Факторлар шектелген жұмыс температуралары
Дуплексті материалдардың жоғары температуралық жағдайларға ұшырауын қажет ететін әдеттегі қолданбалар қысымды ыдыстар, желдеткіш қалақтары/дөңгелегі немесе пайдаланылған газды тазартқыштар болып табылады.Материалдық қасиеттерге қойылатын талаптар жоғары механикалық беріктіктен коррозияға төзімділікке дейін болуы мүмкін. Осы мақалада қарастырылатын сорттардың химиялық құрамы 1-кестеде келтірілген.
Жұлынның ыдырауы
Жұлынның ыдырауы (демиксация немесе тарихи түрде 475 °C-морттану деп те аталады) шамамен 475 °C температурада болатын ферриттік фазадағы фазалардың бөлінуінің бір түрі болып табылады.Ең айқын әсер - бұл α´ фазасының түзілуін тудыратын микроқұрылымның өзгеруі, бұл материалдың морттануына әкеледі.Бұл, өз кезегінде, соңғы өнімнің өнімділігін шектейді.
1-суретте 475 °C аймақта берілген жұлындық ыдырауы бар зерттелетін дуплексті материалдар үшін температураның уақыт ауысуы (TTT) диаграммасы көрсетілген.Айта кету керек, бұл TTT диаграммасы Charpy-V үлгілеріндегі соққы беріктігін сынау арқылы өлшенген қаттылықтың 50%-ға төмендеуін білдіреді, бұл әдетте морттылықты көрсететін ретінде қабылданады.Кейбір қолданбаларда қаттылықтың жоғарырақ төмендеуі қолайлы болуы мүмкін, бұл TTT диаграммасының пішінін өзгертеді.Сондықтан, белгілі бір максималды ОТ орнату туралы шешім морттылықтың қолайлы деңгейі деп саналатын нәрсеге, яғни соңғы өнім үшін қаттылықтың төмендеуіне байланысты.Айта кету керек, тарихи TTT-графиктері 27J сияқты белгіленген шекті пайдалана отырып жасалған.
Жоғары легирленген сорттар
1-сурет LDX 2101 сыныбынан SDX 2507 маркасына қарай легирленген элементтердің жоғарылауы ыдырау жылдамдығының жоғарылауына әкелетінін көрсетеді, ал аз дуплекс ыдыраудың кешіктірілген басталуын көрсетеді.Хром (Cr) және никель (Ni) сияқты легирлеуші элементтердің жұлынның ыдырауы мен морттануына әсері алдыңғы зерттеулерде көрсетілген.5–8 Бұл әсер 2-суретте қосымша көрсетілген. Ол температура көтерілгенде жұлынның ыдырауы жоғарылайтынын көрсетеді. 300-ден 350 °C-қа дейін көтеріледі және аз легірленген DX 2205-ке қарағанда жоғары легирленген SDX 2507 маркасы үшін жылдамырақ.
Бұл түсінік тұтынушыларға олардың таңдалған бағасы мен қолданбасына сәйкес келетін максималды ОТ таңдауға көмектесу үшін маңызды болуы мүмкін.
Максималды температураны анықтау
Жоғарыда айтылғандай, дуплексті материал үшін максималды ОТ соққы беріктігінің рұқсат етілген төмендеуіне сәйкес орнатылуы мүмкін.Әдетте, қаттылықтың 50% төмендеуі мәніне сәйкес келетін ОТ қабылданады.
OT температура мен уақытқа байланысты
1-суреттегі TTT диаграммасындағы қисықтардың құйрықтарындағы еңіс жұлынның ыдырауы тек бір шекті температурада ғана болмайтынын және осы деңгейден төмен тоқтайтынын көрсетеді.Керісінше, бұл дуплексті материалдар 475 °C төмен жұмыс температурасына ұшыраған кезде тұрақты процесс.Сонымен қатар, диффузия жылдамдығы төмен болғандықтан, төмен температура ыдырау кейінірек басталып, әлдеқайда баяу жүретінін білдіреді.Сондықтан, төмен температурада дуплексті материалды пайдалану жылдар немесе тіпті ондаған жылдар бойы проблемалар тудырмауы мүмкін.Дегенмен, қазіргі уақытта экспозиция уақытын есепке алмай, максималды ОТ орнату үрдісі бар.Негізгі сұрақ - материалды пайдалану қауіпсіз немесе қауіпсіз емес екенін анықтау үшін температура мен уақыттың қандай комбинациясын қолдану керек?Герцман және т.б.10 бұл дилемманы жақсы қорытындылайды: «...Одан кейін пайдалану миксерлеу кинетикасы өнімнің жобаланған техникалық қызмет ету мерзімінде орын алмайтындай төмен температуралармен шектеледі...».
Дәнекерлеудің әсері
Көптеген қолданбалар компоненттерді біріктіру үшін дәнекерлеуді пайдаланады.Дәнекерлеудің микроқұрылымы және оның химиясы негізгі материалдан 3 өзгеретіні белгілі.Толтырғыш материалға, дәнекерлеу техникасына және дәнекерлеу параметрлеріне байланысты дәнекерленген жіктердің микроқұрылымы негізінен сусымалы материалдан ерекшеленеді.Микроқұрылым әдетте дөрекі болады және бұған дәнекерленген тігістердегі жұлынның ыдырауына әсер ететін жоғары температуралы жылу әсер ететін аймақ (HTHAZ) да кіреді.Сусымалы және дәнекерленген қосылыстар арасындағы микроқұрылымның өзгеруі осы жерде қарастырылатын тақырып болып табылады.
Шектеу факторларын қорытындылау
Алдыңғы бөлімдер келесі қорытындыларға әкеледі:
- Барлық дуплексті материалдар тақырып болып табылады
шамамен 475 °C температурада жұлынның ыдырауына дейін. - Легірлеу мазмұнына байланысты ыдырау жылдамдығы тезірек немесе баяуырақ болады.Жоғары Cr және Ni мазмұны тезірек араластыруға ықпал етеді.
- Ең жоғары жұмыс температурасын орнату үшін:
– Жұмыс уақыты мен температураның комбинациясын ескеру қажет.
– Қаттылықтың рұқсат етілген төмендеуі, яғни соңғы қаттылықтың қажетті деңгейі орнатылуы керек - Қосымша микроқұрылымдық құрамдас бөліктерді, мысалы, дәнекерлеуді енгізгенде, максималды ОТ ең әлсіз бөлікпен анықталады.
Жаһандық стандарттар
Бұл жоба үшін бірнеше еуропалық және американдық стандарттар қаралды.Олар қысымды ыдыстар мен құбыр құрамдас бөліктеріндегі қолданбаларға назар аударды.Тұтастай алғанда, қарастырылған стандарттар арасындағы ұсынылған максималды ОТ-ға қатысты сәйкессіздікті еуропалық және американдық тұрғыдан бөлуге болады.
Тот баспайтын болаттарға арналған еуропалық материал спецификациясы стандарттары (мысалы, EN 10028-7, EN 10217-7) материалдың қасиеттері тек осы температураға дейін қамтамасыз етілетіндіктен, максималды OT 250 °C дегенді білдіреді.Сонымен қатар, қысымды ыдыстар мен құбырларға арналған еуропалық дизайн стандарттары (тиісінше EN 13445 және EN 13480) олардың материалдық стандарттарында берілгеннен ең жоғары ОТ туралы қосымша ақпарат бермейді.
Керісінше, американдық материал спецификациясы (мысалы, ASME II-A бөлімінің ASME SA-240) ешқандай жоғары температура деректерін көрсетпейді.Бұл деректер оның орнына қысыммен жұмыс істейтін ыдыстарға арналған жалпы құрылыс кодтарын қолдайтын ASME II-D, «Сипаттар» бөлімінде, ASME бөлімдерінің VIII-1 және VIII-2 (соңғылары жетілдірілген дизайн бағытын ұсынады) берілген.ASME II-D стандартында көптеген дуплексті қорытпалар үшін максималды OT анық 316 °C деп көрсетілген.
Қысыммен жұмыс істейтін құбырларды қолдану үшін дизайн ережелері де, материал қасиеттері де ASME B31.3-те берілген.Бұл кодта механикалық деректер максималды ОТ туралы нақты мәлімдемесіз 316 °C дейінгі дуплексті қорытпалар үшін берілген.Осыған қарамастан, сіз ақпаратты ASME II-D-де жазылғандарға сәйкес түсіндіре аласыз, осылайша, американдық стандарттар үшін ең жоғары OT көп жағдайда 316 °C болады.
Максималды OT ақпаратына қоса, американдық және еуропалық стандарттар ұзақ әсер ету уақытында жоғары температурада (>250 °C) морттану қаупі бар екенін білдіреді, содан кейін оны жобалау және қызмет көрсету кезеңінде де ескеру қажет.
Дәнекерленген жіктер үшін көптеген стандарттар жұлынның ыдырауының әсері туралы нақты мәлімдемелер жасамайды.Дегенмен, кейбір стандарттар (мысалы, ASME VIII-1, UHA 32-4 кестесі) дәнекерлеуден кейінгі арнайы термиялық өңдеулерді орындау мүмкіндігін көрсетеді.Бұл талап етілмейді және тыйым салынбайды, бірақ оларды орындау кезінде стандартта алдын ала орнатылған параметрлерге сәйкес орындалуы керек.
Өнеркәсіп не дейді
Дуплексті тот баспайтын болаттан жасалған бірнеше басқа өндірушілер шығарған ақпарат олардың сорттары үшін температура диапазондарына қатысты не хабарлайтынын көру үшін қаралды.2205 315 °C температурада ATI арқылы шектелген, бірақ Acerinox бірдей сынып үшін OT мәнін тек 250 °C деңгейінде орнатады.Бұл 2205 сыныбына арналған жоғарғы және төменгі OT шектері, ал олардың арасындағы басқа OTs Aperam (300 °C), Sandvik (280 °C) және ArcelorMittal (280 °C) арқылы байланысады.Бұл өндірушіден өндірушіге дейін өте салыстырмалы қасиеттерге ие болатын бір сортқа арналған ұсынылған максималды ОТ кең тарағанын көрсетеді.
Өндірушінің неліктен белгілі бір ОТ белгілегені туралы негіздік негіздеме әрқашан ашыла бермейді.Көп жағдайда бұл белгілі бір стандартқа негізделген.Әртүрлі стандарттар әртүрлі ОТ-ны хабарлайды, демек, мәндердің таралуы.Логикалық қорытынды: американдық компаниялар ASME стандартындағы мәлімдемелерге байланысты жоғары мәнді белгілейді, ал еуропалық компаниялар EN стандартына байланысты төмен мәнді белгілейді.
Клиенттерге не қажет?
Соңғы қолдануға байланысты материалдардың әртүрлі жүктемелері мен экспозициялары күтіледі.Бұл жобада омыртқаның ыдырауына байланысты морттылық ең қызықты болды, өйткені ол қысымды ыдыстарға өте қолайлы.
Дегенмен, скрубберлер11–15 сияқты дуплексті сорттарды тек орташа механикалық жүктемелерге ұшырататын әртүрлі қолданбалар бар.Тағы бір сұраныс шаршау жүктемелеріне ұшырайтын желдеткіш қалақтары мен дөңгелектерге қатысты болды.Әдебиеттер шаршау жүктемесін қолданғанда жұлынның ыдырауы басқаша әрекет ететінін көрсетеді15.Бұл кезеңде бұл қолданбалардың максималды OT қысымды ыдыстардағыдай орнатуға болмайтыны белгілі болады.
Сұраныстардың басқа класы тек коррозияға байланысты қолданбаларға арналған, мысалы, теңіздегі пайдаланылған газды тазартқыштар.Мұндай жағдайларда коррозияға төзімділік механикалық жүктеме кезіндегі ОТ шектеуінен маңыздырақ.Дегенмен, екі фактор да соңғы өнімнің жұмысына әсер етеді, бұл максималды ОТ көрсету кезінде ескерілуі керек.Тағы да, бұл іс алдыңғы екі жағдайдан ерекшеленеді.
Тұтастай алғанда, тұтынушыға олардың дуплексті дәрежесіне сәйкес келетін максималды ОТ туралы кеңес бергенде, мәнді орнатуда қолданба түрі маңызды болып табылады.Бұл әрі қарай сынып үшін бір ОТ орнатудың күрделілігін көрсетеді, өйткені материалды орналастыру ортасы морттану процесіне айтарлықтай әсер етеді.
Дуплекстің максималды жұмыс температурасы қандай?
Жоғарыда айтылғандай, максималды жұмыс температурасы жұлынның ыдырауының өте төмен кинетикасымен белгіленеді.Бірақ бұл температураны қалай өлшейміз және «төмен кинетика» дегеніміз не?Бірінші сұрақтың жауабы оңай.Біз қаттылықты өлшеу әдетте ыдырау жылдамдығы мен барысын бағалау үшін орындалатынын айттық.Бұл көптеген өндірушілер ұстанатын стандарттарда белгіленген.
Екінші сұрақ, төмен кинетика деген нені білдіреді және біз температура шекарасын белгілейтін мән күрделірек.Бұл ішінара максималды температураның шекаралық шарттары максималды температураның (T) өзінен де, осы температура сақталатын жұмыс уақытынан (t) құрастырылғандықтан.Бұл Tt комбинациясын растау үшін «ең төмен» қаттылықтың әртүрлі интерпретацияларын қолдануға болады:
• Тарихи түрде орнатылған және дәнекерлеуге қолдануға болатын төменгі шекара 27 Джоуль (Дж)
• Стандарттар шегінде көбінесе 40Дж шек ретінде белгіленеді.
• Бастапқы қаттылықтың 50%-ға төмендеуі төменгі шекараны орнату үшін жиі қолданылады.
Бұл максималды ОТ туралы мәлімдеме кем дегенде үш келісілген жорамалға негізделуі керек дегенді білдіреді:
• Соңғы өнімнің температура-уақыт экспозициясы
• Қаттылықтың рұқсат етілген ең төменгі мәні
• Қолданудың соңғы саласы (тек химия, механикалық жүктеме иә/жоқ т.б.)
Біріктірілген эксперименталды білім
Эксперименттік деректер мен стандарттарды ауқымды зерттеуден кейін қаралып жатқан төрт дуплексті сорттар бойынша ұсыныстарды құрастыруға мүмкіндік туды, 3-кестені қараңыз. Деректердің көпшілігі 25 °C температура қадамдарымен орындалған зертханалық эксперименттерден жасалғанын мойындау керек. .
Сондай-ақ, бұл ұсыныстар RT-де қалған қаттылықтың кем дегенде 50% сілтеме жасайтынын атап өткен жөн.Кестеде «ұзақ уақыт кезеңі» көрсетілген кезде RT айтарлықтай төмендеу құжатталған жоқ.Сонымен қатар, дәнекерлеу тек -40 °C температурада сыналған.Соңында, DX 2304 үшін 3000 сағаттық сынақтан кейін оның жоғары беріктігін ескере отырып, ұзағырақ экспозиция уақыты күтілетінін атап өткен жөн.Дегенмен, экспозицияны қаншалықты арттыруға болатынын қосымша тестілеу арқылы тексеру керек.
Айта кету керек үш маңызды тармақ бар:
• Ағымдағы мәліметтер дәнекерлеу тігістері бар болса, OT шамамен 25 °C төмендейтінін көрсетеді.
• Қысқа мерзімді өсулер (T=375 °C температурасында ондаған сағаттар) DX 2205 үшін қолайлы. DX 2304 және LDX 2101 легірленген сорттар төмен болғандықтан, салыстырмалы қысқа мерзімді температура көтерілулері де қолайлы болуы керек.
• Материал ыдырау салдарынан морт болған кезде, DX 2205 үшін 550 – 600 °C және SDX 2507 үшін 500 °C температурада 1 сағат бойы жұмсартатын термиялық өңдеу қаттылықты 70%-ға қалпына келтіруге көмектеседі.
Жіберу уақыты: 04 ақпан 2023 ж