Tại sao các thiết bị xử lý nhiệt thất bại?

I. Các dạng hư hỏng chính và nguyên nhân của thiết bị xử lý nhiệt

1. Nứt do mỏi nhiệt (Lỗi thường gặp nhất)

• Biểu hiện: Mạng bị nứt (sần), đặc biệt ở các góc nhọn và các mối hàn.
• Nguyên nhân:

• • Ứng suất nhiệt theo chu kỳ do gia nhiệt và làm lạnh nhanh lặp đi lặp lại.
  • Khả năng chống mỏi nhiệt của vật liệu không đủ.
  • Thiết kế kết cấu không hợp lý (tập trung ứng suất).

2. Biến dạng leo ở nhiệt độ cao

• Biểu hiện: Đồ gá bị võng, uốn cong, biến dạng vĩnh viễn.
• Nguyên nhân:

• • Chịu tải liên tục ở nhiệt độ cao trong thời gian dài.
  • Độ bền nhiệt độ cao của vật liệu không đủ.
  • Quá tải hoặc quá nóng cục bộ.

3. Quá trình oxy hóa và ăn mòn

• Biểu hiện: Bề mặt bong tróc, nứt nẻ, mỏng, giòn.
• Nguyên nhân:

• • Quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao (hình thành cặn).
  • Ăn mòn trong khí quyển (cacbon hóa, thấm nitơ, tấn công sunfua).
  • Ăn mòn từ bể muối hoặc môi trường làm nguội.

4. Hư hỏng cơ học

• Biểu hiện: Va chạm móp, trầy xước, gãy xương.
• Nguyên nhân:

• • Xử lý va chạm.
  • Tải phôi không đúng cách.
  • Kẹt hoặc loại bỏ mạnh mẽ.

5. Chuyển đổi pha và suy thoái cấu trúc vi mô

• Biểu hiện: Vật liệu bị giòn, độ bền giảm mạnh.
• Nguyên nhân:

• • Sử dụng kéo dài trong phạm vi nhiệt độ nhạy cảm (ví dụ: độ giòn 475°C).
  • Kết tủa các pha có hại (pha sigma, kết tụ cacbua).

II. Hỏi đáp chính về lựa chọn vật liệu

Q1: Làm thế nào để chọn vật liệu cố định dựa trên nhiệt độ hoạt động?

• 600°C: Thép nhẹ, thép hợp kim thấp (ví dụ Q235, 16Mn) là đủ.
• 600-900°C: Thép chịu nhiệt hợp kim trung bình (ví dụ 1Cr18Ni9Ti, 309S).
• 900-1100°C: Thép chịu nhiệt hợp kim cao (ví dụ 310S, 330, 253MA).
• 1100-1200°C: Hợp kim gốc niken (ví dụ: Inconel 600/601/617).
• >1200°C: Gốm sứ, cacbua silic, hợp kim molypden (lưu ý: yêu cầu bảo vệ chống oxy hóa).

Câu 2: Các yêu cầu vật liệu đặc biệt cho các quy trình xử lý nhiệt khác nhau là gì?

• Carburizing/Carbonitriding:
• • Tránh các hợp kim có hàm lượng niken cao (dễ hình thành bồ hóng).
  • Ưu tiên thép crom-mangan-nitơ (ví dụ: ZG4Cr25Ni20Si2).
• Xử lý nhiệt chân không:
• • Vật liệu có áp suất hơi thấp (tránh các nguyên tố như Zn, Cd, Pb).
  • Vật liệu có độ tinh khiết cao, tốc độ thoát khí thấp.
• Xử lý nhiệt tắm muối:

• • Vật liệu chống ăn mòn chống lại muối nóng chảy (ví dụ Inconel 600).
  • Xem xét thành phần của dung dịch muối (clorua, nitrat, muối xyanua, v.v.).

Câu 3: Làm thế nào để lựa chọn giữa vật liệu cố định đúc và rèn?

III. Hỏi đáp chính về bảo trì

Q4: Làm thế nào để kéo dài tuổi thọ của thiết bị trong quá trình sử dụng hàng ngày?

1. Quy trình làm nóng trước:

• Các thiết bị mới hoặc nguội phải được làm nóng trước theo từng giai đoạn (ví dụ: mỗi giai đoạn 1 giờ ở 200°C, 500°C, 800°C).
• Tránh đặt đồ đạc lạnh trực tiếp vào lò nhiệt độ cao.

2. Thông số kỹ thuật tải:

• Phân bổ tải đều, tránh tình trạng quá tải điểm.
• Duy trì khoảng trống thích hợp giữa phôi và vật cố định cũng như giữa các phôi (khuyến nghị ≥10mm).
• Đặt phôi nặng ở phía dưới, phôi nhẹ hơn ở trên.

3. Kiểm soát nhiệt độ:

• Nghiêm cấm vượt quá nhiệt độ sử dụng tối đa của vật liệu cố định.
• Tránh giữ lâu ở phạm vi nhiệt độ tới hạn.

Câu hỏi 5: Những điểm chính nào cần được tập trung vào trong quá trình kiểm tra thiết bị cố định định kỳ?

Kiểm tra hàng ngày: √ Quá trình oxy hóa bề mặt (vỡ bất thường?) √ Biến dạng có thể nhìn thấy (đo bằng cạnh thẳng, thước cặp) √ Các vết nứt (tập trung vào các mối hàn, góc nhọn) Kiểm tra hàng tuần: √ Độ chính xác về kích thước (các kích thước định vị quan trọng) √ Độ lỏng của các kết nối √ Tính toàn vẹn của móc treo và vấu nâng Kiểm tra hàng tháng: √ Kiểm tra kích thước toàn diện (so với bản vẽ gốc) √ Kiểm tra thẩm thấu đối với vết nứt nhỏ √ Đánh giá khả năng chịu tải (thử tải nếu cần thiết)

Câu hỏi 6: Các phương pháp khả thi để sửa chữa thiết bị cố định là gì?

• Sửa chữa hàn:

• • Sử dụng que hàn chịu nhiệt chuyên dụng (ví dụ A402, A407, NiCrFe-3).
  • Làm nóng trước đến 300-400°C, làm nguội chậm sau khi hàn.
  • Chỉ thích hợp cho các khu vực không quan trọng và các vết nứt nhỏ.
• Tăng cường bề mặt:

• • Aluminizing, cromizing (cải thiện khả năng chống oxy hóa).
  • Lớp phủ gốm phun nhiệt (Al₂O₃, ZrO₂).
  • Gia công bề mặt hồ quang truyền plasma (PTA).
• Sửa chữa cơ khí:

• • Làm thẳng các bộ phận bị biến dạng (cần ủ trước).
  • Gia cố cục bộ (chất làm cứng hàn).
  • Lưu ý: Khả năng chịu lực của đồ đạc sửa chữa phải được đánh giá lại.

Q7: Khi nào một vật cố định phải được loại bỏ?

Ngừng sử dụng ngay lập tức nếu xảy ra bất kỳ trường hợp nào sau đây:

1. Vết nứt kết cấu: Vết nứt xuyên suốt hoặc vết nứt >10 mm ở những khu vực quan trọng.
2. Biến dạng nghiêm trọng: Độ lệch độ thẳng >1/100 trên tổng chiều dài hoặc ảnh hưởng đến vị trí phôi.
3. Làm mỏng quá mức: Mất mặt cắt do oxy hóa/ăn mòn >30% độ dày ban đầu.
4. Lỗi hiệu suất: Không có khả năng đáp ứng các yêu cầu của quy trình (ví dụ: tính đồng nhất, tốc độ làm mát).
5. Mối nguy hiểm về an toàn: Bất kỳ vết nứt hoặc biến dạng vĩnh viễn nào có thể nhìn thấy được trên các thiết bị nâng.

IV. Đề xuất quản lý kinh tế

Bảng quản lý vòng đời của thiết bị cố định

V. Bảng tham khảo lựa chọn vật liệu nhanh