Mga salik na limitado ang mga oras ng pagpapatakbo
Ang mga karaniwang application na nangangailangan ng mga duplex na materyales upang malantad sa mga kondisyon ng mataas na temperatura ay mga pressure vessel, fan blades/impeller o exhaust gas scrubber.Ang mga kinakailangan para sa mga materyal na katangian ay maaaring mula sa mataas na mekanikal na lakas hanggang sa corrosion resistance. Ang kemikal na komposisyon ng mga gradong tinalakay sa artikulong ito ay nakalista sa Talahanayan 1.
Pagkabulok ng spinodal
Ang spinodal decomposition (pinangalanan ding demixing o ayon sa kasaysayan bilang 475 °C-embrittlement) ay isang uri ng phase separation sa ferritic phase, na nangyayari sa mga temperaturang humigit-kumulang 475 °C.Ang pinaka-binibigkas na epekto ay isang pagbabago sa microstructure, na nagiging sanhi ng pagbuo ng α' phase, na nagreresulta sa pagkasira ng materyal.Ito, sa turn, ay naglilimita sa pagganap ng panghuling produkto.
Ipinapakita ng Figure 1 ang diagram ng temperature time transition (TTT) para sa mga duplex na materyales na pinag-aralan, na may spinodal decomposition na kinakatawan sa rehiyon na 475 °C.Dapat pansinin na ang TTT diagram na ito ay kumakatawan sa pagbaba ng katigasan ng 50% na sinusukat sa pamamagitan ng pagsubok sa katigasan ng epekto sa mga specimen ng Charpy-V, na karaniwang tinatanggap bilang nagpapahiwatig ng pagkasira.Sa ilang mga aplikasyon, maaaring maging katanggap-tanggap ang mas malaking pagbaba ng katigasan, na nagbabago sa hugis ng TTT diagram.Samakatuwid, ang desisyon na magtakda ng isang partikular na maximum na OT ay nakasalalay sa kung ano ang itinuturing na isang katanggap-tanggap na antas ng pagkasira ibig sabihin, pagbabawas ng katigasan para sa huling produkto.Dapat itong banggitin na ang mga makasaysayang TTT-graph ay ginawa din gamit ang isang set threshold, tulad ng 27J.
Mas mataas na alloyed grades
Ipinapakita ng Figure 1 na ang pagtaas ng mga elemento ng alloying mula sa grade LDX 2101 patungo sa grade SDX 2507 ay humahantong sa isang mas mabilis na rate ng decomposition, samantalang ang lean duplex ay nagpapakita ng isang naantalang simula ng decomposition.Ang epekto ng mga alloying elements tulad ng chromium (Cr) at nickel (Ni) sa spinodal decomposition at embrittlement ay ipinakita ng mga nakaraang pagsisiyasat.5–8 Ang epektong ito ay higit pang inilalarawan sa Figure 2. Ipinapakita nito na ang spinodal decomposition ay tumataas kapag ang temperatura ay tumaas mula 300 hanggang 350 °C at mas mabilis para sa mas mataas na alloyed grade SDX 2507 kaysa sa mas kaunting alloyed na DX 2205.
Ang pag-unawang ito ay maaaring maging mahalaga sa pagtulong sa mga customer na magpasya sa maximum na OT na angkop para sa kanilang napiling grado at aplikasyon.
Pagtukoy ng pinakamataas na temperatura
Gaya ng nabanggit dati, ang maximum na OT para sa duplex na materyal ay maaaring itakda ayon sa katanggap-tanggap na pagbaba ng impact toughness.Karaniwan, ang OT na naaayon sa isang halaga ng 50% na pagbabawas ng katigasan ay pinagtibay.
Ang OT ay depende sa temp at time
Ang slope sa mga buntot ng mga kurba sa TTT diagram sa Figure 1 ay nagpapakita na ang spinodal decomposition ay hindi nangyayari lamang sa isang threshold na temperatura at humihinto sa ibaba ng antas na iyon.Sa halip, ito ay isang tuluy-tuloy na proseso kapag ang mga duplex na materyales ay nalantad sa mga operating temperatura sa ibaba 475 °C.Gayunpaman, malinaw din na, dahil sa mas mababang mga rate ng pagsasabog, ang mas mababang temperatura ay nangangahulugan na ang agnas ay magsisimula sa ibang pagkakataon at magpapatuloy nang mas mabagal.Samakatuwid, ang paggamit ng duplex na materyal sa mas mababang temperatura ay maaaring hindi magdulot ng mga problema sa loob ng maraming taon o kahit na mga dekada.Ngunit sa kasalukuyan ay may posibilidad na magtakda ng maximum na OT nang hindi isinasaalang-alang ang oras ng pagkakalantad.Samakatuwid, ang pangunahing tanong ay kung anong kumbinasyon ng temperatura-oras ang dapat gamitin upang magpasya kung ligtas na gumamit ng materyal o hindi?Ibinubuod ni Herzman et al.10 nang maayos ang dilemma na ito: “…Ang paggamit ay lilimitahan sa mga temperatura kung saan napakababa ng kinetics ng demixing na hindi ito mangyayari sa panahon ng idinisenyong teknikal na buhay ng produkto…”.
