186873. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fáradásnak és/vagy kúszásnak kitett fémes szerkezeti anyagok kimerülési folyamatának késleltetésére
1 186873 2 üzem közbeni megfigyelése diagnosztikai módszerekkel sok esetben meg sem valósítható, általában pedig túl bonyolult és ráfordításigényes módszernek tűnik, míg kevésbé ráforditásigényes módon való alkalmazása esetén a kapott eredmény nem lett volna elég megbízható. Kutatásaink során azonban megbizonyosodtunk arról, hogy jelenlegi anyagszerkezeti ismereteink alapján a beavatkozás időzítése rendszerint a makrorepedést jóval megelőző állapot esetére is elvégezhető a mikrorepedés esetére eddig alkalmazott számító-becslő módszer alkalmazásával. így pl. a mikrorepedések keletkezését a vizsgált szerkezeti elemből vett kisméretű mintadarabokon elvégzett transzmissziós elektronmikroszkópi vizsgálattal egyértelműen diagnosztizálni lehet. Mindebből következik, hogy a diagnosztikai módszerek alkalmazása a találmány szerinti regeneráló eljárás egyes foganatosítási módjainál igen előnyös lehet, a találmányi gondolat szempontjából azonban alárendelt jelentőségű. Vizsgálataink és eddigi kutatásaink azt mutatták, hogy a makrorepedéses minősítés szerinti kimerülési mérték 30%-át kitevő igénybevételig az anyagszerkezeti elváltozás az üregek képződésének kezdeténél jobban nem halad előre, mikrorepedés nem keletkezik. Ha a számított, becsült 30%-os kimerülési mértéknél regeneráló jellegű hőkezelést alkalmazunk, az elváltozási folyamatot nemcsak megállapítjuk, késleltetjük, hanem gyakorlatilag újra el is tüntetjük a kialakulóban lévő folytonossági hiányokat, üregeket, amelyek újabb létrejöttére csak további hosszabb igénybevétel után kell számítani, s akkor a találmány szerinti regeneráló beavatkozás megismételhető és így többszöri regenerálással az élettartam jelentős mértékben meghosszabbodik. Felismerésünknek éppen az ad különös jelentőséget, hogy a szokásos számított-becsült időpontban eszközölt találmány szerinti beavatkozás megbízhatóan kiküszöböli az üregképződést és késlelteti annak újabb fellépését, míg viszont a mikrorepedések feltárása diagnosztikai úton ebben a kezdeti elváltozási állapotban többnyire nem oldható meg; röntgenvizsgálat, ultrahangos vizsgálat, mágneses repedésvizsgálat általában csak a makro repedésre ad felvilágosítást, így szokásosan vagy találnak makrorepedést, ekkor a csere elkerülhetetlen, vagy nem találnak, akkor újabb időtartamra adnak üzemeltetési engedélyt függetlenül attól, hogy a mikroszerkezeti állapotváltozás már folyamatban van és az újabb ellenőrzéskor már makrorepedésig fejlődik, cserét igényel. Ha viszont a kutatásaink szerint kellő alappal kijelölt időpontban elvégezzük a regeneráló hőkezelést, akkor a szokásos eszközeinkkel üzemszerűen nem észlelhető káros folyamatot időben állítjuk meg és jelentős megtakarítást érhetünk el nemcsak költségben, de - végeredményben korlátozottan rendelkezésre álló - fontos nyersanyagokban és szűk keresztmetszetű technológiai kapacitásban is. Végeredményben a találmány szerinti regeneráló eljárás megelőzi az irreverzíbilis károsodás létrejöttét, időben történő, ismételt alkalmazása többszörösére növelheti meg a regenerált objektum élettartamát. Ennek megfelelően a találmány tárgya eljárás fáradásnak és/vagy kúszásnak kitett fémes szerkezeti anyagok kimerülési folyamatának késleltetésére hőkezelés alkalmazásával. A találmány szerint tapasztalati adatok alapján és/vagy diagnosztikai eljárás(ok) alkalmazásával, a szerkezeti elem rendeltetésének, szerkezeti jellemzőinek és üzemi feltételeinek figyelembevételével meghatározzuk azt az üzemeltetési időtartamot, amelynek elteltekor üregek koagulációja várhatóan már fellép, de mikrorepedés-képződés még biztosan nem várható, s az így meghatározott üzemeltetési időtartam elteltekor a szerkezeti elemet, illetve annak egy vagy több kritikus helyét regeneráló hőkezelésnek vetjük alá, és ezt a hőkezelő beavatkozást a becsült állapotadaíok és/vagy az alkalmazott anyagszerkezeti vizsgálat(ok) eredményének és a regeneráló hőkezelés paramétereinek figyelembevételével kijelölt újabb időpont(ok)ban megismételjük. Célszerűen a regeneráló hőkezelést a szerkezeti elem üzembe helyezésekor meghatározott névleges élettartam (E) 30%-át meg nem haladó üzemeltetési idő leteltekor hajtjuk végre, ekkor újra meghatározzuk a regenerált szerkezeti elem névleges élettartamát (E’) és az újabb regeneráló hőkezelés(eke]t is az előző regeneráláskor megállapított névleges élettartam (E’) 30%-át meg nem haladó üzemeltetési idő leteltekor hajtjuk végre. A fentiek jobb megvilágítása céljából előbb részletesebben vizsgáljuk a fáradási folyamat menetét, kritikus fázisait, majd példákkal szemléltetjük a találmány szerinti eljárás alkalmazását. A jelenleg pl. az energiaiparban, vegyiparban, olaj- és gázipari gyakorlatban kialakult tervezési módszer szerint a növelt hőmérsékleten üzemelő csővezetékek, pl. gőzvezetékek túlnyomó többségénél a megkívánt minimális élettartam 100000 (egyszázezer) üzemóra; ha megengedhető alakváltozásra méretezünk, a tervezett élettartam elérheti a 15C000, esetleg 200000 üzemórát. A vegyiparban varnak olyan alkalmazási helyek, ahol a különösen agresszív közeg és/illetve magas (pl. 600 °C feletti) hőmérséklet miatt kisebb élettartam-értékekre terveznek. A járműgyártás területén pl. az autóbuszok vázszerkezeteinek meghatározott üzemidő utáni tönkremenetele (a feszültségkoncentrátorok mellől induló repedések miatt) lényegesen korábban következik be, mint a jármű többi szerkezeti eleménél, s ez korlátozza a biztonságos üzem tartamát. Egyes szerkezeteknél, pl. csővezetékeknél kísérleteztek azzal, hogy a tervezett élettartam lejárta után kiváltott elemet hőkezeléssel regenerálják; a tapasztalat azonban azt mutatja, hogy a kiváltáskor az elem - a már végbement károsodás folytán - már nem regenerálható olyan eredménnyel, hogy annak beépítése esetén az üzem folytatását kellően biztonságosnak lehetne tekinteni.. Vizsgálataink jobb betekintést adtak az ilyen károsodás kialakulásának fázisaira. A fáradásra és/vagy kúszásra igénybe vett fémes szerkezeti anyagok törései makroszkopikusan mindig - már kimutatható - makrorepedés-képződéssel majd repedésterjedés folyamatával kezdődnek, de ezeket a folyamatokat közvetlenül többnyire meg sem figyelhető mikroszkopikus folyamatok 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
