Kimyasal, enerji, gemi inşa ve yüksek sıcaklık üretim endüstrilerinde, Paslanmaz çelik döküm parçaları vanalar, pompa muhafazaları ve boru konektörleri gibi anahtar parçalarda yaygın olarak kullanılır. Bu parçaların genellikle yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve aşındırıcı ortamın bir arada bulunduğu zorlu ortamlarda uzun süre çalışması gerekir. Bu nedenle, yüksek sıcaklık koşulları altında yüksek mukavemet ve korozyon direncinin ikili garantisinin nasıl elde edileceği, paslanmaz çelik dökümlerin tasarımında ve seçiminde temel bir sorun haline gelmiştir.
1. Malzeme seçimi performans temelini belirler
Paslanmaz çelik dökümlerin yüksek sıcaklıklarda iyi performans sağlayabilmesinin nedeni, kullanılan alaşım bileşimi ile yakından ilişkilidir. Yaygın yüksek sıcaklık paslanmaz çelikler şunları içerir:
Östenitik paslanmaz çelik (CF8C, 316 döküm gibi): 600 ℃ üzerindeki çalışma koşullarına uygun iyi oksidasyon direncine ve sürünme direncine sahiptir;
Dubleks paslanmaz çelik (CD3MN gibi): deniz ortamı ve kimyasal ekipman için uygun, hem yüksek mukavemetli hem de klorür iyonu korozyon direncine sahiptir;
Ferritik/martensitik paslanmaz çelik (410CA gibi): Korozyon direnci östenitten biraz daha düşük olmasına rağmen, yüksek mukavemete ve düşük maliyete sahiptir ve orta ve düşük sıcaklık ve yüksek sıcaklık bölümlerinde iyi performans gösterir.
Alaşım türleri rasyonel olarak seçilerek ve karbon, nikel, krom ve molibden gibi elementlerin içeriğini optimize ederek, yüksek sıcaklıklarda oksidasyon direnci ve korozyon direnci gerilme mukavemeti sağlarken geliştirilebilir.
2. Döküm süreci yoluyla organizasyonel yapıyı optimize etmek
Paslanmaz çelik dökümlerin performansı sadece malzemenin kendisine değil, aynı zamanda döküm işlemine de bağlıdır. Modern hassas döküm ve kum döküm teknolojisi, yüksek sıcaklık performansı aşağıdaki yollarla artırabilir:
Eritme Kontrolü: İnklüzyonları azaltmak ve metal saflığını iyileştirmek için vakum indüksiyon eritme veya elektroslag remelting teknolojisini kullanma;
Tahıl arıtımı: Tahıl yapısını düzeltmek ve yüksek sıcaklık deformasyonuna direnci arttırmak için titanyum ve niyobyum gibi eser elementlerin eklenmesi;
Isıl işlemi güçlendirme: Çözelti tedavisi yaşlanma tedavisi ile mikroyapı iyileştirmek, mukavemet ve korozyon direnci stabilitesinin iyileştirilmesi;
Yüzey işlemi: Yüzey yoğunluğunu arttırmak ve korozyon başlangıç noktalarını azaltmak için kumlama, pasivasyon, parlatma ve diğer işlemler gibi.
Bu işlem, yüksek sıcaklıklı ortamlarda mükemmel mekanik özellikleri ve kimyasal stabiliteyi korumasını sağlamak için birlikte çalışmak anlamına gelir.
3. Yüksek sıcaklık koşullarına uyarlanmış yapısal tasarım
Malzemelere ve süreçlere ek olarak, dökümlerin geometrik tasarımı da yüksek sıcaklıklar altında hizmet performanslarını doğrudan etkiler:
Takviye kaburgaları ve destek yapıları: Termal genleşmeye bağlı olarak genel sertliği iyileştirin ve deformasyon veya stres konsantrasyonunu önlemek;
Akış kanalı optimizasyonu: Orta akış direncini azaltın ve lokal erozyon ve korozyon riskini azaltın;
Flanşların ve sızdırmazlık yüzeylerinin hassas kontrolü: Kidonun neden olduğu korozyonu veya başarısızlığı önlemek için yüksek sıcaklıklarda sıkı bağlantı sağlayın;
Termal Genişleme Boşluğu Rezerv: Sıcaklık değişikliklerinden kaynaklanan sıkışma veya çatlamayı önleyin.
Bu tasarım düşünceleri, paslanmaz çelik dökümlerin sadece yüksek sıcaklıkların getirdiği fiziksel zorluklara dayanmakla kalmayıp aynı zamanda kimyasal erozyona da etkili bir şekilde direnmesini sağlar.
Paslanmaz çelik dökümlerin, yüksek sıcaklık ortamları altında yüksek mukavemetli ve korozyon direnci birliğine ulaşabilmesinin nedeni, bilimsel malzeme seçimi, gelişmiş döküm teknolojisi ve makul yapısal tasarımından kaynaklanmaktadır. Sadece aşırı çalışma koşulları altında mekanik özelliklerin temel gereksinimlerini karşılamakla kalmaz, aynı zamanda kimyasal korozyon korumasında mükemmel uyarlanabilirlik gösterir.
Yüksek sıcaklık mühendisliği teknolojisinin geliştirilmesiyle, paslanmaz çelik dökümler, enerji tasarrufu ve çevre koruma, akıllı üretim ve üst düzey ekipman üretiminde daha önemli bir rol oynayacak ve çeşitli yüksek sıcaklık ekipmanları için sağlam ve güvenilir çekirdek bileşen desteği sağlayacaktır.
