Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Monir-vaghefi,Ahmad Saatchi
سيدمحمود منيرواقفي (استاد راهنما) احمد ساعت چي (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mostafa Lotfiani
مصطفي لطفياني

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
چکيده در اين تحقيق علل و مکانيزم هاي تخريب زود هنگام لوله هاي تشعشعي کوره آنيل پيوسته شرکت فولاد مبارکه - از جنس سوپرآلياژ اينکونل 601 - بررسي شده است . مشاهدات نشان داد که نواحي تخريب در اين لوله ها اکثراً مشابه است اما از نظر ميزان و نحوه تخريب متفاوت هستند.مطالعات ريز ساختاري نشان دادکه با نزديک شدن به ناحيه تخريب مقدار و اندازه رسوبات کاربيدي در مرزدانه‌ها و در زمينه آستنيتي افزايش يافته و در ناحيه مجاور منطقه تخريب رسوبات کاربيدي با يک شبکه پيوسته در مرز دانه ها مشاهده شد. ساختار اخير نتيجه قرار گيري اين ناحيه بمدت طولاني در دماي بيش از حد (C°1150-1050) مي باشد .اين ساختار باعث ترد شدن آلياژ و مستعد شدن به ترک خوردگي در امتداد رسوبات مي‌گردد. در اين شرايط چگونگي گسترش ترک‌هاي خزشي اهميت پيدا مي‌کند. بنابراين درادامه اين مطالعه پس از بررسي‌هاي اوليه، ترکهايي در نمونه تهيه شده از ناحيه مجاور به منطقه تخريب، توسط دستگاه اريکسن ايجاد شد و نحوه پيشرفت ترک‌ها با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني مورد مطالعه قرار گرفت. همچنين سطح شکست بدست آمده از آزمون کشش نمونه سالم نيز مطالعه شد. براي ارزيابي توزيع سختي، از آزمايش ريزسختي سنجي استفاده گرديد. نتايج نشان مي‌دهد که ترک‌ها در امتداد رسوبات مرزدانه‌اي گسترش يافته‌اند. با اين وجود سطح شکست نمونه سالم نشان دهنده شکست نرم ماده مي‌باشد. نتايج ريزسختي سنجي نيز اختلاف زياد بين زمينه و رسوبات را نشان مي‌دهد. اين حالت منجر به گسترش ترک در امتداد رسوبات سخت موجود در زمينه نرم مي‌گردد.همچنين با استفاده از شبيه سازي ،تاثير افزايش دما بر تغيير شکل، جابجايي و همچنين ميزان گستردگي ناحيه مستعد به تخريب در شرايط کاري ، نيزبررسي شد . نتايج شبيه‌سازي نشان دهنده آن است که ناحيه تخريب شده در لوله هاي تشعشعي مستعد به خزش دماي بالا است.علاوه بر اين، مطا بق طراحي فعلي خمش لوله هاي تشعشعي به علت وزن ، در شرايط کاري اجتناب ناپذير مي باشد . تخريب لوله عمدتا درنتيجه خزش و ايجاد خمش در طول لوله و اکسيداسيون دماي بالا ، اتفاق مي‌افتد. اما با توجه به مقاومت بالاي سوپر آلياژ اينکونل 601 در برابر عوامل ياد شده مي توان گفت ، شروع زود هنگام تخريب و پيشرفت سريع آن در اثر عيوب طراحي ،ايجاد تغيير شکل پلاستيک( در حالت گرم) وخزش تسريع يافته ، مي باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی