Kaynak sonrası genel stres giderme ısıl işlemi, kapakların soğuk şekillendirilmesinin ardından uygulanan ısıl işlemin yerine geçebilir mi?
Thread Content
İşletmemizin üretiminde, ana malzemesi Q245 (normalize edilmiş durumda) olan ve DN1800×20 ölçülerinde bir dikey tank bulunmaktadır. Çizimlerde kaynak sonrası tamamen stres giderici ısıl işlem uygulanması gerektiği belirtilmiştir. Yukarıdaki bilgilere dayanarak işlem planlaması yaparken, kapak kısmının soğuk şekillendirme yöntemiyle üretilmesini talep ettim (soğuk şekillendirmeyle kapak boyutları daha kolay kontrol edilebilir ve üretim maliyeti de düşüktür); ardından tüm parça kaynatıldıktan sonra ısıl işlem uygulanacaktır. Bu durumda bazı kuruluşlar termo şekillendirme yöntemini kullanır, ardından kapak kısmını normalleştirme işlemine tabi tutar (malzemenin normalleşmiş durumunu sağlamak için), ve son olarak da kaynak sonrası toplu stres giderme ısıl işlemi uygular. Bu tür bir üretim düzenlemesinde büyük bir sorun olmamasına rağmen, üretim maliyetleri çok yüksek; bu durum hiç gerekli değil. Siz öğrenciler bu konuda ne düşünüyorsunuz?
Hem performans hem de standartlar açısından uygulanabilir.
Soğuk şekillendirilmiş eliptik kapakların ısıl işlemi, GB25198 standardının 6.4.5.1 maddesindeki hükümlere uygun olmalıdır.
Isı işlemine gerek olup olmadığı, GB25198 standardının 6.4.5.1 maddesindeki hükümlere göre belirlenebilir; ancak eğer bu cihaz zaten kaynak sonrasında tamamen stres giderme ısı işlemine tabi tutuluyorsa, GB25198 standardının 6.4.5.1 maddesine göre stres giderme ısı işlemi gerektiren süreç, kaynak sonrası tam ısı işlemi ile değiştirilebilir. Elbette, bu tam ısı işlemi de kapak kısmının stres giderme ısıl işlemini karşılamalıdır.
Bu kabın kapak kısmının nominal kalınlığı 20 mm’dir; kullanılan malzemenin kalınlığına bağlı olarak bu değer genellikle 22 mm olur. Bu durumda soğuk şekillendirme sırasında %5’in üzerinde bir deformasyon meydana gelir ve performansın geri kazanılması için ısıl işlem uygulanması gerekir. GB150 standartlarına göre, kaynak sonrası ısıl işlem, performansı geri kazandırma amaçlı ısıl işlemin yerine geçemez. Karşılaştırıldığında, bu kapakların ısı şekillendirildikten sonra normalizasyon işlemine tabi tutulması ile soğuk şekillendirildikten sonra performansı geri kazandırmak için yapılan ısıl işlemler, maliyet açısından pek bir fark yaratmamaktadır.
Birçok imalat fabrikası böyle yapıyor; normal ısı işlemi yerine bütünsel ısı işlemi kullanıyor. Aslında bu iki ısıl işlemin işlevleri farklıdır ve ulaştıkları amaçlar da farklıdır. Genel ısı işlemi, soğutma ısıl işlemidir ve esas olarak kaynak bölgesindeki kalan gerilimlerin giderilmesini sağlar; fırın içinde soğutulur ve ısıtma sıcaklığı da farklıdır ； Normalizasyon, malzemenin mekanik özelliklerinin geri kazanılmasıdır ve hava soğutmalıdır.
Soğuk şekillendirilmiş kapaklarda, ağız kısmındaki deformasyon miktarı oldukça büyüktür; iç gerilimler ve işleme sertleşmesi mevcuttur! Ana malzemenin veya şekillendirilmiş kapakların mukavemeti yüksek ve stresi fazla olduğunda, silindir gövdesiyle kaynaklanması durumunda deformasyon, çatlak gibi sorunlar ortaya çıkabilir; bu yüzden kapakların şekillendirildikten sonra tavlama işlemine tabi tutulması önerilir. Q245R malzemesi söz konusu olduğunda, yukarıda bahsedilen sorunlar çok daha hafif olur. Eğer kapak şekillendirme ile ekipman üretimi arasındaki süre çok kısaysa, maliyetleri azaltmak amacıyla ısı işleminin birleştirilmesi önerilir.
1. Eğer soğuk şekillendirme kullanılıyorsa, kapakların ısıl işlemine alternatif olarak nihai bütünsel ısıl işlem uygulanabilir； 2. Eğer ısı şekillendirme yöntemi kullanılıyorsa, ısı şekillendirmenin gerçekleştiği sıcaklığın ne olduğuna bakılmalıdır. Eğer bu sıcaklık normalizasyon sıcaklığından yüksekse, kapak için ayrı olarak malzemenin mekanik özelliklerini geri kazandırmak amacıyla normalizasyon işlemi uygulanmalıdır ； Eğer ısı şekillendirme sıcaklığı normalizasyon sıcaklığının altındaysa, cihaza yalnızca son bir kez toplu ısıl işlem uygulanması yeterli olabilir.
Bu gönderi en son 2016-12-28 15:53 tarihinde thinker21 tarafından “Soğuk Dövme” olarak düzenlendi
Arkadaşlarımın cevaplarını dikkatlice inceledim; hepsi oldukça mantıklıydı. Bu soruyu daha iyi anlamak için standartlara tekrar baktım: Bir, GB/T25198-2010 “Basınçlı Kapaklar” standardının (6.4.5.1 maddesine göre: Bütün parça halinde şekillendirilen veya önce parçalar birleştirilip sonra şekillendirilen çelikten küresel, eliptik, disk şeklindeki kapaklar ile düz tabanlı kapaklar, soğuk şekillendirmeden sonra ısı işlemine tabi tutulmalıdır. Burada standartlarda hangi tür ısıl işlemin kullanılacağı açıkça belirtilmemiştir; bizim geçmişteki anlayışımız ise stres giderme ısıl işlemiydi. II. GB150-2011’deki 8.1.1 maddesine göre, soğuk şekillendirilmiş çelik plakalardan yapılan basınçlı elemanlarda, a)–e) maddelerinde belirtilen koşullardan herhangi biri sağlandığında ve deformasyon oranı Tablo 4’te belirtilen sınırları aştığında (karbon çeliği ve düşük alaşımlı çelikler ile diğer malzemelerde deformasyon oranı %5’in üzerindeyse), şekillendirme işleminden sonra malzemenin özelliklerini geri kazandırmak için uygun işlemler yapılmalıdır. a) Aşırı veya yüksek derecede tehlikeli maddeler içeren kaplar ； b) Şekilde stres korozyonu bulunan kap gösterilmiştir ； c) Karbon çelik, düşük alaşımlı çelik, şekillendirilmeden önce kalınlığı 16 mm’den büyük olanlar ； d) Karbon çelik ve düşük alaşımlı çeliklerde, şekillendirme sonrası incelme oranı %10’dan fazladır.
e) (1# Düzeltme Listesinde iptal edilmiştir.)
III. GB150-2011 standardının açıklaması – 8.1.1 maddesine dair açıklama:
1. Soğuk şekillendirilmiş basınçlı elemanlarda, soğuk işleme sonucu oluşan sertleşme derecesi deformasyon oranı ile ölçülür. Farklı malzemelerden yapılan basınçlı elemanlar şekillendirildikten sonra, eğer deformasyon oranları ilgili değerlere ulaşırsa, şekillendirme sonrasında malzemenin özelliklerini geri kazandırmak için ısı işlemi uygulanmalıdır. Not: Burada “malzemenin özelliklerini geri kazandırmak için uygun ısı işlemi uygulanması” ifadesi şunu ifade eder: a) Karbon çelik ve düşük alaşımlı çelikler için bu, artık gerilimleri ve deformasyon kaynaklı sertleşmeyi ortadan kaldırmak amacıyla rekristalizasyon sıcaklığında tavlama yapılmasını ifade eder. Yeniden kristalleşme, tavlama sıcaklığı yeterince yüksek ve süre yeterince uzun olduğunda, deforme olmuş metallerin veya alaşımların mikroyapısında gerilimsiz yeni kristallerin – yeniden kristalleşme çekirdeklerinin – oluşmasıdır. Yeni kristaller sürekli büyür ve orijinal deforme olmuş yapı tamamen ortadan kalkana kadar devam eder; metalin veya alaşımın özelliklerinde de belirgin değişiklikler meydana gelir. Bu sürece rekristalizasyon denir. Bunlar arasında, yeni kristallerin oluşmaya başladığı sıcaklığa başlangıç yeniden kristalleşme sıcaklığı denir; mikroyapının tamamının yeni kristallerle dolduğu sıcaklığa ise son yeniden kristalleşme sıcaklığı veya tam yeniden kristalleşme sıcaklığı denir. Yeniden kristalleşme sürecinin gerçekleştiği sıcaklık aralığı, alaşımın bileşimi, deformasyon derecesi, başlangıçtaki kristal boyutu, tavlama sıcaklığı gibi faktörlerden etkilenir. Pratik uygulamalarda, metalin veya alaşımın termal stabilite seviyesini ölçmek için genellikle yeniden kristalleşmenin başladığı sıcaklık ile bittiği sıcaklığın aritmetik ortalaması kullanılır ve buna yeniden kristalleşme sıcaklığı denir. b) Östenit, ferit, çift fazlı paslanmaz çelik gibi yüksek alaşımlı çeliklerde, soğuk şekillendirme işlemi sırasında deformasyon oranlarına bağlı olarak metalografik yapıda farklı derecelerde değişiklikler meydana geldiğinden, sadece genel stres giderme ısıl işlemleriyle malzemenin özellikleri (mekanik özellikler, korozyon direnci vb.) geri kazandırılamaz. Bu nedenle, malzemenin özelliklerinin eski haline getirilmesi amacıyla genellikle ham madde durumundaki malzemenin ısıl işlem görmesi gerekmektedir. Özetle: 1. Eğer kapakların deformasyon oranı %5’i geçmiyorsa (karbon çelik ve düşük alaşımlı çeliklerde), GB150 standartlarına göre gerilim giderme amaçlı ısı işlemi zorunlu değildir; ancak GB/T25198 standartlarına göre ısı işlemi gereklidir. Bence stres giderme amaçlı ısı işlemi yeterli olacaktır. Eğer ekipman, kaynak sonrası tam kapsamlı bir stres giderme işlemi talep ediyorsa, bu durumda soğuk şekillendirme yöntemiyle üretilen kapaklar için yapılan ısı işleminin yerine kaynak sonrası stres giderme işlemi kullanılabilir. 2. Eğer kapakların deformasyon oranı %5’in üzerindeyse (karbon çelik ve düşük alaşımlı çeliklerde) ve malzemenin kalınlığı 16 mm’yi aşıyorsa veya duvar kalınlığı %10’dan fazla azalıyorsa, GB150 standartlarına göre rekristalizasyon sıcaklığında tavlama işlemi yapılmalıdır. Bunun temel amacı, soğuk şekillendirme sonrası oluşan işleme sertleşmesini gidermek ve aynı zamanda gerilimleri ortadan kaldırmaktır. Bu durumda, kapakların ana malzemesinden yapılmış doğrulama numuneleri bulunmalıdır. Bu durumda, ekipmanın kaynak sonrası stres giderme ısıl işlemi, kapakların soğuk şekillendirilmesinin ardından uygulanan rekristalizasyon sıcaklığına dayalı bozulma giderme işleminin yerini alamaz. 3. Bu sırada yine bir soru ortaya çıktı: Standartların uygulanması bu kadar uzun sürerken, insanlar neden rekristalizasyon sıcaklığındaki tavlama işlemini önemsemedi ve anlamadı?
e) (1# Düzeltme Listesinde iptal edilmiştir.)
III. GB150-2011 standardının açıklaması – 8.1.1 maddesine dair açıklama:
1. Soğuk şekillendirilmiş basınçlı elemanlarda, soğuk işleme sonucu oluşan sertleşme derecesi deformasyon oranı ile ölçülür. Farklı malzemelerden yapılan basınçlı elemanlar şekillendirildikten sonra, eğer deformasyon oranları ilgili değerlere ulaşırsa, şekillendirme sonrasında malzemenin özelliklerini geri kazandırmak için ısı işlemi uygulanmalıdır. Not: Burada “malzemenin özelliklerini geri kazandırmak için uygun ısı işlemi uygulanması” ifadesi şunu ifade eder: a) Karbon çelik ve düşük alaşımlı çelikler için bu, artık gerilimleri ve deformasyon kaynaklı sertleşmeyi ortadan kaldırmak amacıyla rekristalizasyon sıcaklığında tavlama yapılmasını ifade eder. Yeniden kristalleşme, tavlama sıcaklığı yeterince yüksek ve süre yeterince uzun olduğunda, deforme olmuş metallerin veya alaşımların mikroyapısında gerilimsiz yeni kristallerin – yeniden kristalleşme çekirdeklerinin – oluşmasıdır. Yeni kristaller sürekli büyür ve orijinal deforme olmuş yapı tamamen ortadan kalkana kadar devam eder; metalin veya alaşımın özelliklerinde de belirgin değişiklikler meydana gelir. Bu sürece rekristalizasyon denir. Bunlar arasında, yeni kristallerin oluşmaya başladığı sıcaklığa başlangıç yeniden kristalleşme sıcaklığı denir; mikroyapının tamamının yeni kristallerle dolduğu sıcaklığa ise son yeniden kristalleşme sıcaklığı veya tam yeniden kristalleşme sıcaklığı denir. Yeniden kristalleşme sürecinin gerçekleştiği sıcaklık aralığı, alaşımın bileşimi, deformasyon derecesi, başlangıçtaki kristal boyutu, tavlama sıcaklığı gibi faktörlerden etkilenir. Pratik uygulamalarda, metalin veya alaşımın termal stabilite seviyesini ölçmek için genellikle yeniden kristalleşmenin başladığı sıcaklık ile bittiği sıcaklığın aritmetik ortalaması kullanılır ve buna yeniden kristalleşme sıcaklığı denir. b) Östenit, ferit, çift fazlı paslanmaz çelik gibi yüksek alaşımlı çeliklerde, soğuk şekillendirme işlemi sırasında deformasyon oranlarına bağlı olarak metalografik yapıda farklı derecelerde değişiklikler meydana geldiğinden, sadece genel stres giderme ısıl işlemleriyle malzemenin özellikleri (mekanik özellikler, korozyon direnci vb.) geri kazandırılamaz. Bu nedenle, malzemenin özelliklerinin eski haline getirilmesi amacıyla genellikle ham madde durumundaki malzemenin ısıl işlem görmesi gerekmektedir. Özetle: 1. Eğer kapakların deformasyon oranı %5’i geçmiyorsa (karbon çelik ve düşük alaşımlı çeliklerde), GB150 standartlarına göre gerilim giderme amaçlı ısı işlemi zorunlu değildir; ancak GB/T25198 standartlarına göre ısı işlemi gereklidir. Bence stres giderme amaçlı ısı işlemi yeterli olacaktır. Eğer ekipman, kaynak sonrası tam kapsamlı bir stres giderme işlemi talep ediyorsa, bu durumda soğuk şekillendirme yöntemiyle üretilen kapaklar için yapılan ısı işleminin yerine kaynak sonrası stres giderme işlemi kullanılabilir. 2. Eğer kapakların deformasyon oranı %5’in üzerindeyse (karbon çelik ve düşük alaşımlı çeliklerde) ve malzemenin kalınlığı 16 mm’yi aşıyorsa veya duvar kalınlığı %10’dan fazla azalıyorsa, GB150 standartlarına göre rekristalizasyon sıcaklığında tavlama işlemi yapılmalıdır. Bunun temel amacı, soğuk şekillendirme sonrası oluşan işleme sertleşmesini gidermek ve aynı zamanda gerilimleri ortadan kaldırmaktır. Bu durumda, kapakların ana malzemesinden yapılmış doğrulama numuneleri bulunmalıdır. Bu durumda, ekipmanın kaynak sonrası stres giderme ısıl işlemi, kapakların soğuk şekillendirilmesinin ardından uygulanan rekristalizasyon sıcaklığına dayalı bozulma giderme işleminin yerini alamaz. 3. Bu sırada yine bir soru ortaya çıktı: Standartların uygulanması bu kadar uzun sürerken, insanlar neden rekristalizasyon sıcaklığındaki tavlama işlemini önemsemedi ve anlamadı?
Bu gönderi en son 2016-12-30 08:54 tarihinde zxhslm tarafından düzenlendi. Soğuk işleme sertleşmesi nedeniyle malzemenin özelliklerinin geri kazandırılması amacıyla uygulanan ısıl işlemler, Lee Si-yuk öğretmenin basınçlı kaplar tasarımı mühendisliği eğitim kitabında ele alınmıştır; burada stres giderici ısıl işlem olan tavlama yöntemi veya normalizasyon ve ardından temperleme yöntemleri kullanılabilir; ülkemizde ise çoğunlukla stres giderici tavlama yöntemi tercih edilmektedir. Bence gönderenin söylediği uygulanabilir.