Faktors beheinde operearjende temps
Typyske tapassingen dy't duplexmaterialen nedich binne om bleatsteld te wurden oan omstannichheden mei hege temperatueren binne drukfetten, fanblades / waaiers of útlaatgasscrubbers.De easken foar materiaal eigenskippen kinne fariearje fan hege meganyske sterkte oan corrosie ferset.De gemyske gearstalling fan de graden besprutsen yn dit artikel binne neamd yn tabel 1.
Spinodale ûntbining
Spinodale ûntbining (ek wol demixing neamd of histoarysk as 475 °C-brosheid neamd) is in soarte fan fazeskieding yn 'e ferrityske faze, dy't foarkomt by temperatueren om de 475 °C hinne.It meast útsprutsen effekt is in feroaring yn 'e mikrostruktuer, wêrtroch't de formaasje fan' e α'-faze feroarsaket, wat resulteart yn brosheid fan it materiaal.Dit beheint op syn beurt de prestaasjes fan it definitive produkt.
Figuer 1 toant it diagram foar temperatuertiidoergong (TTT) foar de ûndersochte dupleksmaterialen, mei spinodale ûntbining fertsjintwurdige yn 'e regio fan 475 ° C.Dêrby moat opmurken wurde dat dit TTT-diagram stiet foar in ôfnimming fan taaiens mei 50% mjitten troch impact taaiheid testen op Charpy-V eksimplaren, dat wurdt meastentiids akseptearre as oantsjutting fan brosheid.Yn guon tapassingen kin in gruttere fermindering fan hurdens akseptabel wêze, wat de foarm fan it TTT-diagram feroaret.Dêrom hinget it beslút om in bepaalde maksimale OT yn te stellen ôfhinklik fan wat wurdt beskôge as in akseptabel nivo fan brosheid, dws hurdensreduksje foar it definitive produkt.It moat neamd wurde dat histoarysk TTT-grafiken ek waarden produsearre mei in ynstelde drompel, lykas 27J.
Hegere legere klassen
Figuer 1 lit sjen dat de tanimming fan legere eleminten fan klasse LDX 2101 nei de klasse SDX 2507 liedt ta in flugger ûntbiningsrate, wylst mager duplex in fertrage start fan ûntbining toant.De ynfloed fan legere eleminten lykas chromium (Cr) en nikkel (Ni) op spinodale ûntbining en brosheid is oantoand troch eardere ûndersiken.5-8 Dit effekt wurdt fierder yllustrearre yn figuer 2. It lit sjen dat spinodale ûntbining ferhege wurdt as de temperatuer wurdt ferhege fan 300 nei 350 °C en is rapper foar de hegere legere klasse SDX 2507 dan foar minder legere DX 2205.
Dit begryp kin krúsjaal wêze om klanten te helpen beslute oer de maksimale OT dy't geskikt is foar har selekteare klasse en tapassing.
Bepale maksimum temperatuer
Lykas earder neamd, kin de maksimale OT foar dupleksmateriaal ynsteld wurde neffens de akseptabele drip yn ynfloedstaaiens.Typysk wurdt de OT oerienkommende mei in wearde fan 50% taaiheidsreduksje oannommen.
OT hinget ôf fan temperatuer en tiid
De helling yn 'e sturten fan' e bochten yn it TTT-diagram yn figuer 1 lit sjen dat spinodale ûntbining net allinich op ien drompeltemperatuer komt en ûnder dat nivo stopt.It is leaver in konstant proses as duplexmaterialen wurde bleatsteld oan wurktemperatueren ûnder 475 °C.It is lykwols ek dúdlik dat, troch de legere diffusionsraten, legere temperatueren betsjutte dat de ûntbining letter begjint en folle stadiger ferrint.Dêrom kin it brûken fan duplexmateriaal by legere temperatueren jierren of sels desennia gjin problemen feroarsaakje.Dochs is d'r op it stuit in oanstriid om in maksimale OT yn te stellen sûnder beskôging fan eksposysjetiid.De kaaifraach is dêrom hokker temperatuer-tiidkombinaasje moat wurde brûkt om te besluten as it feilich is om in materiaal te brûken of net?Herzman et al.10 gearfetsje dit dilemma moai: "...It gebrûk sil dan beheind wurde ta temperatueren wêrby't de kinetika fan demixing sa leech is dat it net sil foarkomme yn 'e ûntwurpen technyske libben fan it produkt ...".
De ynfloed fan welding
De measte applikaasjes brûke welding om komponinten te ferbinen.It is goed bekend dat de weld mikrostruktuer en syn skiekunde fariearje fan de basis materiaal 3.Ofhinklik fan it fillermateriaal, lastechnyk en lasparameters is de mikrostruktuer fan welds meast oars as it bulkmateriaal.De mikrostruktuer is normaal grober, en dit omfettet ek de hege temperatuer waarmte beynfloede sône (HTHAZ), dy't ynfloed hat op de spinodale ûntbining yn 'e welds.De fariaasje fan mikrostruktuer tusken bulk en weldments is in ûnderwerp dat hjir besjoen wurdt.
