ການອອກແບບ ແລະ ການຄົ້ນຄວ້າການນຳໃຊ້ປະທັບຕາສະຖິດໂລຫະ C-Ring ສຳລັບເຄື່ອງຈັກກາຊວນພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ຮຸນແຮງ 700°C / 100 MPa

ໃນການຄົ້ນຄວ້າ, ການພັດທະນາ ແລະ ການອອກແບບເຄື່ອງຈັກດີເຊລປະສິດທິພາບສູງທີ່ທັນສະໄໝ, ປະเก็นຝາສູບ (ໂຄງສ້າງການປະທັບຕາ) ແມ່ນຕ້ອງຮັບພາລະຄວາມຮ້ອນ-ກົນຈັກທີ່ຮຸນແຮງທີ່ສຸດໃນເຄື່ອງຈັກທັງໝົດ. ເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງໃນຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບລະຫວ່າງບລັອກເຄື່ອງຈັກເຫຼັກຫຼໍ່ ແລະ ຝາສູບໂລຫະປະສົມອາລູມິນຽມ, ການຍ້າຍ ແລະ ການຜິດຮູບທີ່ທ້າທາຍຫຼາຍຈຶ່ງເກີດຂຶ້ນພາຍໃຕ້ອຸນຫະພູມສູງ, ຄວາມດັນສູງ, ແລະ ການກະທົບກະເທືອນແບບວົງຈອນໄດນາມິກ.

ເພື່ອແກ້ໄຂສະພາບການດຳເນີນງານທີ່ຮຸນແຮງຂອງອຸນຫະພູມສູງສຸດ 700–800°C, ຄວາມດັນກຳມະຈອນວົງຈອນ 100 MPa, ແລະເຫຼັກຫລໍ່ / ໂລຫະປະສົມອາລູມິນຽມປະສົມໂລຫະທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ທີ່ປະທັບຕາໄຟຟ້າສະຖິດໂລຫະ C-Ringດ້ວຍຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງໂຄງສ້າງທີ່ເປັນເອກະລັກ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການສະປິງກັບຄືນ, ເປັນທາງອອກທີ່ດີທີ່ສຸດເພື່ອປ້ອງກັນການຮົ່ວໄຫຼຂອງຄວາມດັນເຜົາໄໝ້ຂອງກະບອກສູບ.

1. ສິ່ງທ້າທາຍດ້ານການດຳເນີນງານ ແລະ ການວິເຄາະກົນໄກ

ກ່ອນທີ່ຈະວິເຄາະການນໍາໃຊ້ໂລຫະ C-Rings, ສິ່ງທ້າທາຍຫຼັກສາມຢ່າງທີ່ເກີດຈາກເງື່ອນໄຂການປະຕິບັດງານເຫຼົ່ານີ້ຕ້ອງໄດ້ກໍານົດໄວ້:

1. ຄວາມກົດດັນທາງຄວາມຮ້ອນ ແລະ ການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນທີ່ບໍ່ກົງກັນ (ຄວາມກົດດັນທາງຄວາມຮ້ອນ / ການຜິດຮູບຂອງແຮງຕັດ):