Ang epekto ng hinang
Karamihan sa mga application ay gumagamit ng welding upang pagsamahin ang mga bahagi.Kilalang-kilala na ang weld microstructure at ang chemistry nito ay nag-iiba mula sa base material 3 .Depende sa filler material, welding technique at welding parameters, ang microstructure ng welds ay halos iba sa bulk material.Karaniwang mas magaspang ang microstructure, at kasama rin dito ang high-temperature heat affected zone (HTHAZ), na nakakaapekto sa spinodal decomposition sa mga weldment.Ang pagkakaiba-iba ng microstructure sa pagitan ng maramihan at mga weldment ay isang paksang sinuri dito.
Pagbubuod ng mga salik na naglilimita
Ang mga nakaraang seksyon ay humantong sa mga sumusunod na konklusyon:
- Ang lahat ng duplex na materyales ay napapailalim
sa spinodal decomposition sa mga temperatura sa paligid ng 475 °C. - Depende sa nilalaman ng alloying, inaasahan ang isang mas mabilis o mas mabagal na rate ng pagkabulok.Ang mas mataas na Cr at Ni content ay nagtataguyod ng mas mabilis na demixing.
- Upang itakda ang maximum na temperatura ng pagpapatakbo:
– Dapat isaalang-alang ang kumbinasyon ng oras ng pagpapatakbo at temperatura.
– Isang katanggap-tanggap na antas ng pagbaba sa katigasan, ibig sabihin, isang nais na antas ng pangwakas na katigasan ay dapat itakda - Kapag ang mga karagdagang bahagi ng microstructural, tulad ng mga welds, ay ipinakilala, ang pinakamataas na OT ay tinutukoy ng pinakamahina na bahagi.
Mga pandaigdigang pamantayan
Ilang European at American standards ang sinuri para sa proyektong ito.Nakatuon sila sa mga aplikasyon sa mga pressure vessel at mga bahagi ng piping.Sa pangkalahatan, ang pagkakaiba tungkol sa inirerekomendang maximum na OT sa mga nasuri na pamantayan ay maaaring hatiin sa isang European at American na paninindigan.
Ang mga pamantayan sa pagtutukoy ng materyal sa Europa para sa mga hindi kinakalawang na asero (hal. EN 10028-7, EN 10217-7) ay nagpapahiwatig ng maximum na OT na 250 °C sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga materyal na katangian ay ibinibigay lamang hanggang sa temperatura na ito.Bukod dito, ang mga pamantayan sa disenyo ng Europa para sa mga pressure vessel at piping (EN 13445 at EN 13480, ayon sa pagkakabanggit) ay hindi nagbibigay ng anumang karagdagang impormasyon tungkol sa maximum na OT mula sa ibinigay sa kanilang mga materyal na pamantayan.
Sa kabaligtaran, ang detalye ng materyal na Amerikano (hal. ASME SA-240 ng ASME seksyon II-A) ay hindi nagpapakita ng anumang data ng mataas na temperatura.Sa halip, ang data na ito ay ibinibigay sa ASME section II-D, 'Properties', na sumusuporta sa pangkalahatang mga construction code para sa mga pressure vessel, ASME section VIII-1 at VIII-2 (ang huli ay nag-aalok ng mas advanced na ruta ng disenyo).Sa ASME II-D, ang maximum na OT ay tahasang nakasaad bilang 316 °C para sa karamihan ng mga duplex alloy.
Para sa mga application ng pressure piping, parehong mga panuntunan sa disenyo at mga katangian ng materyal ay ibinibigay sa ASME B31.3.Sa code na ito, ibinibigay ang mekanikal na data para sa mga duplex alloy hanggang 316 °C nang walang malinaw na pahayag ng maximum na OT.Gayunpaman, maaari mong bigyang-kahulugan ang impormasyon upang sumunod sa kung ano ang nakasulat sa ASME II-D, at sa gayon, ang maximum na OT para sa mga pamantayang Amerikano ay sa karamihan ng mga kaso ay 316 °C.
