دانلود تحقیق افت و خیزهای گرمایی میخکوبی و خزش شار و نقش آنها در مقاومت ویژه الکتریکی ابر رساناهای گرم

در ابر رساناها رفتارهای الکتریکی با رفتارهای مغناطیسی اساسا“ به همدیگر وابسته می باشند.

ما با توجه به این حقیقت آثار افت و خیزهای گرمایی، میخکوبی شار و ناهمسانگردی و بخصوص نقش این عوامل در رفتارهای مقاومت ویژه الکتریکی ابر رساناهای گرم را بررسی کرده ایم و نشان داده ایم که چگونه کوتاهتر بودن طول همدوسی، بالاتر بودن دمای بحرانی و جفت شدگی بین لایه ای ضعیف در ابررساناهای گرم آثار عوامل فوق در این ابر رساناها و ابررساناهای سرد را از همدیگر متمایز می کند.

بعضی از این آثار از جمله پهن شدگی زیاد گذار مقاومتی با افزایش میدان، اختلاف رفتارهای مقاومتی ابررساناهای گرم ، کاهش سریع چگالی جریان بحرانی با افزایش دما، مکانیزمهای ذاتی و میکروسکوپی میخکوبی، واهلش مغناطیسی و خط برگشت ناپذیری را بر اساس تئوری خزش شار اندرسون – کیم توضیح داده ایم.

همچنین بعضی از محدودیتها و

نتایج نادرست این تئوری را مطرح کرده و با معرفی فازها و رژیمهای ابررسانایی و گذارها یا گذارهای بین آنها سعی در توجیه بهتر نتایج نموده ایم نتایج نادرست این تئوری را مطرح کرده و با معرفی فازها و رژیمهای ابررسانایی و گذارها یا گذارهای بین آنها سعی در توجیه بهتر نتایج نموده ایم.

توضیح داده ایم که نظم بلند برد کریستالی شبکه گرداب در مقابل میخکوبی کتره ای ناپایدار است و در نتیجه در سیستمهای واقعی، فاز شبکه گرداب جای خود را به فاز شیشه گرداب می دهد.

فاز شیشه گرداب مانند فاز مایسنر و فاز شبکه گرداب، دارای نظم بلند برد غیر قطری در نقشی که گردابهای میخکوب شده تعیین می کنند می باشد.

چون سد انرژی بین حالتهای شبه پایدار مختلف زیاد است مقاومت ویژه این فاز در حد جریانهای پایین تقریبا“ صفر می باشد.

افت و خیزهای گرمایی باعث ذوب شبکه یا شیشه گرداب و گذار به فاز مایع گرداب می شود.

در فاز مایع گرداب اگر چه ساختار شار، ساختار کاملا“ نامنظمی است هنوز یک تمایل موضعی برای جفت شدگی الکترونها وجود دارد و میدان جفت ساز طول همدوسی قابل توجهی را دارا می باشد.

در این فاز چون سد انرژی بین آرایشهای مختلف ساختار شار کم است مقاومت ویژه حتی در حد شدت جریانهای پائین صفر نمی باشد.

رفتار خزشی آلیاژ آلومینیوم SS70 که از آلیاژهای سری 7XXX بوده و به روش ریخته‌گری پاششی تهیه شده است.

این آلیاژ ازنوع آلیاژهای رسوب سخت‌شونده بوده و به همین خاطر قبل از انجام آزمایشات خزش ابتدا در دو دمای 120 و 160 درجه سانتیگراد عملیات پیر سخت کردن بر روی آن انجام شد و سختی بیشینه حاصله در هر یک از دماهای مذکور به دست آمد.

سپس این اپتیمم سختی بر روی نمونه‌های ساخته شده استاندارد آزمایش خزش از دو گروه آلیاژی SS70 (تهیه شده به روش ریخته‌گری پاششی) و 7075 (تهیه شده به روش ریخته‌گری سنتی) اعمال گشته و آنها را تحت آزمایش خزش قرار دادیم.

آزمایش خزش در دو دمای 120 و 170 درجه سانتیگراد و تنش‌های 200 و 280 و 360 مگاپاسکال انجام شدند.

یکی از اهداف این تحقیق محاسبه و بدست آوردن مقاد n (توان تنشی) و Q (انرژی محرکه خزشی) برای هر دو گروه آلیاژی مورد بجث بود.

با توجه به مقادیر به دست آمده n و Q می‌توان مکانیزم خزشی جاکم بر محدوده دمایی و تنش اعمالی را پیش‌بینی کرد.

این آزمایشات نشان دادند که آلیاژهای سری 7XXX آلومینیوم تهیه شده به روش ریخته‌گری پاششی مقاومت بسیار بالایی در برابر خزش از خود نشان می‌دهند.

بنابریان خواص مکانیکی و از آن جمله مقاومت خزشی خوب این آلیاژهای جدید آلومینیوم (SS70) افق‌های روشنی را برای استفاده از آنها در صنعت و به خصوص صنایع هوا - فضا نشان می‌دهند.

رفتار خزش در جوشهای مقاومتی نقطه‌ای رفتار خزش در جوشهای مقاومتی نقطه‌ای با استفاده از روش اجزاء محدود مدلهای مختلفی برای جوش مقاومتی مد نظر قرار گرفته که شامل موارد زیر است : 1) مدل جوش مقاومتی با استفاده از المانهای حجمی تحت بارگذاریهای کششی، جدایشی و صلیبی.

2) مدل جوش مقاومتی با استفاده از المانهای تیر پره‌ای در محیط جوش و اتصال دو صفحه با یک لینک صلب در مرکز جوش تحت بارگذاریهای عنوان شده فوق.

3) مدل جوش مقاومتی با استفاده از المانهای تیر پره‌ای در محیط جوش و اتصال دو صفحه با لینکهای صلبی که محیط جوش را در صفحه بالائی به محیط جوش در صفحه پائینی متصل می‌نمایند، تحت بارگذاریهای عنوان شده.

رفتار خزش و تنش در نواحی مختلف پیرامون جوش نقطه‌ای و دور از جوش ، تحت بارگذاریها و شرایط مختلف ، مورد بررسی قرار گرفته است .

برای مدل کردن رفتار خزشی ماده از مدل بیلی - نورتن، به همراه قانون جریان خزش استفاده شده است .

همچنین در این تحقیق، روشهای مختلفی که برای آنالیز الاستیک - پلاستیک قطعات ناچدار بر معیار کرنش محلی پایه‌ریزی شده‌اند.

بررسی شده و صحت این روشها براساس نتایج بدست آمده از این تحقیق، مورد بحث قرار گرفته است .

شایان ذکر است که در این تحقیق از اثرات منطقه تحت تاثیر حرارت جوشکاری، صرف نظر شده است زیرا هدف اصلی بررسی مدلهای مختلف جوش مقاومتی در شرایط خزش و مقایسه آن با مدلهای جوش مقاومتی در رفتارهای الاستیک و پلاستیک می‌باشد که قبلا توسط محققین دیگر بررسی شده است .

همچنین بررسی روابط عددی ذکر شده و تعمیم این روابط برای شرایط خزش .

سازه‌های فولادی خنک‌شونده با آب در سیستمهای حرارتی در معرض عوامل تخریبی متعددی از جمله خوردگی، اکسیداسیون و شکستهای ناشی از پدیده‌های خستگی و خزش قرار می‌گیرند.

در این پژوهش نقش و عملکرد این پدیده‌ها در تخریب پانلهای خنک‌شونده کوره قوس‌الکتریک و پایه‌های متحرک کوره پیشگرم تختال مورد بررسی قرار گرفته است .

در رابطه با پایه‌های متحرک بیشتر روی پدیده خزش تمرکز شده است .

آزمایشهای خزش گسیختگی متعددی جهت آشکارسازی خزش اتفاق افتاده در آنها و نیز بررسی رفتار خزش فولادی که پایه‌ها از آن ساخته شده‌اند انجام گرفت .

بررسیهای انجام شده نشان داد که مجموعه‌ای از عوامل یاد شده در تخریب این سازه‌ها موثر هستند.

خوردگی معمولا در شروع و تسریع آسیبها نقش عمده‌ای دارد.

خصوصا در پانلهای خنک‌شونده که آب گردشی خورنده‌ای در آنها جریان دارد، خوردگی همراه با خستگی حرارتی و خزش عوامل تخریب بودند.

خستگی حرارتی توام با خوردگی ترکهایی در امتداد عمود بر طول لوله‌های پانل ایجاد کرده که نهایتا بواسطه خزش ناگهانی و بهم پیوستن این ترکها شکست ایجاد می‌گردد.

لیکن در پایه‌های متحرک با توجه به نتایج آزمایشهای انجام شده، خزش عامل اصلی تغییر شکل و شکست آنها بوده است .

کاهش ازدیاد طول شکست نمونه‌های تهیه شده از پایه‌های کارکرده نسبت به پایه‌های نو می‌تواند حاکی از ایجاد خزش طی سرویس در آنها باشد.

در هر دو مورد خوردگی موضعی لوله‌ها ایجاد حفره‌های کوچکی کرده و ترکهای ریزی از آنها جوانه می‌زنند که رشد این ترکها نهایتا باعث شکست می‌شود.

تحلیل خزش در جوش عصر کارکرد یک دستگاه در دماهای بالا متناوبا با تخریب‌های خزش محدود می‌گردد.

تخریب این اجزا در تنش‌های پایین‌تر از استحکام نهایی ماده صورت می‌گیرد.

بنابراین می‌طلبد که رفتار ماده در دماهای بالاتر از دمای محیط نیز مورد آزمایش ، تحلیل و بررسی قرار گیرد.

بدین ترتیب بوده است که توسعه سریع مواد فلزی برای کاربرد در دماهای بالا را در دهه‌های گذشته شاهد بوده‌ایم.

اکثر قطعات مکانیکی در مقیاس سازه‌های بزرگ بطریق جوش بهم متصل می‌گردند، بطوریکه جوش یکی از مرسوم‌ترین اتصال قطعات به همدیگر محسوب می‌شود.

از آنجا که پارامترهای مؤثر در کیفیت جوش و ریز ساختار جوش بسیار زیاد است ، بطوریکه ثبت خواص مکانیکی و خزشی یک جوش امکان‌پذیر نیست .

بدین ترتیب برای تحلیل و بررسی یک تصال جوش برای کارکرد در دماهای بالا نیازمند ترتیب آزمایشاتی است که بتوان به ریز ساختار و خواص مکانیکی و خزش منطقه اتصال دست پیدا کرد.

بدلیل اهمیت اتصال جوش سر به سر که کاربرد وسیعی در مخازن و لوله‌های پالایشگاه‌ها دارد.

در این پایان‌نامه به تحلیل یک نمونه مدل اتصال جوش سر به سر با در نظر گرفتن سه منطقه فلز جوش ، منطقه متاثر حرارتی و فلز پایه تحت شرایط خزشی که عبارت است از کارکرد تحت بار و دمای بالا به کمک نرم‌افزار طراحی NISA مدل سازی و مورد تحلیل قرار گرفته است و در نهایت با نتایج نرم‌افزارهای دیگر مقایسه شده است .

نکاتی در مورد جوشکاری فولادهای مقاوم به حرارت و خزش ( CREEP) بکارگیری حرارت و فشار زیاد در صنایعی مانند نیروگاههای حرارتی ، پالایشگاههای نفت و توربین های بخاری امری اجتناب ناپذیر است .

لذا نوع فولاد و طبعا فلز جوشی که در این شاخه از صنعت کاربرد دارد باید در مقابل حرارت زیاد مقاوم باشد .

یعنی اینکه فلز جوش نیز به اندازه فولاد انتخاب شده باید در حرارت زیاد از خود مقاومت نشان دهد .

فولادهای ساختمانی غیر الیاژی در حرارت های زیاد کاهش جدی در استحکام مکانیکی را نشان می دهند .

افزودن عناصر آلیاژی خاصی به مانند کرم ، مولیبدن ، تنگستن یا وانادیوم به فولاد باعث افزایش استحکام آن در حرارت کاری زیاد می شود .

هرچند که در چنین حرارت زیادی ملاحظات دیگری غیر از صرفا استحکام مکانیکی باید مد نظر باشد .

با تعریفی که از خزش ( به معنای تغییر شکل مداوم یا نیمه مداوم جسم با گذشت زمان تحت تنش و گرمایی ثابت ) میشود باید به تاثیر توامان گرما و تنش در طی زمان مشخص توجه داشت .

فولاد های مقاوم به حرارت بر اساس ترکیب شیمیایی .

محدوده حرارت کاری طبقه بندی شده اند.

نقش عناصر آلیاژی موجود در اینگونه فولاد ها تاثیر گذاری بر فلز پایه و تشکیل کارباید می باشد .

برای حرارت کاری بیش از 550 درجه سانتی گراد باید به نقش عامل دیگری به نام پوسته شدن SCALING ) ) نیز توجه شود .

در این مورد فولادی با 12 درصد کرم و همراه داشتن عناصر الیاژی مولیبدن ، وانادیوم ، نیوبیوم و تانتالیوم بهترین انتخاب است .

در دمای کاری ورای 600 درجه سانتی گراد اغلب فولادهای قابل آبکاری ، استحکام خزشی مناسبی از خود نشان نمی دهند و باید از فولادهای آستنیتی کرم-نیکل استفاده شود که معمول ترین نوع آن 16 درصد کرم و 13 درصد نیکل و عناصر افزودنی نظیر Mo, Ta,Nb برای اصلاح استحکام خزش بهمراه دارند .

در دمای کاری ورای 700 درجه سانتی گراد صرفا فولاد های نوع Cr-Ni-Co حاوی عناصر آلیاژی Nb-Ta,W,Mo مقاومت کافی در مقابل خزش را دارا هستند .

فولادهای مقاوم به خزش کم آلیاژ و 12 درصد کرم را معمولا در حالت کوئنچ و تمپر شده جوشکاری می کنند در حالیکه فولاد نوع 15Mo3 با 0.5 درصد Mo در حالت نرمالایزر جوشکاری می شوند