অক্সিডেশন এবং লবণ বা সালফার দূষণ সহ এলাকায়, গরম ক্ষয় পৃষ্ঠতলকে ছিদ্র করতে পারে। এই গর্তগুলি শক্তিশালী স্ট্রেস ঘনীভূতকারী হিসাবে কাজ করে, ক্লান্তি ফাটল সূচনাকে তীব্রভাবে ত্বরান্বিত করে।
ব্যবস্থাপনা: গরম গ্যাসের সংস্পর্শে থাকা পৃষ্ঠগুলিতে প্রতিরক্ষামূলক আবরণ (যেমন, অ্যালুমিনাইড ডিফিউশন আবরণ) ব্যবহার করা। ইঞ্জিন ধোয়ার রসায়ন এবং জ্বালানী বিশুদ্ধতার কঠোর নিয়ন্ত্রণ। ওভারহলের সময় পিটিং করার জন্য সতর্ক দৃষ্টি এবং NDI পরিদর্শন।
ইন্টিগ্রেটেড লাইফিং: আধুনিক গ্যাস টারবাইন অপারেটররা একটি কঠোর, নির্ধারিত NDI পদ্ধতির সাথে নিরাপদ-জীবন অবসরের সীমাকে একত্রিত করে ক্ষতি সহনশীলতার পদ্ধতি ব্যবহার করে। প্রতিটি উপাদানের ইতিহাস (চক্র, ঘন্টা, তাপমাত্রা) ট্র্যাক করা হয়, এবং পরিদর্শনের ব্যবধানগুলি ব্যবহারের তীব্রতা এবং ফ্লিট-অ্যালোয়ের অবক্ষয় মোডগুলির সাথে বিস্তৃত অভিজ্ঞতার উপর ভিত্তি করে সামঞ্জস্য করা হয়।
