مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی اثر پیرسازی بر خواص مکانیکی و ارتعاشی فولادهای کربنی SA516

نویسندگان
محمد حمیصی 1
سید ابراهیم موسوی ترشیزی 2
1 دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران ایران
2 هیئت علمی / دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران
چکیده
هنگام بهره‌برداری در شرایط فوق گرمایش بلندمدت، تغییرات ساختاری مهم‌ترین عامل افت خصوصیات مکانیکی و موجب کاهش عمر قطعات داغ در صنایع می‌یاشد. با توجه به دشواری یا هزینه‌بر بودن آزمون‌های مورد نیاز برای ارزیابی عمر باقیمانده، جستجوی روشی غیرمخرب، آسان‌ و دقیق برای تخمین عمر باقیمانده قطعات داغ و ارزیابی عمر باقیمانده آنها ضروری و دارای مزایای اقتصادی فراوانی است. هدف از این پژوهش، بررسی اثر تغییرات ساختاری بر فرکانس طبیعی و ضرایب میرایی نمونه‌هایی از فولاد کربنی SA516-Grade55 می‌باشد تا در صورت وجود اثرات معنی دار، این روش برای فلزات دیگر و به ویژه قطعات داغ نیروگاهی توسعه داده شود. در این پژوهش با انجام عملیات حرارتی پیرسازی بر روی نمونه‌ها، تغییرات ساختاری شدیدی ایجاد گردید. به‌طوریکه پرلیت تجزیه‌شده و به فریت و کاربیدهای کروی شکل در مرزدانه‌ها تبدیل شد. با افزایش تغییرات ساختاری مشخص گردید که فرکانس های طبیعی مود اول تا ششم و ضریب کشسانی کاهش و ضرایب میرایی و کاهش لگاریتمی افزایش محسوسی می‌یابند. این نتایج امیدبخش تدوین یک روش نوین غیرمخرب برای تخمین عمر باقیمانده برای قطعات با جنس‌های مختلف در شرایط بهره‌برداری فوق گرمایش بلندمدت می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
تخمین عمر باقیمانده
فولاد کربنی
پیرسازی
تغییرات ساختاری
خواص مکانیکی و ارتعاشی

موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental study of aging effect on mechanical and vibrational properties on carbon steel SA516

نویسندگان English

Mohammad Hamisi 1
Seyed Ebrahim Moussavi Torshizi 2
1 Department of Mechanical Engineering and Energy, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering and Energy, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده English

In long-terms of overheating conditions, structural changes are the most important cause of mechanical deterioration and reduce the life of hot components. Given the difficulty or costliness of tests needed to assess the remaining life, searching for a non-destructive, simpler and more accurate way to estimate the remaining life of hot components and assess their remaining life is essential and have many economic benefits. The purpose of this study is to investigate the effect of structural changes on natural frequencies and damping coefficients of samples of carbon steel SA516-Grade55 so that, if there are significant effects, this method will be developed for other metals, in particular hot power plant parts. In this research, severe structural changes were observed on the samples by performing heat treatment of aging. As perlite decompose into ferrite and spheroidal carbides in the boundaries. With increasing structural changes, it was found that the natural frequencies of the first to sixth modes and the elastic modulus are decreased and the coefficients of damping and logarithmic decrease are increased significantly. These promising results are the elaboration of a non-destructive new method for estimating the remaining life for components of different types under long-term overheated operation conditions.

کلیدواژه‌ها English

Life estimation
Carbon steel
Aging
Microstructural change
Mechanical and Vibrational properties
[1] S. Ebrahim Moussavi.T., Super Heaters, pp. 45-51,Tehran: Niroo Research Institute, 2008. (in Persian فارسی)
[2] J. Dobrzański, A. Hernas, Correlation between phase composition and life-time of 1Cr-0.5Mo steels during long-term service at elevated temperatures, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 53, No. 1-2, pp. 101-108, 1995.
[3] Kushima, K. Kimura, F. Abe, K. Maruyama, Effect of microstructural change on creep deformation behaviour and long-term creep strength of 1Cr-0.5Mo steel, Journal of the Iron and Steel Institute of Japan, Vol. 86, pp. 131-137, 2000.
[4] M.E. O' Dowd, W. Ruch, E.A. Starke, Dependence of elastic modulus on microstruture in 2090-type alloys, Journal of Physics colloques, Vol. 48, No. C3, pp. 565-576, 1987.
[5] Ito K., T. Moroyama, I. Fukumoto, Effects of ageing on damping capacity of TiNi alloys, Journal of Physics colloques, Vol. 46, No. C10, pp. 645-648, 1985.
[6] Yagmur, Levent, Effect of microstructure on internal friction and young's modulus of aged Cu–Be alloy, Materials Science and Engineering: A, Vol. 523, No. 1-2 ,pp. 65-69, 2009.
[7] Tanaka, Manabu, Hiroshi Iizuka, Effects of grain size and microstructures on the Internal friction and young's modulus of a high-strength steel HT-80, Journal of Materials Science, Vol. 26, No. 16, pp. 4389-4393, 1991.
[8] J. Dobrzański, H. Krztoń, A. Zieliński, Development of the precipitation processes in low-alloy Cr-Mo type steel for evolution of the material state after exceeding the assessed lifetime, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, Vol. 23, No. 2, pp. 19-22, 2007.
[9] Singiresu S. Rao, Mechanical Vibrations, pp. 115-123, New York: Prentice Hall, 5th edition, 2011.
[10] Singiresu S. Rao, Vibration of Continuous Systems, pp. 245-251 New Jersey: John Wiley & Sons, 2007.
[11] A. Bertha and J. M. Roesset, Analytical evaluation of the accuracy of the half-power bandwidth method to estimate damping ratios in a structure, Proceedings of the 4th International Conference on Structural Health Monitoring of Intelligent Infrastructure (SHMII 09), pp. 2–9, July 2009.
[12] Maringer, Robert E, Damping Capacity of materials, pp. 35-42, Ohio: Battelle Memorial Institute, Columbus Laboratories, 1966.
[13] A.valinejad, Table and Standard of Steel (Steel Key), pp. 68-72, Tehran: Tarrah publish, 2012. (in Persian فارسی)
[14] R.Visvanatan, Damage Mechanisms and Life Assessment of High Temperature -Components, ASM international society, Ohio, pp. 112-118, 1995.
[15] Kim, Sudook A., Ward L. Johnson, Elastic constants and internal friction of martensitic steel, ferritic-pearlitic steel and α-Iron, Materials Science and Engineering: A, Vol. 452, pp. 633-639, 2007.
[16] Hertzberg,
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 18، شماره 7
آبان 1397
صفحه 50-55