الرش الحراري بمتراكبات (Al2O3+TiO2) و ZrO2 على الفولاذ واطئ السبائك

الباحث

كوثر عبد الهادي محسن بدر

المشرف

الهام عبد المجيد - حيدر كريدي راشد

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

هندسة المواد / هندسة السيراميك ومواد البناء

الشهادة

ماجستير

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Thermal spraying;Al2O3-TiO2;ZrO2;Low alloy steel

في الآونة الأخيرة، زاد الاهتمام البحثي بالأنابيب المستخدمة في محطات الطاقة الحرارية من خلال we بمواد سيراميكية بهدف تعزيز العزل الحراري بسبب انخفاض الموصلية الحرارية لهذه المواد وخصائصها العازلة الممتازة. تعمل الطلاءات السيراميكية على تقليل lai الحرارة،؛ مما يحسن من عزل الأنابيب التي تنقل البخار المسخن. هدفت هذه الدراسة إلى استخدام التجارب العملية وتحليل 1 71575 الرقمي لتحسين خصائص العزل الحراري لأنابيب التسخين المصنوعة من الفولاذ منخفض السبائك باستخدام طبقة واحدة من الطلاء المركب من TiOz) + و4120) و 2102 وتم ترسيب الطلاءات باستخدام الرش الحراري باللهب بنسب وزن مختلفة )60,0 6V,YY هواء 5) من TiOz) + و4120) و 7202 تم إجراء sac اختبارات لتقييم خصائص المواد المطلية، بما في ذلك حيود الأشعة (XRD)Agiull © المجهر الذري(4134) ، المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) التوصيل الحراريء مقاومة التآكل؛ سُمك ce Dall الصلابة الدقيقة، قوة الالتصاقء المسامية، الكثافة، و زاوية التماس. أظهرت النتائج أن الطلاءات السيراميكية المركبة حسنت بشكل كبير العزل الحراري لسبائك SY gill منخفضة الكربون بنسبة coe ء٠١ CY) و١5 على التوالي). ووجد أن الطلاءات كانت صلبة نسبيًا )]19/7(١١8-1١١7,7 ، وسمكة 7١5-57578( ميكرومتر)، ومسامية )+ =O (MYO مع قوة التصاق ٠، )08122(55,85-١5,8١ وزاوية تماس (14,59-41,88 (Aaja وخشونة سطحية (18,86-7,7 نانومتر). أظهرت الطلاءات المترسبة بنسب المزج الأقل صلابة وخشونة سطحية، بينما سجلت أعلى سمك وزاوية تماس ومسامية. وأظهرت تحسينات ملحوظة في العزل الحراري بنسبة )9,05٠0( وفقدان وزن (907) بعد VE ساعة من التآكل في الماء الساخن. كما أثبتت نتائج 51241و GIIXRD المسامية للطلاءات وترسب أطوار (2و150 + (Al2O3 و ZrOz مع تركيبات أخرى في الطلاءات. ويستخدم التحليل العددي لتحليل تأثير الموصلية الحرارية للعديد من مواد الطلاء السيراميكية لحفظ الطاقة الحرارية. ومع ذلكء فإن الأنبوب الذي استخدم في هذا العمل مصنوع من الفولاذ المنخفض الكربون، ومواد الأنابيب هذه يمكن أن تطبق على تدفق السوائل العالية الحرارة. lll تستخدم الطلاءات لعزل هذا النوع من الأنابيب لتقليل بقدر الإمكان من التحلل الحراري إلى المحيط الخارجي. ويعتمد حل النهج العددي على طريقة الحجم المحدود باستخدام . 2020191 Ansys ويُختار السطح إلى السطح طريقة الاتصال الحراري كنوع من الارتباط، وهو ما تم عرضه .2020161 ANSYS وقارنت النتائج بالباحثين الآخرين، وحققت فعالية عالية. وكما يتبين من النتائج، فإن النوع 53 من مواد الطلاء هو أفضل أنواع الطاقة المحتفظ بها وتكلفة أقل. لذاء فإن فقدان الحرارة يقارن بالنسبة للجدران الخارجية الأنبوبية مع وبدون مواد جديدة للعزل المواد السيراميكية . ys = LZ لمم CN . neue Li | ١ صم س ربس ا 2 A oe E =] جامعة بابل oi ع سود يي هنداسة هر نه 4 ب tX : ه ic, LO قسم السيراميك ومواد البناء &srry OF Br على الفولاذ واطئ السبائك. (ALO3;+TiIO2) and ZrO,

Recently, there has been an increase in research focused on heating pipes used in power plants by coating them with ceramic materials for the purpose of enhancing thermal insulation and for their low thermal conductivity and excellent insulating properties. Ceramic coatings reduce heat transmission and resulting in better insulate pipes carrying superheated steam. The present work aimed at using experiment investigation and ANSYS 2002R1 numerical analysis in improving the insulation property of low alloy steel heating pipes using single layer of Al2O3+TiO2 ,and Zr ceramic composite Coatings deposited by flame thermal spraying at different ratios by weight( 0.5, 1.22, 1.5, 1.85) of the Al2O3+TiO2 ,and Zr .Various tests were conducted to evaluate the properties of the coating materials, including X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), thermal conductivity, corrosion resistance, coating thickness, micro hardness, adhesive strength, porosity, density, and contact angle .The results showed that the ceramic composite coatings could significantly improve the thermal insulation of the low alloy steel substrates by (26,1,50,and 31 ,respectively), where they were relatively hard (116.3- 138HV), thick (568-706 mm), porous (50-75%), with adhesion of (15.81-22- 85 MPa), contact angle of (81.88-94.53), and surface roughness of (2.2-18- 8nm). Also, the coatings deposited at mixing ratio recorded the lowest hardness and surface roughness, and the highest thickness, contact angle, and porosity. They showed the best improvement ratios in the thermal insulation (50%) and weight loss (3%) after 24 hr corrosion in hot water. The SEM and XRD results proved the porous structure morphology and the deposition of Al2O3+TiO2 ,and Zr phases with other compositions in the coatings. The numerical analysis is used for analysis of the influence of the thermal conductivity of several coating ceramic materials for keeping thermal energy. However, the pipe used in this work is made from low alloy steel and these materials of pipe can be applied for high-temperature fluid flow. Therefore, the coating is used for insulating this type of pipe to decrease as can as possible from heat dissipation to outer surroundings. The numerical approach solution is depending on the finite element method using Ansys 2020R1. The surface-to-surface thermal contact method is chosen as the type of connection, that is presented by ANSYS 2020R1. The results were compared with other researchers, and a high effectiveness was obtained. As shown from the results, the type S3 of coating materials is the best to keep energy and has a lower cost. So, the heat loss is compared for the pipe's outer walls with and without new ceramic insulation materials.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب