آشنایی با عوامل از کارافتادگی در مخازن تحت فشار

۱) تغییر شکل بیش از حد الاستیک

تغییر شکل بیش از حد الاستیک یا به انگلیسی Excessive Elastic Deformation که گاهاً به اختصار EED نام برده می شود نوعی تغییر شکل موقت در ماده است که در محدوده الاستیک ماده و در اثر اعمال تنش خارجی به وجود می آید.
دو نوع از تغییر شکل بیش از حد الاستیک ممکن است اتفاق بیافتد: ۱) خیز (Deflection) بیش از حد ماده تحت بارگذاری ۲) کمانش (Buckling) بیش از حد ماده تحت بارگذاری
از کار افتادگی از نوع تغییر شکل بیش از حد الاستیک ، سبب غیرفعال شدن کارکرد سیستم می شود به عنوان مثال یک شفت در داخل یک سیستم مکانیکی را فرض کنید که دچار تغییر شکل بیش از حد الاستیک شده است در نتیجه این شفت می تواند باعث خرابی سریع بلبرینگ ها و یاتاقان ها و همچنین به هم خوردن سیستم تلرانس و انطباقات اجزای جفت (Mating Parts) بشود.
معمولاً تغییر شکل بیش از حد الاستیک در ستون هایی با سطح مقطع باریک و پوسته های جدار نازک اتفاق می افتد. خرابی های ناشی از تغییر شکل بیش از حد الاستیک توسط مدول الاستیسیته کنترل می شود ، نه با مقاومت ماده لذا برای جلوگیری از این خرابی باید ضخامت پوسته یا سطح مقطع تیر را افزایش داد.

تغییر شکل بیش از حد الاستیک ممکن است در مخازن تحت فشار جدار نازک به وجود آید لذا باید تدابیر لازم برای جلوگیری از کارافتادگی در مخازن تحت فشار اندیشیده شود.

۲) تغییر شکل بیش از حد پلاستیک

تغییر شکل بیش از حد پلاستیک یا به انگلیسی Excessive Plastic Deformation که گاهاً به اختصار EPD نام برده می شود ، زمانی اتفاق می افتد که مقدار تنش از حد تنش تسلیم فراتر برود که در این زمان تغییر شکل های ایجاد شده در ماده دائمی خواهند بود. تنش تسلیم ماده عامل تعیین کننده تغییر شکل بیش از حد پلاستیک ماده در بارگذاری تک محوره (Uniaxial Loading) می باشد
تغییر شکل بیش از حد پلاستیک باعث تغییر موقعیت نسبی بین قطعات می شود و کل دستگاه را از کار می اندازد. به عنوان مثال ، شکل دندانه در چرخ دنده در گیربکس (جعبه دنده) که دچار تغییر شکل شده است باعث ایجاد لرزش و سر و صدا و حتی شکستن دندانه می شود که عملکرد گیربکس را مختل می کند.

۳) شکست ترد

شکست ترد یا به انگلیسی Brittle Fracture ، به حرکت سریع و ناگهانی ترک تحت تنش گفته می شود که هیچ گونه یا مقدار بسیار ناچیزی پلاسیسته را قبل از شکست ایجاد می کند. برخلاف از کارافتادگی هایی که به علت اعمال تنش بیش حد به ماده به وجود می آید و مقدار قابل توجهی از تغییر شکل پلاستیک قبل از گسیختگی کامل آن به وجود می آید و هچنین پدیده گلویی شدن (Necking) از شکست قریب الوقوع ماده اطلاع می دهد ، شکست ترد بدون هیچ گونه هشدار قبلی می باشد. دلایل متعددی برای بروز شکست ترد معرفی شده است که برخی از آنها را معرفی می کنیم:
۱) شکست ترد ناشی از دمای پایین ، برخی از مواد مهندسی از جمله فولاد های در دمای پایین رفتار بسیار ترد و شکننده ایی دارند و در مراجع مهندسی دمایی که رفتار ماده از یک رفتار چقرمه به رفتار ترد تغییر وضعیت می دهد دمای انتقال یا Transition Temperature گفته می شود. در مراجع و کد های مرتبط با طراحی مخازن تحت فشار مانند استاندارد ASME VIII طراحان را ملزام کرده است که دمای مجاز بهره برداری مخازن به مقدار قابل ملاحضه ایی بالاتر از دمای انتقال باشد تا جلوی هر گونه از کارافتادگی در مخازن تحت فشار گرفته شود.
۲) تخریب متالورژی ، در برخی از فولاد ها در محدوه دمایی بالا و پایین تر از نقطه ذوب در محدوده ایی بین ۴۰۰ تا ۷۰۰ درجه سانتی گراد در مرزدانه ها عناصر آلیاژی رسوب می کنند که سبب تضعیف شدن ساختار فولاد می شوند برای مثال در فولاد مولبیدن دار جوشکاری شده این پدیده دیده شده است لذا از آنجاییکه از این نوع فولاد برای ساخت برخی از مخازن استفاده می شود لذا باید این مهم را در نظر داشت تا از کارافتادگی در مخازن تحت فشار جلوگیری شود.

۳) خوردگی ناشی از هیدروژن ، در برخی از مخازن تحت فشار نگهداری گاز هیدروژن یا حتی مخازن نگهداری آمونیاک دیده شده است که خطر شکست ترد به علت از دست رفتن چقرمگی بسیار بالا می رود.
۴) سایر عوامل نظیر وجود ضخامت زیاد پوسته ، توسعه تنش های پسماند ناشی از جوشکاری و سایر فرآیند های ساخت خطر ایجاد شکست ترد را بالا می برند.