Gearfetting beheinende faktoaren
De foarige seksjes liede ta de folgjende konklúzjes:
- Alle duplex materialen binne ûnderwerp
ta spinodale ûntbining by temperatueren om de 475 °C. - Ofhinklik fan 'e alloying ynhâld, wurdt ferwachte in flugger of stadiger decomposition rate.Hegere Cr en Ni ynhâld befoarderet flugger demixing.
- Om de maksimale wurktemperatuer yn te stellen:
- In kombinaasje fan de wurktiid en temperatuer moat wurde beskôge.
- In akseptabel nivo fan fermindering fan taaiens, dat wol sizze, in winske nivo fan definitive taaiens moat ynsteld wurde - As ekstra mikrostrukturele komponinten, lykas welds, ynfierd wurde, wurdt de maksimale OT bepaald troch it swakste diel.
Global noarmen
Ferskate Jeropeeske en Amerikaanske noarmen waarden hifke foar dit projekt.Se rjochte har op tapassingen yn drukfetten en pipingkomponinten.Yn 't algemien kin de diskrepânsje oangeande oanrikkemandearre maksimale OT ûnder de hifke noarmen wurde ferdield yn in Jeropeesk en Amerikaansk stânpunt.
De Jeropeeske noarmen foar materiaalspesifikaasjes foar roestfrij stiel (bgl. EN 10028-7, EN 10217-7) ymplisearje in maksimum OT fan 250 °C troch it feit dat materiaaleigenskippen allinich wurde levere oant dizze temperatuer.Boppedat jouwe de Jeropeeske ûntwerpnoarmen foar drukfetten en piping (respektivelik EN 13445 en EN 13480) gjin fierdere ynformaasje oer maksimale OT fan wat is jûn yn har materiaalnoarmen.
Yn tsjinstelling, de Amerikaanske materiaal spesifikaasje (bgl. ASME SA-240 fan ASME seksje II-A) net presintearret gjin ferhege temperatuer gegevens.Dizze gegevens wurde ynstee oanbean yn ASME seksje II-D, 'Eigenskippen', dy't de algemiene boukoades foar drukfetten stipet, ASME seksje VIII-1 en VIII-2 (de lêste biede in mear avansearre ûntwerprûte).Yn ASME II-D wurdt de maksimale OT eksplisyt oanjûn as 316 °C foar de measte duplekslegeringen.
Foar tapassingen foar drukpipes wurde sawol ûntwerpregels as materiaaleigenskippen jûn yn ASME B31.3.Yn dizze koade wurde meganyske gegevens levere foar duplex-legeringen oant 316 ° C sûnder in dúdlike ferklearring fan maksimale OT.Dochs kinne jo de ynformaasje ynterpretearje om te foldwaan oan wat is skreaun yn ASME II-D, en dus is de maksimale OT foar de Amerikaanske noarmen yn 'e measte gefallen 316 °C.
Njonken de maksimale OT-ynformaasje ymplisearje sawol de Amerikaanske as Jeropeeske noarmen dat d'r in risiko is fan brosheid by ferhege temperatueren (>250 °C) by langere eksposysjetiden, dy't dan moatte wurde beskôge yn sawol de ûntwerp- as tsjinstfaze.
Foar welds meitsje de measte noarmen gjin fêste útspraken oer de ynfloed fan spinodale ûntbining.Guon noarmen (bgl. ASME VIII-1, Tabel UHA 32-4) jouwe lykwols de mooglikheid om spesifike post-weld-waarmtebehannelingen út te fieren.Dizze binne net ferplicht noch ferbean, mar by it útfieren moatte se wurde útfierd neffens foarôf ynstelde parameters yn 'e standert.
Wat de yndustry seit
Ynformaasje produsearre troch ferskate oare fabrikanten fan duplex roestfrij stiel waard hifke om te sjen wat se kommunisearje oangeande de temperatuer berik foar harren graden.2205 wurdt beheind op 315 ° C troch ATI, mar Acerinox set de OT foar deselde klasse op mar 250 ° C.Dit binne de boppeste en legere OT-grinzen foar de klasse 2205, wylst der tusken har oare OT's wurde kommunisearre troch Aperam (300 °C), Sandvik (280 °C) en ArcelorMittal (280 °C).Dit toant de wiidfersprieding fan suggerearre maksimale OT's krekt foar ien klasse dy't heul fergelykbere eigenskippen sille hawwe fan fabrikant nei fabrikant.
De eftergrûn redenearring oer wêrom't in fabrikant hat ynsteld in bepaalde OT wurdt net altyd iepenbiere.Yn 'e measte gefallen is dit basearre op ien bepaalde standert.Ferskillende noarmen kommunisearje ferskillende OT's, dus de fersprieding yn wearden.De logyske konklúzje is dat Amerikaanske bedriuwen in hegere wearde stelle troch de útspraken yn 'e ASME-standert, wylst Jeropeeske bedriuwen in legere wearde stelle troch de EN-standert.
Wat hawwe klanten nedich?
Ofhinklik fan 'e definitive tapassing wurde ferskate loads en exposures fan' e materialen ferwachte.Yn dit projekt wie brosheid troch spinodale ûntbining fan it measte belang, om't it tige fan tapassing is op drukfetten.
D'r binne lykwols ferskate tapassingen dy't duplexgraden allinich bleatstelle oan medium meganyske loads, lykas scrubbers11–15.In oar fersyk wie relatearre oan fanblades en waaiers, dy't bleatsteld binne oan wurgens.De literatuer lit sjen dat spinodale ûntbining oars gedraacht by in wurgensbelêsting15.Op dit stadium wurdt dúdlik dat de maksimale OT fan dizze applikaasjes net op deselde manier ynsteld wurde kin as foar drukfetten.
In oare klasse oanfragen is allinich foar korrosje-relatearre applikaasjes, lykas scrubbers foar marine-útlaatgas.Yn dizze gefallen is korrosjebestriding wichtiger dan de OT-beheining ûnder in meganyske lading.Beide faktoaren beynfloedzje lykwols de wurking fan it definitive produkt, dat moat wurde beskôge by it oanjaan fan de maksimale OT.Nochris, dit gefal ferskilt fan de twa foarige gefallen.
Oer it algemien, as jo in klant advisearje oer de geskikte maksimale OT foar har dupleksklasse, is it type tapassing fan libbensbelang by it ynstellen fan de wearde.Dit toant fierder de kompleksiteit fan it ynstellen fan in inkele OT foar in klasse, om't de omjouwing wêryn it materiaal wurdt ynset hat in wichtige ynfloed op it brekproses.
Wat is de maksimale wurktemperatuer foar duplex?
Lykas neamd, wurdt de maksimale wurktemperatuer ynsteld troch de heul lege kinetika fan spinodale ûntbining.Mar hoe mjitte wy dizze temperatuer en wat binne krekt "lege kinetika"?It antwurd op 'e earste fraach is maklik.Wy hawwe al oanjûn dat mjittingen fan taaiens gewoanlik wurde útfierd om de taryf en fuortgong fan ûntbining te skatten.Dit is ynsteld yn 'e noarmen folge troch de measte fabrikanten.
De twadde fraach, oer wat wurdt bedoeld mei lege kinetika en de wearde wêrop wy sette in temperatuer grins is komplekser.Dit komt foar in part om't de grinsbetingsten fan maksimale temperatuer gearstald binne út sawol de maksimumtemperatuer (T) sels as de wurktiid (t) wêrfan dizze temperatuer oanhâlden wurdt.Om dizze Tt-kombinaasje te falidearjen, kinne ferskate ynterpretaasjes fan 'e "leechste" hurdens brûkt wurde:
• De legere grins, dy't histoarysk ynsteld is en kin tapast wurde foar welds is 27 Joule (J)
• Binnen noarmen wurdt meast 40J ynsteld as limyt.
• 50% fermindering fan inisjele hurdens wurdt ek faak tapast om de legere grins te setten.
Dit betsjut dat in ferklearring oer maksimale OT moat wurde basearre op op syn minst trije oerienkommen oannames:
• Temperatuer-tiid eksposysje fan it definitive produkt
• De akseptabele minimumwearde fan hurdens
• Finale fjild fan tapassing (allinich skiekunde, meganyske lading ja / nee ensfh.)
Kombinearre eksperimintele kennis
Nei in wiidweidich ûndersyk fan eksperimintele gegevens en noarmen is it mooglik west om oanbefellings te kompilearjen foar de fjouwer dupleksgraden dy't ûnder beoardieling binne, sjoch tabel 3. It moat wurde erkend dat de measte gegevens binne makke út laboratoariumeksperiminten útfierd mei temperatuerstappen fan 25 °C .
It moat ek opmurken wurde dat dizze oanbefellings ferwize nei op syn minst 50% fan 'e hurdens dy't oerbliuwt by RT.Wannear't yn 'e tabel "langere perioade" wurdt oanjûn gjin signifikante fermindering by RT is dokumintearre.Boppedat is de las allinich hifke by -40 °C.Uteinlik moat it wurde opmurken dat langere eksposysjetiid wurdt ferwachte foar DX 2304, sjoen syn hege taaiens nei 3,000 oeren fan testen.Yn hoefier't de eksposysje kin wurde ferhege moat lykwols wurde ferifiearre mei fierdere testen.
D'r binne trije wichtige punten om te notearjen:
• Aktuele befinings jouwe oan dat as welds oanwêzich binne, de OT mei sa'n 25 °C fermindere wurdt.
• Koarte termyn spikes (tsientallen oeren by T = 375 ° C) binne akseptabel foar DX 2205. As DX 2304 en LDX 2101 binne legere alloyed klassen, fergelykbere koarte termyn temperatuer spikes moatte ek akseptabel wêze.
• As materiaal is bros troch ûntbining, mitigaasje waarmte behanneling by 550 - 600 ° C foar DX 2205 en 500 ° C foar SDX 2507 foar 1 oere helpt te herstellen de taaiens troch 70%.
Post tiid: Febrewaris 04-2023