Bilang karagdagan sa maximum na impormasyon ng OT, parehong ipinahihiwatig ng mga pamantayang Amerikano at European na may panganib na makatagpo ng pagkawasak sa mataas na temperatura (>250 °C) sa mas mahabang oras ng pagkakalantad, na pagkatapos ay dapat isaalang-alang sa parehong yugto ng disenyo at serbisyo.
Para sa mga welds, karamihan sa mga pamantayan ay hindi gumagawa ng anumang matatag na pahayag sa epekto ng spinodal decomposition.Gayunpaman, ang ilang mga pamantayan (hal. ASME VIII-1, Talahanayan UHA 32-4) ay nagpapahiwatig ng posibilidad na magsagawa ng mga partikular na post-weld heat treatment.Ang mga ito ay hindi kinakailangan o ipinagbabawal, ngunit kapag isinasagawa ang mga ito dapat itong isagawa ayon sa mga pre-set na parameter sa pamantayan.
Kung ano ang sinasabi ng industriya
Ang impormasyong ginawa ng ilang iba pang mga tagagawa ng duplex na hindi kinakalawang na asero ay sinuri upang makita kung ano ang kanilang ipinapahayag tungkol sa mga hanay ng temperatura para sa kanilang mga marka.Ang 2205 ay limitado sa 315 °C ng ATI, ngunit itinatakda ng Acerinox ang OT para sa parehong grado sa 250 °C lamang.Ito ang mga upper at lower OT na limitasyon para sa grade 2205, habang nasa pagitan ng mga ito ang iba pang mga OT ay ipinapaalam ng Aperam (300 °C), Sandvik (280°C) at ArcelorMittal (280 °C).Ipinapakita nito ang laganap na mga iminungkahing maximum na OT para lamang sa isang grado na magkakaroon ng napakahahambing na mga katangian mula sa tagagawa hanggang sa tagagawa.
Ang pangangatwiran sa background kung bakit nagtakda ang isang tagagawa ng isang tiyak na OT ay hindi palaging ipinahayag.Sa karamihan ng mga kaso, ito ay batay sa isang partikular na pamantayan.Ang iba't ibang pamantayan ay nakikipag-usap sa iba't ibang mga OT, kaya ang pagkalat sa mga halaga.Ang lohikal na konklusyon ay ang mga kumpanyang Amerikano ay nagtatakda ng mas mataas na halaga dahil sa mga pahayag sa pamantayan ng ASME, habang ang mga kumpanyang European ay nagtatakda ng mas mababang halaga dahil sa pamantayan ng EN.
Ano ang kailangan ng mga customer?
Depende sa panghuling aplikasyon, ang iba't ibang mga pagkarga at pagkakalantad ng mga materyales ay inaasahan.Sa proyektong ito, ang embrittlement dahil sa spinodal decomposition ay pinaka-interesante dahil ito ay lubos na naaangkop sa mga pressure vessel.
Gayunpaman, mayroong iba't ibang mga aplikasyon na naglalantad ng mga duplex na grado sa mga katamtamang mekanikal na pagkarga lamang, tulad ng mga scrubber11–15.Ang isa pang kahilingan ay nauugnay sa mga blade ng fan at mga impeller, na nakalantad sa mga kargang nakakapagod.Ang panitikan ay nagpapakita na ang spinodal decomposition ay kumikilos nang iba kapag ang isang nakakapagod na load ay inilapat15.Sa yugtong ito, nagiging malinaw na ang maximum na OT ng mga application na ito ay hindi maaaring itakda sa parehong paraan tulad ng para sa mga pressure vessel.
Ang isa pang klase ng mga kahilingan ay para lamang sa mga application na nauugnay sa kaagnasan, tulad ng mga marine exhaust gas scrubber.Sa mga kasong ito, ang resistensya ng kaagnasan ay mas mahalaga kaysa sa limitasyon ng OT sa ilalim ng mekanikal na pagkarga.Gayunpaman, ang parehong mga kadahilanan ay nakakaapekto sa pagpapatakbo ng huling produkto, na dapat isaalang-alang kapag nagsasaad ng maximum na OT.Muli, ang kasong ito ay naiiba sa dalawang nakaraang kaso.
Sa pangkalahatan, kapag nagpapayo sa isang customer ng naaangkop na maximum na OT para sa kanilang duplex na grado, ang uri ng aplikasyon ay napakahalaga sa pagtatakda ng halaga.Ito ay higit na nagpapakita ng pagiging kumplikado ng pagtatakda ng isang solong OT para sa isang grado, dahil ang kapaligiran kung saan ang materyal ay naka-deploy ay may malaking epekto sa proseso ng pagkasira.
Ano ang maximum na operating temperature para sa duplex?
Tulad ng nabanggit, ang pinakamataas na temperatura ng pagpapatakbo ay itinakda ng napakababang kinetics ng spinodal decomposition.Ngunit paano natin susukatin ang temperaturang ito at ano nga ba ang "mababang kinetika"?Ang sagot sa unang tanong ay madali.Nasabi na namin na ang mga pagsukat ng katigasan ay karaniwang ginagawa upang tantiyahin ang rate at pag-unlad ng agnas.Nakatakda ito sa mga pamantayang sinusunod ng karamihan sa mga tagagawa.
Ang pangalawang tanong, sa kung ano ang ibig sabihin ng mababang kinetics at ang halaga kung saan nagtakda kami ng hangganan ng temperatura ay mas kumplikado.Ito ay bahagyang dahil ang mga kundisyon ng hangganan ng pinakamataas na temperatura ay pinagsama-sama mula sa parehong pinakamataas na temperatura (T) mismo at ang oras ng pagpapatakbo (t) kung saan ang temperatura na ito ay napanatili.Upang mapatunayan ang kumbinasyong Tt na ito, maaaring gamitin ang iba't ibang interpretasyon ng "pinakamababang" katigasan:
• Ang mas mababang hangganan, na itinakda sa kasaysayan at maaaring ilapat para sa mga welds ay 27 Joules (J)
• Sa loob ng mga pamantayan, karamihan sa 40J ay nakatakda bilang limitasyon.
• Ang 50% na pagbaba sa paunang katigasan ay madalas ding inilalapat upang itakda ang mas mababang hangganan.
Nangangahulugan ito na ang isang pahayag sa maximum na OT ay dapat na nakabatay sa hindi bababa sa tatlong napagkasunduang pagpapalagay:
• Temperatura-oras na pagkakalantad ng huling produkto
• Ang katanggap-tanggap na pinakamababang halaga ng katigasan
• Panghuling larangan ng aplikasyon (chemistry lamang, mekanikal na pagkarga oo/hindi atbp.)
Pinagsamang pang-eksperimentong kaalaman
Kasunod ng malawak na survey ng pang-eksperimentong data at mga pamantayan, naging posible na mag-compile ng mga rekomendasyon para sa apat na duplex na grado na sinusuri, tingnan ang Talahanayan 3. Dapat kilalanin na karamihan sa data ay nilikha mula sa mga eksperimento sa laboratoryo na isinagawa sa mga hakbang sa temperatura na 25 °C .
Dapat ding tandaan na ang mga rekomendasyong ito ay tumutukoy sa hindi bababa sa 50% ng katigasan na natitira sa RT.Kapag ang "mas mahabang yugto ng panahon" sa talahanayan ay ipinahiwatig na walang makabuluhang pagbaba sa RT ang naitala.Bukod dito, ang hinang ay nasubok lamang sa -40 °C.Sa wakas, dapat tandaan na ang mas mahabang oras ng pagkakalantad ay inaasahan para sa DX 2304, isinasaalang-alang ang mataas na tibay nito pagkatapos ng 3,000 oras ng pagsubok.Gayunpaman, kung hanggang saan ang pagkakalantad ay maaaring tumaas ay dapat na ma-verify sa karagdagang pagsubok.
May tatlong mahahalagang puntong dapat tandaan:
• Ang mga kasalukuyang natuklasan ay nagpapahiwatig na kung may mga welds, ang OT ay nababawasan ng humigit-kumulang 25 °C.
• Ang mga panandaliang spike (sampu-sampung oras sa T=375 °C) ay katanggap-tanggap para sa DX 2205. Dahil ang DX 2304 at LDX 2101 ay mas mababang alloyed na grado, ang maihahambing na panandaliang pagtaas ng temperatura ay dapat na katanggap-tanggap din.
• Kapag ang materyal ay nabubulok dahil sa agnas, ang mitigation heat treatment sa 550 – 600 °C para sa DX 2205 at 500 °C para sa SDX 2507 sa loob ng 1 oras ay nakakatulong na mabawi ang tibay ng 70%.
Oras ng post: Peb-04-2023