بررسی تاثیر افزودن تیتانیم بر رفتار خزشی لوله رفورمر ریخته گری شده به روش گریز از مرکز از جنس فولاد نسوز hp40

در این پژوهش رفتار خزشی فولاد نسوز 40hp تولیدی کارخانه فولاد اخگر اصفهان مورد مطالعه قرار گرفت. این نوع فولاد یکی از آلیاژهای پرکاربرد در ساخت لوله های کوره رفورمر صنایع پتروشیمی و صنایع تولید آهن جهت تولید گازهای احیاکننده است که به روش ریخته گری گریز از مرکز افقی تولید می شود. به دلیل شرایط محیطی کوره رفورمر (دمای بین ? 700 تا ? 1100 و فشار داخلی mpa 1 تا mpa 5) فرآیند خزش در این لوله ها بسیار فعال می باشد. بنابراین آلیاژهای مورد استفاده باید از مقاومت خزشی بالایی برخوردار باشند. یکی از روش های افزایش مقاومت در برابر خزش فولادهای نسوز، اضافه کردن عنصر تیتانیم به عنوان عنصر کاربیدزا به ترکیب شیمیایی است. در این پژوهش ابتدا چهار نمونه لوله با مقادیر صفر، 06/0، 21/0 و 23/0 درصد وزنی تیتانیم به روش ریخته گری گریز از مرکز افقی تولید و سپس آزمون های کشش، سختی سنجی، خزش و بررسی های ریزساختاری با میکروسکوپ نوری، الکترونی روبشی و آنالیزعنصری انجام شد. افزایش مقدار تیتانیم موجب ریزشدن ریزساختار ریخته گری، کاهش فاصله بین بازوهای ثانویه دندریتی و کاهش نسبی اندازه دانه در سطح مقطع عرضی لوله شد. تیتانیم همچنین موجب کاهش پیوستگی کاربیدهای مرزدانه، ظریف شدن و نیز تغییر شکل آنها از حالت اسکلتی به شکل کروی شد. از طرف دیگر افزایش مقدار تیتانیم بدلیل تشکیل کاربید مرکب نیوبیم-تیتانیم و افزایش نسبت کروم به کربن موجب تغییر در نوع کاربیدهای کروم اولیه شده و در نتیجه انواع کاربید کروم با درصد کروم متفاوت در ساختار ریخته گری تشکیل شد. آزمون خزش برروی نمونه های تولیدی با تنش ثابت mpa40 و در دمای ?900، برای زمان حداکثر100 ساعت طراحی و انجام شد. تنها نمونه با مقدار تیتانیم 06/0 درصد وزنی با نرخ خزش حالت پایای 6-10×6 تا بیش از 100ساعت مقاومت کرد. بررسی مقطع طولی نمونه های شکسته شده در حین آزمون خزش نشان داد که تحت تنش اعمالی، ترک های ریزساختار در فصل مشترک کاربیدهای کروم با زمینه جوانه زده و رشد کردند. همچنین با افزایش مقدار تیتانیم، رسوبات کاربیدی ثانویه تشکیل شده در حین آزمون خزش از نوع کاربیدهای غنی از نیوبیم و تیتانیم بود.آنالیز خطی و نقطه ای فازهای تشکیل شده نشان داد که در تمامی نمونه ها با درصد تیتانیم مختلف، فاز مخرب g با ترکیب شیمیایی 6si7nb16ni در حین آزمون خزش تشکیل گردید. اما مقدار آن در نمونه های تیتانیم دار کمتر از نمونه بدون تیتانیم مشاهده شد. از این رو به نظر می رسد وجود تیتانیم مانع استحاله کاربید مرکب نیوبیم- تیتانیم به فاز g می شود. بر اساس اطلاعات بدست آمده از آزمون خزش و با استفاده از پارامتر لارسون میلر، عمر تقریبی لوله های تولیدی در شرایط واقعی کاربرد یعنی تنش mpa 5/22 و دمای ?900، بیش از 10 سال تخمین زده شد.