Yüksek fırın granüle cürufunun sert kaplama uygulanmış ve uygulanmamış çeliklere karşı erozif aşındırma davranışının incelenmesi

Yıl 2019, Cilt: 34 Sayı:1, 103 - 114, 26.03.2019

Recep Demirsöz Refik Polat , Ahmet Türk , Garip Erdoğan

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416467

Cited By: 3

Öz

Sanayi tesislerindeki en büyük problemlerden biri ekipman ömürlerini doğrudan etkileyen aşınmalardır. Yüksek fırınlar gibi entegre tesislerde aşınmanın birçok türüne rastlanmakta olup bunlardan bir tanesi de erozif aşınmadır. Belirli tane büyüklüklerine sahip malzemelerin taşınması esnasında genellikle aşınmanın bu türüne rastlanmaktadır. Hammadde transfer hatlarında ve özellikle de esasen bir atık olan fakat ikincil bir ürün olarak sanayinin farklı dallarında kullanılabilen granüle edilmiş yüksek fırın cürufunun sıvı akışkan ortam içerisinde nakli sırasında, naklin gerçekleştirildiği malzemeler çamur erozyonuna maruz kalmaktadır. Yüksek erozyon oranı naklin gerçekleştirildiği malzemelerin ömrünü ciddi oranda kısaltmakta ve bakım-onarım maliyetlerini artırmaktadır. Bu çalışmada granüle edilmiş yüksek fırın cürufu erozif aşınma deney düzeneğinde kullanılarak 37-2 referans standart boru malzemesi, Hardox 400 ve W₂C-NiCrBSi kaplama malzemelerinin üzerindeki aşındırıcılığı incelenmiştir. Yüksek fırın cürufu ortalama 505µm tane büyüklüğünde elenerek aşındırıcı olarak su ile ağırlıkça %10, %20 ve %30 katı konsantrasyonunda hazırlanmıştır. Deneyler 2 m/s ve 4 m/s çevresel hız değerlerinde ve partikül normal çarpma açısında (90°) gerçekleştirilmiştir. Yapılan bu deneysel çalışmalarla belirli tane büyüklüğünde hazırlanmış olan cürufun aşındırıcılığının partikül konsantrasyonu ve devir hızı(malzeme iletim hızı) ile doğrudan ilgili olduğu ve konsantrasyonun ve dönme hızının artmasıyla aşınmanın da arttığı tespit edilmiştir. Numune olarak kullanılan malzemelerin hacimsel aşınma değerlerinin düşükten yükseğe doğru sırası ile St 37-2, Hardox 400, W₂C-NiCrBSi kaplama malzemesi olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca aşınma mekanizmalarının anlaşılabilmesi için aşınmış yüzeylerin morfolojik yapıları SEM kullanılarak incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Granüle cüruf, sert kaplama, erozif aşınma, konsantrasyon, normal çarpma açısı

Kaynakça

• Finnie, I., “Erosion of surfaces by solid particles”,Wear, vol. 3, pp. 87-103, 1960.
• Finnie, I., “Some observations on the erosion of ductile metals”,Wear, vol. 19, pp. 81-90, 1972.
• Bitter, J. G. A., “A study of erosion phenomena—Parts I”,Wear, vol. 6, pp. 5-21, 1963.
• Bitter, J. G. A., “A study of erosion phenomena—Parts II”,Wear, vol. 6, pp. 169-190, 1963.
• Shipway, P. H., Hutchings, L. M., “The ro1e of particle properties in the erosion of brittle materials”, Wear, vol. 193, pp. 105-113, 1996.
• Lindsley, B. A., Marder, A. R., “The effect of velocity on the solid particle erosion rate of alloys, Wear, vol. 225–229, pp. 510–516, 1999.
• Barton, N. A., “Erosion in Elbows in Hydrocarbon Production Systems: Review Document” TÜV NEL Limited, Research Report 115, Glasgov, 2003.
• Adamiak, M., “Effect of Abrasive Size on Wear, Abrasion Resistance of Materials”, InTech, pp. 167-184, 2012.
• Kulu, P., Tarbe, R., and Vallikivi, A., “Abrasive Wear of Powder Materials and Coatings,” Materials Science, vol. 11, pp. 230-234, 2005.
• Lopez, D., Congote, J. P., Can, J. R., Toro, A., and Tschiptschin, A. P., “Effect of particle velocity and impact angle on the corrosion–erosion of AISI 304 and AISI 420 stainless steels,” Wear, vol. 259, pp. 118-124, 2005.
• Jha, A. K., Batham, R., Ahmed, M., Majumder, A. K., Modi, O. P., Chaturved, S., and Gupta, A. K., ”Effect of impinging angle and rotating speed on erosion behavior of aluminum”, Trans. Nonferrous Met. Soc.China, vol. 21, pp. 32-38, 2011.
• Katsich, C., Badisch, E., Manish Roy, Heath, G. R., and Franek, F., “Erosive wear of hard faced Fe–Cr–C alloys at elevated temperature,”Wear, vol. 267, pp. 1856–1864, 2009.
• Doubek, P., and Filipek, J., “Abrasive and erosive wear of technical materials,” Acta Univ. Agric. Et Silvic. Mendel. Brun., vol. 3, pp. 13–22, 2011.
• Patil, M. S., Deore, E. R., Jahagirdar, R. S., and Patil, S. V., “Study of the Parameters Affecting Erosion Wear of Ductile Material in Solid-Liquid Mixture,”Proc. Of the World Congress on Engineering, London, UK, pp. 2159-2163, 2011.
• Franek, F., Badisch, E., and Kirchgassner, M., “Advanced Methods for Characterisation of Abrasion/Erosion Resistance of Wear Protection Materials,” FME Transactions, vol. 37, pp. 61-70, 2009.
• Desale, G. R., Gandhi, B. K., Jain, S. C., “Improvement in the design of a pot tester to simulate erosion wear due to solid–liquid mixture”, Wear, vol. 259, pp. 196-202, 2005.
• Khan, A. A., “Evaluation of Erosion Wear of Ash Handling Pipes”, Master of Engineering, Thapar University, Patiala, 2011.
• Kumar, S., Ratol, J. S., “ Effects of Tribological Parameters on Slurry Erosion Behaviour of Uncoated and Coated Materials: A Review”, Materials Engineering, vol.20, pp. 119-131, 2013.
• Özel, S., ”Yüzey Kaplama İşlemlerinde Kullanılan Isıl Püskürtme Yöntemleri”, BEU Journal of Science, vol. 2(1), pp. 88-97, 2013.
• More, S. R., Nandre, B. D., Desale, G. R., “Development of Pot Tester to Simulate the Erosion Wear due to Solid-Liquid Mixture”, Int.Jour. of Researchers, vol. 2, pp. 6-12, 2014.
• Desale, G. R., Gandhi, B. K., Jain, S. C., “Slurry erosion of ductile materials under normal impact condition”, Wear, vol. 264, pp. 322-330, 2008.
• Ramanujam, N., Nakamura, T., “Erosion mechanisms of thermally sprayed coatings with multiple phases”, Surface and Coatings Technology, vol. 204, pp. 42-53, 2009.
• Avcu, E., Fidan, S., Karabay, S., Sınmazçelik, T.,“Türkiye’de Enerji Nakil Hatlarında Kullanılan AA-1070 ile AA-6101 Alaşımlarının Katı Partikül Erozyon Davranışlarının Karşılaştırılması”, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, vol 27, No 4, pp. 865-874, 2012.
• Abd-Elrhman, Y., M., Abouel-Kasem, A., Emara, K.,M., Ahmed, S., M., “Effect of Impact Angle on Slurry Erosion Behaviour and Mechanisms of Carburized AISI 5117 Steel”, Journal of Engineering Sciences, Assiut University, vol. 41, pp. 137-157, 2013.