توصيفگر ها :
آلياژ آلومينيوم 6T - 707 , تردي هيدروژني , خواص مكانيكي , چدن خاكستري , كمپرسور تراكم گاز هيدروژن
چكيده فارسي :
در اين پژوهش، امكان جايگزيني آلياژ آلومينيوم 6T - 7075 به جاي چدن خاكستري براي استفاده در كمپرسورهاي رفت و برگشتي مورد
بررسي قرار گرفت. آلياژ آلومينيوم 6T - 7075 به دليل خواصي چون سبك بودن، كاهش نرخ سايش حلقههاي سوار و افزايش دوام تجهيزات
قابليت جايگزيني با چدن خاكستري مورد استفاده در كمپرسورهاي تراكم گاز هيدروژن را دارا است، اما تحقيقات اخير حاكي از حساسيت اين
آلياژ به تخريب ناشي از نفوذ هيدروژن در شرايط مرطوب بوده است. در اين پژوهش، تغيير خواص مكانيكي آلياژ آلومينيوم 6T - 7075 ناشي از
قرارگيري آن در اتمسفر گاز هيدروژن با فشار بالا )حدود 30 بار( و دماي 115 درجه سانتيگراد )با استفاده از اتوكلاو( بررسي شد. همچنين،
تأثير حضور رطوبت، اسيد كلريدريك، هيدروكربن و گرين اويل ) ppm 100 ( در گاز هيدروژن به عنوان ناخالصي هاي موجود ارزيابي شد.
نتايج نشان داد كه اسيد كلريدريك منجر به افت اندكي در مقادير استحكام تسليم و استحكام كشش نهائي آلياژ و نيز افت اندك سختي آلياژ
( 6 درصد( ميشود، اما چنانچه هيدروكربن به همراه اسيد باشد، تأثير منفي اسيد خنثي شده و مقادير پارامترهاي كششي در حد پارامترهاي
حاصل در اتمسفرهاي گاز هيدروژن خالص و گاز هيدروژن حاوي آب كه معادل شرايط مرجع )گاز آرگون( است، به دست مي آيد. حضور
گرين اويل در اتمسفر گاز هيدروژن تأثيري بر خواص كششي آلياژ نداشته، ليكن چنانچه اين آلياژ در تماس مستقيم با گرين اويل مايع قرار
گيرد، مقادير استحكام تسليم و استحكام كشش نهائي آن دچار افت خواهند شد. مقاومت به خستگي آلياژ در تنش هاي بالا ) 326 و MPa 342 )
در حضور گاز هيدروژن خالص و نيز در حضور ناخالصي هاي آب، اسيد كلريدريك به همراه تركيبات هيدروكربن يا تماس مستقيم با گرين
اويل مايع تغيير چنداني نشان نداد، اما در تنش بالاتر MPa 342 و در حضور اسيد تنها، افت شايان توجهي )كاهش 45 %( در تعداد سيكل قابل
تحمل آلياژ مشاهده شد. با تحليل نتايج حاصل از آزمونهاي مكانيكي و بررسي تصاوير سطح مقطع شكست خستگي آلياژ دريافت شد كه
خواص مكانيكي اين آلياژ )ب هجز استحكام تسليم فشاري( پس از قرارگيري در اتمسفر هيدروژن در دماي 115 درجه سانت يگراد، قابل رقابت با
چدن خاكستري ميباشد. اما با توجه به افت شديد خواص مكانيكي اين آلياژ در دماهاي بالاتر از 115 درجه سانتيگراد كه قابل اجتناب در
شرايط واقعي نيست، به ويژه مقاومت به خستگي در تنشهاي بالا )افت 85 % در 150 درجه سانتيگراد(، جايگزيني اين آلياژ با چدن
خاكستري براي پيستون اينگونه كمپرسورها پيشنهاد نميشود.
چكيده انگليسي :
The possibility of replacing lighter alloys such as 7075-T6 aluminum alloy with gray cast iron was investigated in current research. 7075-T6 aluminum alloy can be replaced with gray cast iron used in hydrogen gas compression compressors due to its properties such as lightness, reducing the wear rate of rider rings, and increasing the durability of equipment. Recent research has indicated the sensitivity of 7075-T6 aluminum alloy to degradation caused by hydrogen penetration in wet conditions. In current research, the change of mechanical properties of 7075-T6 aluminum alloy due to its placement in hydrogen gas atmosphere at high pressure (about 30 bar) and temperature of 115 °C (using autoclave) has been investigated. Also, the effect of the presence of moisture, hydrochloric acid, hydrocarbon, and green oil (100 ppm) in hydrogen gas, as existing impurities, was evaluated. The results showed that hydrochloric acid leads to a slight drop in yield strength and ultimate tensile strength of the alloy, as well as a slight drop in alloy hardness (6 %). However, if the hydrocarbon was accompanied by acid, the negative effect of the acid is neutralized and the tensile parameter values were equal to the parameters obtained in the atmospheres of pure hydrogen gas and hydrogen gas containing water, which is equivalent to the reference conditions (argon gas). The presence of green oil in the hydrogen gas atmosphere does not affect the tensile properties of the alloy, but if this alloy is in direct contact with liquid green oil, the yield strength and ultimate tensile strength will decrease. The fatigue resistance of the alloy at high stresses (326 and 342 MPa) in the presence of pure hydrogen gas and also in the presence of impurities such as water, hydrochloric acid along with hydrocarbon compounds or direct contact with liquid green oil did not show significant changes, but at a higher stress value of 342 MPa and in the presence of only acid, a significant drop (45 % reduction) was observed in the tolerable cycle number of 7075-T6 alloy. By analyzing the results of mechanical tests and examining images of the fatigue fracture surface of 7075-T6 alloy, it was found that the mechanical properties of this alloy (except the compressive yield strength) after exposure to hydrogen atmosphere at the temperature of 115 °C are comparable with gray cast iron pistons. But due to the severe drop in the mechanical properties of this alloy at temperatures above 115 °C, which cannot be avoided in real conditions, especially the fatigue resistance at high stresses (drop 85 % at 150 °C), this alloy is not recommended to be replaced with gray cast iron in the piston of such compressors.