تشقق الحمل المستمر

يُعدّ التصدع الناتج عن الأحمال المستمرة ، أو SLC ، ظاهرة معدنية تتطور أحيانًا في أوعية الضغط والمكونات الهيكلية تحت ضغط لفترات زمنية طويلة. [ 1 ]

ويُلاحظ ذلك بشكل خاص في أوعية الضغط المصنوعة من الألومنيوم مثل أسطوانات الغوص . [ 2 ] [ 3 ]

إن تشقق الأحمال المستمرة ليس عيبًا في التصنيع؛ بل هو ظاهرة مرتبطة ببعض السبائك وظروف التشغيل:

  • سبيكة الألومنيوم 6351 [ 2 ]
  • الإجهاد المفرط الناتج عن ضغط التعبئة الزائد [ 2 ]
  • سوء الاستخدام والتلف الميكانيكي [ 2 ]

حدوث

أفادت شركة لوكسفر ، وهي شركة رائدة في تصنيع أسطوانات الألمنيوم عالية الضغط، بأن نمو الشقوق بطيء للغاية . [ 4 ] وتشير التقارير إلى أن الشقوق تتطور على مدى ثماني سنوات أو أكثر قبل أن تصل إلى مرحلة يصبح فيها تسرب الأسطوانة محتملاً، مما يسمح بالكشف عنها في الوقت المناسب من قبل مفتشين مدربين تدريباً جيداً باستخدام معدات الكشف عن الشقوق بتقنية التيار الدوامي. [ 5 ]

تم اكتشاف تشققات SLC في أسطوانات الغاز التي تنتجها العديد من الشركات المصنعة، بما في ذلك Luxfer و Walter Kidde و CIG.

لوحظت معظم التشققات في منطقتي عنق وكتف الأسطوانات، على الرغم من الإبلاغ عن بعض التشققات في الجزء الأسطواني أيضاً. [ 1 ]

تاريخ

لوحظت هذه الظاهرة لأول مرة عام 1983 في أسطوانات سبائك الألومنيوم المقواة بالألياف الملفوفة حلقيًا، والتي انفجرت أثناء استخدامها في الولايات المتحدة الأمريكية. كانت السبيكة من نوع 6351 ذات محتوى رصاص مرتفع نسبيًا (400  جزء في المليون)، ولكن حتى بعد خفض محتوى الرصاص، عادت المشكلة للظهور، ثم تم اكتشافها لاحقًا في أسطوانات الألومنيوم المتجانسة. [ 6 ] [ 5 ] أُبلغ عن أول حالة لتشقق SLC في الجزء الأسطواني من الأسطوانة عام 1999. [ 1 ]

كشف

تُلاحظ شقوق العنق بسهولة أثناء الفحص، بينما يصعب اكتشاف شقوق الجسم والكتف. [ 1 ] يمكن اختبار شقوق لولب العنق بطريقة غير مُتلفة باستخدام جهاز كشف الشقوق بالتيارات الدوامية. وقد ذُكر أن هذه الطريقة موثوقة بالنسبة لسبيكة 6351، ولكن سُجلت نتائج إيجابية خاطئة في اختبارات أُجريت على سبيكة 6061. [ 5 ]

العوامل المساهمة

تنتج جميع أشكال تشكل الشقوق هذه عن تعرض الأسطوانة لضغط عالٍ لفترات طويلة. وتكون الشقوق بين الحبيبات وتحدث عند حدودها. ولا يوجد دليل على تآكل الإجهاد أو التعب. [ 1 ] [ 5 ]

تم تحديد وجود نسبة عالية نسبياً من الرصاص كعامل مساهم. ويتسارع التصدع عند حدود الحبيبات في وجود الرصاص. كما يُشتبه في أن وجود البزموت يساهم في ذلك أيضاً. [ 1 ]

تبين أن تركيبة السبيكة عاملٌ مؤثرٌ أيضاً. فقد أظهرت سبيكة 6061 مقاومةً جيدةً لتآكل الطور الناتج عن الإجهاد، وكذلك سبيكتا 5283 و7060. كما تبين أن عيوب التصنيع، مثل الطيات على السطح الداخلي، ضارة، لا سيما في الأسطوانات ذات الخيوط المتوازية. وتبين أن حجم الحبيبات ذو أهمية ثانوية نسبياً. [ 1 ] [ 5 ]

تركيبة السبيكة

رمز المادة [ 1 ]
العنصر (  نسبة مئوية وزنية)سبيكة 6082†سبيكة 6351†سبيكة 6061سبيكة 5283سبيكة 7060
السيليكون0.7–1.30.7–1.30.4–0.8الحد الأقصى 0.30الحد الأقصى 0.15
حديدالحد الأقصى 0.50الحد الأقصى 0.50الحد الأقصى 0.70الحد الأقصى 0.30الحد الأقصى 0.20
نحاسالحد الأقصى 0.10الحد الأقصى 0.100.15–0.40الحد الأقصى 0.031.8–2.6
المنغنيز0.40–1.00.40–0.80الحد الأقصى 0.150.5–1.0الحد الأقصى 0.20
المغنيسيوم0.6–1.20.40–0.800.8–1.24.5–5.11.3–2.1
الكرومالحد الأقصى 0.25-0.04–0.35الحد الأقصى 0.050.15–0.25
الزنكالحد الأقصى 0.20الحد الأقصى 0.20الحد الأقصى 0.25الحد الأقصى 0.106.1–7.5
التيتانيومالحد الأقصى 0.10الحد الأقصى 0.20الحد الأقصى 0.15الحد الأقصى 0.03الحد الأقصى 0.05
كلٌّ على حدة*الحد الأقصى 0.05الحد الأقصى 0.05الحد الأقصى 0.05الحد الأقصى 0.05الحد الأقصى 0.05
إجمالي الآخرينالحد الأقصى 0.15الحد الأقصى 0.15الحد الأقصى 0.15الحد الأقصى 0.15الحد الأقصى 0.15
الألومنيومالباقيالباقيالباقيالباقيالباقي
*بالإضافة إلى هذا الحد، من الضروري تقييد نسبة الرصاص والبزموت إلى 0.003% كحد أقصى. † تقع سبيكة 6351 ضمن حدود سبيكة 6082.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ بارتيليمي، هيرفيه؛ بيرش، ديفيد؛ دورنر، وولفغانغ؛ إرلاندسون، يورغن؛ غابرييلي، جورجيو؛ كريسي، ألكسندر؛ فانديريرفن، إلس؛ ويب، آندي (٢٠٠٤). توصيات لتجنب تشقق أسطوانات سبائك الألومنيوم تحت الأحمال المستمرة، وثيقة IGC ٥٧/١١/E، مراجعة وثيقة IGC ٥٧/٠٤/E . بروكسل: الرابطة الأوروبية للغازات الصناعية AISBL . تاريخ الاسترجاع: ١ سبتمبر ٢٠١٢ .
  2. ١ ٢ ٣ ٤ أسطوانات غاز لوكسفر (٢٠١٥). "التشقق الناتج عن الأحمال المستمرة - ما هي أنواع الأسطوانات الأكثر عرضة للتمزقات المرتبطة بالتشقق الناتج عن الأحمال المستمرة؟" . أسطوانات غاز لوكسفر . تم الاطلاع عليه بتاريخ ٦ أكتوبر ٢٠١٨ .
  3. هاي، بيل. "تشقق وتمزق أسطوانات الألمنيوم لأجهزة التنفس الذاتي وأجهزة التنفس تحت الماء المصنوعة من سبيكة 6351 (نسخة مؤرشفة)" (ملف PDF) . شركة PSI. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 26 ديسمبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 أكتوبر 2015 .تمت زيارة الموقع في الأصل بتاريخ 30 أغسطس 2012.
  4. أسطوانات غاز لوكسفير (2015). "التشقق الناتج عن الأحمال المستمرة - ما مدى سرعة نمو الشقوق؟" . أسطوانات غاز لوكسفير . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أكتوبر 2018 .
  5. 1 2 3 4 5 "تشقق تحت الحمل المستمر (SLC) في أسطوانة غوص ممزقة مصنوعة من سبيكة ألومنيوم 6351 (نسخة مؤرشفة)" . 22 أكتوبر 2007. مؤرشف من الأصل في 17 يونيو 2015. تم الاطلاع عليه في 9 أكتوبر 2015 .
  6. قطع مطروقة صلبة، بدون تقوية ملفوفة بالخيوط.