Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Monir-vaghefi,Ahmad Saatchi
سیدمحمود منیرواقفی (استاد راهنما) احمد ساعت چی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mostafa Lotfiani
مصطفی لطفیانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

The Investigation and determination of Effective Mechanism and parameters on Failure of In-601 Radiant Tubes in Annealing Furnaces
Radiant tubes of a continuous annealing furnace at Mobarakeh Steel Company failed after a fraction of service life. The tubes have manufactured from INCONEL alloy 601 superalloy. In this study, a failure analysis of radiant tubes were performed by careful visual iection of the failed tubes, scanning electron microscopy observation of near crack region samples, energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffractometer analysis of tube metals and oxide scales. The temperature distribution for study-state heat transfer and the structural stresses induced by weight of tube material have studied in this paper. Finite element method (FEM) has employed to compute the effect of temperature increasing on tube service life and define the critical regions. Because of it is important to investigate the propagation method of creep cracking behavior. Therefore, in this article the Erickson machine employed to opening the secondary cracks in a sample of the failed zone. The creep-crack propagation method has studied with scanning electron. SEM fractography have used for study the fracture surfaces of unfailed sample produced by tensile test. Further more to evaluate the distribution of hardness in samples, micro hardness test has used. The results showed that the cracks growth is occurring in grain boundary precipitates. Although the fracture surfaces of unfailed sample reveals ductile fracture. Besides the experimental results of micro hardness test showed a high difference between matrix and precipitates. Due to cracks, propagation occurred between ductile matrixes and hard precipitates. The experimental results showed that the mode of tube failure was a combination of creep damage and high temperature oxidation attack leading to cracking. Significant growth of precipitates of carbide has also observed in the failed zones which results in the drastic reduction of material ductility and propagation of creep cracking. The simulation results showed that damaged region in radiant tubes is susceptible to high temperature creep. Tube failure occurred because of bending in tube length that may be responsible for subsequent hot-spots formation and high temperature oxidation, and verified experimental results. Moreover, simulation displayed that modification in radian tube installation is necessary and utilization of supports in specific locations can be extended creep life. Keywords: failure, radiant tube, creep, oxidation, finite element method
در این تحقیق علل و مکانیزم های تخریب زود هنگام لوله های تشعشعی کوره آنیل پیوسته شرکت فولاد مبارکه - از جنس سوپرآلیاژ اینکونل 601 - بررسی شده است . مشاهدات نشان داد که نواحی تخریب در این لوله ها اکثراً مشابه است اما از نظر میزان و نحوه تخریب متفاوت هستند.مطالعات ریز ساختاری نشان دادکه با نزدیک شدن به ناحیه تخریب مقدار و اندازه رسوبات کاربیدی در مرزدانه‌ها و در زمینه آستنیتی افزایش یافته و در ناحیه مجاور منطقه تخریب رسوبات کاربیدی با یک شبکه پیوسته در مرز دانه ها مشاهده شد. ساختار اخیر نتیجه قرار گیری این ناحیه بمدت طولانی در دمای بیش از حد (C°1150-1050) می باشد .این ساختار باعث ترد شدن آلیاژ و مستعد شدن به ترک خوردگی در امتداد رسوبات می‌گردد. در این شرایط چگونگی گسترش ترک‌های خزشی اهمیت پیدا می‌کند. بنابراین درادامه این مطالعه پس از بررسی‌های اولیه، ترکهایی در نمونه تهیه شده از ناحیه مجاور به منطقه تخریب، توسط دستگاه اریکسن ایجاد شد و نحوه پیشرفت ترک‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین سطح شکست بدست آمده از آزمون کشش نمونه سالم نیز مطالعه شد. برای ارزیابی توزیع سختی، از آزمایش ریزسختی سنجی استفاده گردید. نتایج نشان می‌دهد که ترک‌ها در امتداد رسوبات مرزدانه‌ای گسترش یافته‌اند. با این وجود سطح شکست نمونه سالم نشان دهنده شکست نرم ماده می‌باشد. نتایج ریزسختی سنجی نیز اختلاف زیاد بین زمینه و رسوبات را نشان می‌دهد. این حالت منجر به گسترش ترک در امتداد رسوبات سخت موجود در زمینه نرم می‌گردد.همچنین با استفاده از شبیه سازی ،تاثیر افزایش دما بر تغییر شکل، جابجایی و همچنین میزان گستردگی ناحیه مستعد به تخریب در شرایط کاری ، نیزبررسی شد . نتایج شبیه‌سازی نشان دهنده آن است که ناحیه تخریب شده در لوله های تشعشعی مستعد به خزش دمای بالا است.علاوه بر این، مطا بق طراحی فعلی خمش لوله های تشعشعی به علت وزن ، در شرایط کاری اجتناب ناپذیر می باشد . تخریب لوله عمدتا درنتیجه خزش و ایجاد خمش در طول لوله و اکسیداسیون دمای بالا ، اتفاق می‌افتد. اما با توجه به مقاومت بالای سوپر آلیاژ اینکونل 601 در برابر عوامل یاد شده می توان گفت ، شروع زود هنگام تخریب و پیشرفت سریع آن در اثر عیوب طراحی ،ایجاد تغییر شکل پلاستیک( در حالت گرم) وخزش تسریع یافته ، می باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی