Vipengele vichache vya joto la kufanya kazi
Matumizi ya kawaida ambayo yanahitaji nyenzo mbili ili kukabiliwa na hali ya joto la juu ni vyombo vya shinikizo, blade za feni/impeller au visafishaji vya gesi ya kutolea nje.Mahitaji ya sifa za nyenzo yanaweza kuanzia nguvu ya juu ya kimitambo hadi upinzani wa kutu. Muundo wa kemikali wa darasa zilizojadiliwa katika makala hii zimeorodheshwa katika Jedwali la 1.
Mtengano wa Spinodal
Mtengano wa uti wa mgongo (pia huitwa demixing au kihistoria kama 475 °C-embrittlement) ni aina ya utengano wa awamu katika awamu ya feri, ambayo hutokea kwa joto la takriban 475 °C.Athari iliyotamkwa zaidi ni mabadiliko katika muundo mdogo, na kusababisha uundaji wa awamu ya α, ambayo husababisha kuharibika kwa nyenzo.Hii, kwa upande wake, inapunguza utendaji wa bidhaa ya mwisho.
Mchoro wa 1 unaonyesha mchoro wa mpito wa muda wa halijoto (TTT) wa nyenzo mbili zilizosomwa, huku mtengano wa spinodi ukiwakilishwa katika eneo la 475 °C.Ikumbukwe kwamba mchoro huu wa TTT unawakilisha upungufu wa ukakamavu kwa 50% unaopimwa na upimaji wa ukakamavu wa athari kwenye vielelezo vya Charpy-V, ambayo kwa kawaida hukubaliwa kama inayoonyesha uimara.Katika baadhi ya programu upungufu mkubwa wa ukakamavu unaweza kukubalika, ambao hubadilisha umbo la mchoro wa TTT.Kwa hivyo, uamuzi wa kuweka kiwango fulani cha juu cha OT inategemea kile kinachochukuliwa kuwa kiwango kinachokubalika cha uboreshaji yaani kupunguza ushupavu kwa bidhaa ya mwisho.Inapaswa kutajwa kuwa kihistoria TTT-grafu pia ilitolewa kwa kutumia kizingiti kilichowekwa, kama vile 27J.
Viwango vya juu vya alloyed
Kielelezo cha 1 kinaonyesha kuwa ongezeko la vipengele vya aloi kutoka daraja la LDX 2101 kuelekea daraja la SDX 2507 husababisha kasi ya mtengano, ambapo duplex konda huonyesha kuanza kuchelewa kwa mtengano.Athari za vipengele vya aloi kama vile chromium (Cr) na nikeli (Ni) kwenye mtengano wa spinodal na embrittlement imeonyeshwa na uchunguzi wa awali.5-8 Athari hii inaonyeshwa zaidi katika Mchoro 2. Inaonyesha kuwa mtengano wa spinodal huongezeka wakati joto. huongezeka kutoka 300 hadi 350 °C na ni ya haraka zaidi kwa daraja la juu la aloi ya SDX 2507 kuliko DX 2205 yenye aloi ndogo.
Uelewa huu unaweza kuwa muhimu katika kuwasaidia wateja kuamua juu ya kiwango cha juu cha OT ambacho kinafaa kwa daraja na matumizi waliyochagua.
Kuamua kiwango cha juu cha joto
Kama ilivyotajwa hapo awali, kiwango cha juu cha OT cha nyenzo mbili kinaweza kuwekwa kulingana na kushuka kwa ugumu wa athari.Kwa kawaida, OT inayolingana na thamani ya kupunguza ushupavu wa 50% inapitishwa.
OT inategemea joto na wakati
Mteremko katika mikia ya mikunjo katika mchoro wa TTT kwenye Mchoro 1 unaonyesha kwamba mtengano wa spinodal haufanyiki tu kwa joto la kizingiti kimoja na kuacha chini ya kiwango hicho.Badala yake, ni mchakato wa mara kwa mara wakati nyenzo za duplex zimefichuliwa kwa halijoto ya kufanya kazi chini ya 475 °C.Hata hivyo ni wazi pia kwamba, kutokana na viwango vya chini vya usambaaji, halijoto ya chini inamaanisha mtengano utaanza baadaye na kuendelea polepole zaidi.Kwa hivyo, kutumia nyenzo mbili kwa joto la chini kunaweza kusababisha shida kwa miaka au hata miongo.Bado kwa sasa kuna tabia ya kuweka kiwango cha juu cha OT bila kuzingatia muda wa mfiduo.Swali kuu ni kwa hivyo ni mchanganyiko gani wa wakati wa joto unapaswa kutumiwa kuamua ikiwa ni salama kutumia nyenzo au la?Herzman et al.10 wanatoa muhtasari wa tatizo hili vizuri: “…Matumizi yatawekwa tu kwa halijoto ambapo kinetiki za utenganishaji ziko chini sana hivi kwamba hazitatokea wakati wa maisha ya kiufundi yaliyoundwa ya bidhaa…”.
Athari ya kulehemu
Programu nyingi hutumia kulehemu ili kujiunga na vipengele.Inajulikana kuwa muundo wa weld na kemia yake hutofautiana kutoka kwa nyenzo za msingi 3 .Kulingana na nyenzo za kujaza, mbinu ya kulehemu na vigezo vya kulehemu, muundo mdogo wa welds ni tofauti zaidi na nyenzo nyingi.Muundo mdogo kwa kawaida huwa mbavu zaidi, na hii pia inajumuisha eneo lililoathiriwa na joto la juu (HTHAZ), ambalo huathiri mtengano wa miiba katika sehemu za kuchomea.Tofauti ya muundo mdogo kati ya wingi na weldments ni mada iliyopitiwa hapa.
Kwa muhtasari wa vizuizi
Sehemu zilizopita zinaongoza kwa hitimisho zifuatazo:
- Nyenzo zote za duplex ni somo
hadi mtengano wa spinodal kwenye joto karibu 475 °C. - Kulingana na maudhui ya aloi, kiwango cha mtengano cha haraka au cha polepole kinatarajiwa.Maudhui ya Juu ya Cr na Ni hukuza utenganishaji wa haraka zaidi.
- Ili kuweka kiwango cha juu cha joto cha kufanya kazi:
- Mchanganyiko wa wakati wa kufanya kazi na joto lazima uzingatiwe.
- Kiwango cha kukubalika cha kupungua kwa ugumu, yaani, kiwango cha taka cha ugumu wa mwisho lazima kiweke - Wakati vipengele vya ziada vya microstructural, kama vile welds, vinaletwa, OT ya juu imedhamiriwa na sehemu dhaifu zaidi.
Viwango vya kimataifa
Viwango kadhaa vya Ulaya na Amerika vilipitiwa upya kwa mradi huu.Walizingatia maombi katika vyombo vya shinikizo na vipengele vya mabomba.Kwa ujumla, tofauti kuhusu kiwango cha juu cha OT kilichopendekezwa kati ya viwango vilivyopitiwa inaweza kugawanywa katika mtazamo wa Ulaya na Marekani.
Viwango vya ubainishaji wa nyenzo za Ulaya kwa vyuma vya pua (km EN 10028-7, EN 10217-7) vinadokeza kiwango cha juu cha OT cha 250 °C kwa ukweli kwamba sifa za nyenzo hutolewa tu hadi halijoto hii.Zaidi ya hayo, viwango vya muundo wa Ulaya vya vyombo vya shinikizo na mabomba (EN 13445 na EN 13480, mtawalia) havitoi taarifa zaidi kuhusu kiwango cha juu cha OT kutoka kwa kile kilichotolewa katika viwango vyao vya nyenzo.
Kinyume chake, vipimo vya nyenzo vya Marekani (km ASME SA-240 ya sehemu ya II-A ya ASME) haitoi data yoyote ya halijoto ya juu kabisa.Data hii badala yake imetolewa katika sehemu ya II-D ya ASME, 'Sifa', ambayo inaauni misimbo ya jumla ya ujenzi kwa vyombo vya shinikizo, sehemu ya ASME VIII-1 na VIII-2 (njia ya mwisho inatoa njia ya juu zaidi ya kubuni).Katika ASME II-D, kiwango cha juu cha OT kinaelezwa kwa uwazi kama 316 °C kwa aloi nyingi za duplex.
Kwa matumizi ya mabomba ya shinikizo, sheria zote za kubuni na mali ya nyenzo hutolewa katika ASME B31.3.Katika kanuni hii, data ya mitambo hutolewa kwa aloi za duplex hadi 316 ° C bila taarifa wazi ya OT ya juu.Hata hivyo, unaweza kufasiri maelezo ili kuzingatia yale yaliyoandikwa katika ASME II-D, na hivyo basi, kiwango cha juu cha OT kwa viwango vya Marekani katika hali nyingi ni 316 °C.
Kando na maelezo ya juu zaidi ya OT, viwango vya Amerika na Ulaya vinadokeza kuwa kuna hatari ya kukumbwa na halijoto ya juu (>250 °C) katika nyakati ndefu za mfiduo, ambayo inapaswa kuzingatiwa katika awamu ya muundo na huduma.
Kwa welds, viwango vingi havitoi taarifa yoyote thabiti juu ya athari za mtengano wa spinodal.Hata hivyo, baadhi ya viwango (km ASME VIII-1, Jedwali UHA 32-4) vinaonyesha uwezekano wa kufanya matibabu mahususi ya joto baada ya kulehemu.Hizi hazihitajiki wala haziruhusiwi, lakini wakati wa kuzifanya zinapaswa kufanywa kulingana na vigezo vilivyowekwa awali katika kiwango.
Sekta inasema nini
Taarifa zinazotolewa na watengenezaji wengine kadhaa wa chuma cha pua cha duplex zilipitiwa upya ili kuona kile wanachowasiliana kuhusu viwango vya joto vya alama zao.2205 ina kikomo cha 315 °C na ATI, lakini Acerinox inaweka OT kwa daraja sawa kwa 250 °C tu.Hivi ni vikomo vya juu na vya chini vya OT kwa daraja la 2205, wakati kati yao OT nyingine zinawasilishwa na Aperam (300 °C), Sandvik (280°C) na ArcelorMittal (280 °C).Hii inaonyesha kuenea kwa viwango vya juu vya OT vilivyopendekezwa kwa daraja moja tu ambalo litakuwa na sifa zinazoweza kulinganishwa kutoka kwa mtengenezaji hadi mtengenezaji.
Hoja ya usuli kwa nini mtengenezaji ameweka OT fulani haifichuwi kila wakati.Katika hali nyingi, hii inategemea kiwango fulani.Viwango tofauti huwasiliana na OT tofauti, kwa hivyo kuenea kwa maadili.Hitimisho la kimantiki ni kwamba makampuni ya Marekani yanaweka thamani ya juu kutokana na taarifa katika kiwango cha ASME, wakati makampuni ya Ulaya yanaweka thamani ya chini kutokana na kiwango cha EN.
Wateja wanahitaji nini?
Kulingana na maombi ya mwisho, mizigo mbalimbali na mfiduo wa vifaa vinatarajiwa.Katika mradi huu, upungufu kutokana na mtengano wa spinodal ulikuwa wa manufaa zaidi kwani unatumika sana kwa vyombo vya shinikizo.
Hata hivyo, kuna matumizi mbalimbali ambayo hufichua alama mbili kwa mizigo ya kati ya mitambo pekee, kama vile scrubbers11–15.Ombi lingine lilihusiana na blade za shabiki na impellers, ambazo zinakabiliwa na mizigo ya uchovu.Maandiko yanaonyesha kuwa mtengano wa spinodal unatenda tofauti wakati mzigo wa uchovu unatumika15.Katika hatua hii, inakuwa wazi kwamba upeo wa OT wa maombi haya hauwezi kuweka kwa njia sawa na kwa vyombo vya shinikizo.
Aina nyingine ya maombi ni ya maombi yanayohusiana na kutu pekee, kama vile visafishaji vya gesi ya moshi baharini.Katika kesi hizi, upinzani wa kutu ni muhimu zaidi kuliko kizuizi cha OT chini ya mzigo wa mitambo.Walakini, mambo yote mawili huathiri utendakazi wa bidhaa ya mwisho, ambayo inapaswa kuzingatiwa wakati wa kuonyesha kiwango cha juu cha OT.Tena, kesi hii inatofautiana na kesi mbili zilizopita.
Kwa ujumla, wakati wa kushauri mteja juu ya kiwango cha juu cha OT kinachofaa kwa daraja lao la duplex, aina ya maombi ni ya umuhimu muhimu katika kuweka thamani.Hii inaonyesha zaidi ugumu wa kuweka OT moja kwa daraja, kwani mazingira ambayo nyenzo hiyo inatumika ina athari kubwa katika mchakato wa embrittlement.
Ni joto gani la juu la kufanya kazi kwa duplex?
Kama ilivyoelezwa, joto la juu la uendeshaji linawekwa na kinetics ya chini sana ya mtengano wa spinodal.Lakini tunapimaje joto hili na ni nini hasa "kinetics ya chini"?Jibu la swali la kwanza ni rahisi.Tayari tumeeleza kuwa vipimo vya ukakamavu hufanywa kwa kawaida ili kukadiria kasi na maendeleo ya mtengano.Hii imewekwa katika viwango vinavyofuatwa na wazalishaji wengi.
Swali la pili, juu ya nini maana ya kinetics ya chini na thamani ambayo tunaweka mpaka wa joto ni ngumu zaidi.Hii ni kwa sababu hali ya mipaka ya halijoto ya juu zaidi inakusanywa kutoka kwa kiwango cha juu zaidi cha joto (T) yenyewe na wakati wa kufanya kazi (t) ambapo halijoto hii inadumishwa.Ili kudhibitisha mchanganyiko huu wa Tt, tafsiri mbalimbali za ugumu wa "chini" zinaweza kutumika:
• Mpaka wa chini, ambao umewekwa kihistoria na unaweza kutumika kwa welds ni Joule 27 (J)
• Ndani ya viwango mara nyingi 40J imewekwa kama kikomo.
• Kupungua kwa 50% kwa ugumu wa awali pia hutumiwa mara kwa mara ili kuweka mpaka wa chini.
Hii ina maana kwamba taarifa juu ya OT ya juu lazima iegemee angalau mawazo matatu yaliyokubaliwa:
• Mfiduo wa wakati wa joto wa bidhaa ya mwisho
• Thamani ya chini inayokubalika ya ukakamavu
• Sehemu ya mwisho ya matumizi (kemia pekee, mzigo wa kiufundi ndio/hapana n.k.)
Maarifa ya majaribio yaliyounganishwa
Kufuatia uchunguzi wa kina wa data na viwango vya majaribio imewezekana kukusanya mapendekezo kwa madaraja manne yanayokaguliwa, angalia Jedwali 3. Inapaswa kutambuliwa kuwa data nyingi hutengenezwa kutokana na majaribio ya kimaabara yaliyofanywa kwa viwango vya joto vya 25 °C. .
Ikumbukwe pia kwamba mapendekezo haya yanarejelea angalau 50% ya ugumu uliobaki kwenye RT.Wakati katika jedwali "muda mrefu zaidi" umeonyeshwa hakuna kupungua kwa kiasi kikubwa kwa RT kumeandikwa.Zaidi ya hayo, weld imejaribiwa tu kwa -40 °C.Hatimaye, ikumbukwe kwamba muda mrefu zaidi wa mfiduo unatarajiwa kwa DX 2304, kwa kuzingatia ugumu wake wa juu baada ya saa 3,000 za majaribio.Walakini, ni kwa kiwango gani mfiduo unaweza kuongezeka lazima uthibitishwe na majaribio zaidi.
Kuna mambo matatu muhimu ya kuzingatia:
• Matokeo ya sasa yanaonyesha kwamba kama welds zipo, OT hupungua kwa karibu 25 °C.
• Viiba vya muda mfupi (makumi ya saa kwa T=375 °C) vinakubalika kwa DX 2205. Kwa vile DX 2304 na LDX 2101 ni viwango vya chini vya aloi, viwango vya joto vya muda mfupi vinavyolinganishwa vinapaswa kukubalika pia.
• Nyenzo inapoganda kwa sababu ya kuoza, matibabu ya kupunguza joto kwa 550 – 600 °C kwa DX 2205 na 500 °C kwa SDX 2507 kwa saa 1 husaidia kurejesha ugumu kwa 70%.
Muda wa kutuma: Feb-04-2023