   ຄ່າສຳປະສິດການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນເສັ້ນຊື່ຂອງທ່ອນກະບອກເຫຼັກຫລໍ່ແມ່ນປະມານ $10 \sim 12 \times 10^{-6} /\text{K}$, ໃນຂະນະທີ່ຂອງຫົວກະບອກສູບໂລຫະປະສົມອາລູມິນຽມຮອດ $22 \sim 24 \times 10^{-6} /\text{K}$. ທີ່ອຸນຫະພູມສູງສຸດ 700–800°C, ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຫົວກະບອກສູບອາລູມີນຽມສູງກວ່າຫົວກະບອກສູບເຫຼັກຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນໃຫ້ເກີດການເຊື່ອມໂຊມຢ່າງຮຸນແຮງ.ແຮງຍົກຍ້າຍຄວາມຮ້ອນ ແລະ ແຮງຕັດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງຢູ່ທີ່ໜ້າຕໍ່ຂອງການຜະນຶກ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ຍ້ອນວ່າຄວາມແຮງດຶງ ແລະ ຄວາມແຮງຂອງໂລຫະປະສົມອາລູມິນຽມຫຼຸດລົງຢ່າງໄວວາສູງກວ່າ 200–250°C, ແຮງໜີບທ້ອງຖິ່ນທີ່ຫຼາຍເກີນໄປບໍ່ສາມາດໃຊ້, ເພາະມັນຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຮອຍບຸບພາດສະຕິກຢູ່ເທິງໜ້າຮ່ອງຫົວອາລູມິນຽມໄດ້ງ່າຍ.

2. ຄວາມດັນກະທົບສະຫຼັບ 100 MPa (ການແຍກຊ່ອງຫວ່າງແບບໄດນາມິກ):

   ຄວາມດັນເຜົາໄໝ້ຂອງນໍ້າມັນກາຊວນມີລັກສະນະຄວາມຖີ່ສູງ ແລະ ມີຄວາມຜັນຜວນສູງ. ຄວາມດັນວົງຈອນສູງສຸດ 100 MPa ເຮັດໃຫ້ສະກູຫົວກະບອກມີການຍືດອອກເລັກນ້ອຍ, ເຮັດໃຫ້ເກີດການແຍກຊ່ອງຫວ່າງສະຫຼັບກັນໃນລະດັບໄມໂຄຣມິເຕີລະຫວ່າງຫົວກະບອກສູບ ແລະ ບລັອກເຄື່ອງຈັກ. ການຫຸ້ມຫໍ່ແຂງແບບດັ້ງເດີມ ຫຼື ປະเก็นໂລຫະແບບດັ້ງເດີມຂາດຄວາມສາມາດໃນການເພີ່ມພະລັງງານດ້ວຍຕົນເອງ ແລະ ອັດຕາການຟື້ນຕົວ, ເຮັດໃຫ້ພວກມັນມີຄວາມສ່ຽງສູງຕໍ່ການຮົ່ວໄຫຼຂະໜາດນ້ອຍ ຫຼື ການກັດເຊາະພາຍໃຕ້ການປ່ຽນແປງຂອງຊ່ອງຫວ່າງແບບໄດນາມິກດັ່ງກ່າວ.

3. ການກັດເຊາະຂອງອາຍແກັສເຜົາໄໝ້ກາຊວນອຸນຫະພູມສູງ:

   ອາຍແກັສທີ່ເຜົາໄໝ້ປະກອບດ້ວຍອົກໄຊທີ່ສັບສົນ, ອະນຸພາກຄາບອນທີ່ບໍ່ໄດ້ເຜົາໄໝ້, ແລະ ຊູນໄຟດ໌. ພາຍໃຕ້ອຸນຫະພູມສູງສຸດ 800°C, ມັນສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການຜຸພັງດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ ແລະ ການກັດກ່ອນທີ່ເຂັ້ມແຂງ; ດັ່ງນັ້ນ, ວັດສະດຸຊັ້ນປະທັບຕາຕ້ອງມີຄວາມຕ້ານທານການຜຸພັງທີ່ອຸນຫະພູມສູງ ແລະ ຄວາມຕ້ານທານການເລືອຄານທີ່ໂດດເດັ່ນ.

2. ຫຼັກການເຮັດວຽກ ແລະ ກົນໄກການໃຫ້ພະລັງງານດ້ວຍຕົນເອງຂອງວົງແຫວນໂລຫະ C

ແຫວນໂລຫະຮູບຕົວ C ແມ່ນທໍ່ໂລຫະໂຄ້ງ ຫຼື ວົງແຫວນທີ່ມີພາກຕັດຂວາງເປີດ, ບ່ອນທີ່ຊ່ອງເປີດຫັນໜ້າໄປທາງດ້ານທີ່ມີຄວາມດັນສູງ (ເຊັ່ນ: ພາຍໃນຫ້ອງເຜົາໄໝ້).

ດ້ານຄວາມດັນສູງ (ຫ້ອງເຜົາໄໝ້ 100 MPa) ────► │ ╭────┐ │ │ │ ◄── ກະບອກໂລຫະຮູບວົງແຫວນຮູບຕົວ C │ ◄─── ທາງເຂົ້າຄວາມດັນສູງ (ເປີດເຂົ້າດ້ານໃນ) ຫົວ │ │ │ (ອາລູມິນຽມ) │ ╰────┘ ───► ດ້ານຄວາມດັນຕ່ຳ (ບັນຍາກາດ / ຊັ້ນນ້ຳ)

1. ປະທັບຕາຮັດແໜ້ນເບື້ອງຕົ້ນ:ໃນລະຫວ່າງການຕິດຕັ້ງ, ແຮງຮັດແໜ້ນລ່ວງໜ້າທີ່ໃຊ້ຜ່ານສະກູຫົວກະບອກສູບເຮັດໃຫ້ວົງແຫວນ C ເກີດການຜິດຮູບແບບທີ່ຍືດຫຍຸ່ນໄດ້. ໜ້າໂຄ້ງດ້ານນອກຂອງວົງແຫວນ C ຕິດກັບໜ້າປະທັບຕາດ້ານເທິງ ແລະ ດ້ານລຸ່ມຂອງຮ່ອງຢ່າງໃກ້ຊິດ, ປະກອບເປັນແຮງດັນຕິດຕໍ່ການປະທັບຕາເບື້ອງຕົ້ນ.

2. ຜົນກະທົບຂອງການຜະນຶກດ້ວຍແຮງກົດດັນ:ເມື່ອຄວາມດັນເຜົາໄໝ້ຂອງນໍ້າມັນກາຊວນ 100 MPa ໄຫຼເຂົ້າສູ່ພາຍໃນຂອງວົງແຫວນ C, ຕົວກາງຄວາມດັນສູງຈະກະທຳຕໍ່ຝາດ້ານໃນຂອງວົງແຫວນ C, ສ້າງແຮງຂະຫຍາຍຕົວອອກໄປທາງນອກ.ຄວາມດັນຂອງລະບົບສູງເທົ່າໃດ, ແຮງຂະຫຍາຍອອກໄປທາງນອກຂອງວົງແຫວນ C ກໍ່ຈະຍິ່ງຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ., ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຊົດເຊີຍໂດຍອັດຕະໂນມັດສຳລັບການແຍກຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງສະກູ ແລະ ການຍືດຂອງນັອດທີ່ເກີດຈາກແຮງກະທົບຈາກການເຜົາໄໝ້ 100 MPa.

3. ຄວາມສາມາດໃນການຊົດເຊີຍ Springback ສູງ:ເມື່ອປຽບທຽບກັບປະเก็นໂລຫະແຂງ, ວົງແຫວນ C ມີອັດຕາການຟື້ນຕົວຂອງສະປິງທີ່ສຳຄັນ. ເຖິງແມ່ນວ່າຈະເກີດການປ່ຽນແປງຂອງຊ່ອງຫວ່າງໄດນາມິກໃນລະດັບໄມໂຄຣແມັດລະຫວ່າງບລັອກເຄື່ອງຈັກ ແລະ ຫົວກະບອກສູບ ເນື່ອງຈາກການຂະຫຍາຍຕົວ/ການຫົດຕົວທາງຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຄື້ນຄວາມດັນ, ວົງແຫວນ C ຍັງຮັກສາຄວາມດັນຕິດຕໍ່ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເພື່ອປ້ອງກັນການຮົ່ວໄຫຼຂອງອາຍແກັສໄອເສຍ.

3. ການເລືອກວັດສະດຸຫຼັກ ແລະ ຂໍ້ກຳນົດການອອກແບບໂຄງສ້າງ

ເພື່ອຮັບປະກັນການດຳເນີນງານທີ່ໝັ້ນຄົງໃນໄລຍະຍາວພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ຮຸນແຮງ, ວັດສະດຸ ແລະ ຂະບວນການຕ້ອງໄດ້ຮັບການປັບແຕ່ງ:

3.1 ການເລືອກວັດສະດຸພື້ນຜິວ (ຄວາມຕ້ານທານການເລືອຄານໃນອຸນຫະພູມສູງ ແລະ ການຮັກສາຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ)

ໃນອຸນຫະພູມສູງ 700–800°C, ເຫຼັກສະແຕນເລດທຳມະດາ (ເຊັ່ນ 304 ຫຼື 316) ຈະຜ່ອນຄາຍຄວາມກົດດັນຢ່າງໄວວາ ແລະ ສູນເສຍຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ.

• ວັດສະດຸທີ່ແນະນຳ: Inconel 718 (ໂລຫະປະສົມທີ່ເຮັດຈາກການຕົກຕະກອນທີ່ມີນິກເກີນເປັນສ່ວນປະກອບຫຼັກ) or ອິນໂຄເນລ X-750.

• ຂໍ້ດີ:Inconel 718 ຮັກສາຄວາມແຂງແຮງຂອງຜົນຜະລິດສູງເປັນພິເສດ, ຄວາມຕ້ານທານການເລືອຄານ, ແລະ ໂມດູລັດຄວາມຍືດຫຍຸ່ນທີ່ດີເລີດເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງເຖິງ 700–800°C, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນທາງເລືອກທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບການທົນທານຕໍ່ຄວາມກົດດັນວົງຈອນອຸນຫະພູມສູງ.

3.2 ການອອກແບບການຊຸບພື້ນຜິວ/ການເຄືອບ (ການຕື່ມຄວາມຫຍາບຈຸນລະພາກ ແລະ ການປົກປ້ອງພື້ນຜິວອາລູມີນຽມ)

• ບັນຫາຄວາມແຂງບໍ່ກົງກັນ:ໂລຫະປະສົມ Inconel ມີຄວາມແຂງກວ່າໂລຫະປະສົມອາລູມິນຽມຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ການສຳຜັດໂດຍກົງຈະເຮັດໃຫ້ວົງແຫວນ C ທີ່ແຂງເຈາະເຂົ້າໄປໃນຮ່ອງອາລູມິນຽມທີ່ອ່ອນລົງ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ພື້ນຜິວເສຍຫາຍ.

• ນ້ຳຢາເຄືອບ:ເຄືອບດ້ວຍໂລຫະທີ່ອ່ອນ ແລະ ທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມສູງ ເຊັ່ນ:ການຊຸບເງິນ(ຫຼື ຄຳ/ພລາຕິນຳ ໃນສະພາບທີ່ຕ້ອງການຄວາມທົນທານສູງ), ຫຼື ໃຊ້ການເຄືອບອຸນຫະພູມສູງພິເສດໃສ່ໜ້າຜິວດ້ານນອກຂອງວົງແຫວນ C.

  • ຟັງຊັນທີ 1:ພາຍໃຕ້ແຮງຮັດແໜ້ນລ່ວງໜ້າ, ຊັ້ນເງິນທີ່ອ່ອນນຸ້ມຈະຜ່ານການໄຫຼຂອງພາດສະຕິກເພື່ອຕື່ມຮອຍເຄື່ອງຈັກທີ່ມີຂະໜາດນ້ອຍຢູ່ເທິງຮ່ອງເຫຼັກຫຼໍ່ ແລະ ອາລູມິນຽມ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ບໍ່ມີການຮົ່ວໄຫຼ.

  • ຟັງຊັນ 2:ເຮັດໜ້າທີ່ເປັນຊັ້ນບັບເຟີເພື່ອປົກປ້ອງຮ່ອງຫົວກະບອກສູບອາລູມີນຽມທີ່ຂ້ອນຂ້າງອ່ອນຈາກການແຫບ.

  • ຟັງຊັນ 3:ປ້ອງກັນການສວມໃສ່ທີ່ເກີດຈາກການສຳຜັດລະຫວ່າງໂລຫະທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນອຸນຫະພູມສູງ.

4. ການປະຕິບັດວິສະວະກຳການຕິດຕັ້ງ ແລະ ການປະທັບຕາຮ່ອງ

5. ສະຫຼຸບ ແລະ ທັດສະນະ

ໃນໂຄງສ້າງລວມຂອງກະບອກສູບເຫຼັກຫຼໍ່ ແລະ ຫົວກະບອກສູບໂລຫະປະສົມອາລູມິນຽມ, ຫັນໜ້າເຂົ້າຫາອຸນຫະພູມສູງສຸດ 700–800°Cແລະຄວາມດັນກຳມະຈອນຄວາມຖີ່ສູງ 100 MPaຂອງສະພາບແວດລ້ອມການເຜົາໄໝ້ຂອງນໍ້າມັນກາຊວນ,ວົງແຫວນຮູບຕົວ C ໂລຫະ Inconel 718 ຊຸບເງິນເປັນຕົວແທນຂອງວິທີແກ້ໄຂການປະທັບຕາສະຖິດທີ່ໜ້າເຊື່ອຖື ແລະ ມີຄວາມຍືນຍົງທາງດ້ານເຕັກນິກ.

ຂໍ້ໄດ້ປຽບຫຼັກຂອງມັນແມ່ນຢູ່ໃນ:

• ຮອງຮັບການແຍກຊ່ອງຫວ່າງແບບສະຫຼັບກັນໄດ້ຢ່າງສົມບູນແບບທີ່ເກີດຈາກຄື້ນຄວາມກົດດັນ 100 MPa ຜ່ານກົນໄກການໃຫ້ພະລັງງານດ້ວຍຕົນເອງດ້ວຍການຊ່ວຍເຫຼືອດ້ານຄວາມກົດດັນ;

• ການຊົດເຊີຍການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນທີ່ບໍ່ເທົ່າທຽມກັນລະຫວ່າງເຫຼັກຫລໍ່ ແລະ ໂລຫະປະສົມອາລູມິນຽມໂດຍໃຊ້ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນສູງຂອງໂລຫະປະສົມທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງທີ່ມີນິກເກີນ;

• ການແກ້ໄຂການຕື່ມຄວາມຫຍາບຄາຍດ້ວຍກ້ອງຈຸລະທັດ ແລະ ການປົກປ້ອງໜ້າດິນອາລູມີນຽມຜ່ານການຊຸບຜິວໜ້າດ້ານນອກທີ່ອ່ອນນຸ້ມ.

ໃນຂະບວນການອອກແບບ, ການວິເຄາະຄູ່ຄວາມຮ້ອນ-ກົນຈັກທີ່ມີອົງປະກອບຈຳກັດ (FEA) ຄວນໄດ້ຮັບການປະຕິບັດຢ່າງເຂັ້ມງວດເພື່ອຄິດໄລ່ແຮງຮັດກ່ອນຂອງສະກູ, ຄວາມທົນທານຂອງມິຕິຮ່ອງ, ແລະເສັ້ນໂຄ້ງການສະປິງກັບຄືນທີ່ອຸນຫະພູມສູງຂອງວົງແຫວນ C ຢ່າງຖືກຕ້ອງ, ຮັບປະກັນການເຮັດວຽກຂອງເຄື່ອງຈັກທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ສູນການຮົ່ວໄຫຼ, ແລະ ໜ້າເຊື່ອຖືຕະຫຼອດອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງມັນ.