Faktoroj limigitaj funkciaj tempoj
Tipaj aplikoj kiuj postulas dupleksajn materialojn esti eksponitaj al alt-temperaturaj kondiĉoj estas premujoj, ventumilaj klingoj/impulsiloj aŭ ellasgaspurigiloj.La postuloj por materialaj propraĵoj povas varii de alta mekanika forto ĝis koroda rezisto. La kemia komponado de la gradoj diskutitaj en ĉi tiu artikolo estas listigitaj en Tabelo 1.
Spinoda putriĝo
Spinodal putriĝo (ankaŭ nomita senmiksado aŭ historie kiel 475 °C-ebriligo) estas speco de fazapartigo en la ferita fazo, kiu okazas ĉe temperaturoj proksimume 475 °C.La plej okulfrapa efiko estas ŝanĝo en la mikrostrukturo, kaŭzante la formadon de la α´-fazo, kiu rezultigas fragiliĝon de la materialo.Ĉi tio, siavice, limigas la agadon de la fina produkto.
Figuro 1 montras la temperaturtempotransiron (TTT) diagramon por la dupleksaj materialoj studitaj, kun spinodal putriĝo reprezentita en la regiono de 475 °C.Devus notiĝi ke tiu TTT-diagramo reprezentas malkreskon de fortikeco je 50% mezurite per trafa fortikectestado sur Charpy-V-specimenoj, kiu estas kutime akceptita kiel indikanta fragiliĝon.En kelkaj aplikoj pli granda malkresko de fortikeco eble estos akceptebla, kiu ŝanĝas la formon de la TTT-diagramo.Tial, la decido agordi specialan maksimuman OT dependas de kio estas konsiderita kiel akceptebla nivelo de fragiliĝo t.e. fortikecredukto por la fina produkto.Devus esti menciite ke historie TTT-grafoj ankaŭ estis produktitaj uzante fiksitan sojlon, kiel ekzemple 27J.
Pli altaj alojaj gradoj
Figuro 1 montras, ke la pliiĝo de alojaj elementoj de la grado LDX 2101 al la grado SDX 2507 kondukas al pli rapida putriĝorapideco, dum malgrasa duplekso montras malfruan komencon de putriĝo.La efiko de alojaj elementoj kiel kromo (Cr) kaj nikelo (Ni) sur spinoda putriĝo kaj fragiliĝo estis montrita per antaŭaj esploroj.5–8 Ĉi tiu efiko estas plue ilustrita en Figuro 2. Ĝi montras ke spinoda putriĝo pliiĝas kiam la temperaturo. estas pliigita de 300 ĝis 350 °C kaj estas pli rapida por la pli alta alojita grado SDX 2507 ol por malpli alojita Dx 2205.
Ĉi tiu kompreno povas esti decida por helpi klientojn decidi pri la maksimuma OT, kiu taŭgas por ilia elektita grado kaj aplikaĵo.
Determinante maksimuman temperaturon
Kiel menciite antaŭe, la maksimuma OT por dupleksa materialo povas esti agordita laŭ la akceptebla falo de trafa fortikeco.Tipe, la OT egalrilatanta al valoro de 50% fortecredukto estas adoptita.
OT dependas de temp & tempo
La deklivo en la vostoj de la kurboj en la TTT-diagramo en Figuro 1 pruvas ke spinodal putriĝo ne okazas nur ĉe unu sojla temperaturo kaj ĉesas sub tiu nivelo.Prefere, ĝi estas konstanta procezo kiam dupleksaj materialoj estas eksponitaj al funkciigadtemperaturoj sub 475 °C.Estas tamen ankaŭ klare ke, pro la pli malaltaj difuzaj indicoj, pli malaltaj temperaturoj signifas ke putriĝo komenciĝos poste kaj daŭrigos multe pli malrapide.Tial, uzi dupleksan materialon ĉe pli malaltaj temperaturoj eble ne kaŭzos problemojn dum jaroj aŭ eĉ jardekoj.Tamen nuntempe estas tendenco agordi maksimuman OT sen konsidero de malkovrotempo.La ŝlosila demando estas do, kia temperaturo-tempa kombinaĵo devas esti uzata por decidi ĉu estas sekure uzi materialon aŭ ne?Herzman et al.10 bele resumas ĉi tiun dilemon: "...La uzado tiam estos limigita al temperaturoj kie la kinetiko de senmiksado estas tiel malalta ke ĝi ne okazos dum la desegnita teknika vivo de la produkto...".
La efiko de veldado
Plej multaj aplikoj uzas veldadon por kunigi komponentojn.Estas konate ke la velda mikrostrukturo kaj ĝia kemio varias de la baza materialo 3 .Depende de la pleniga materialo, velda tekniko kaj veldaj parametroj, la mikrostrukturo de veldoj estas plejparte malsama al la pogranda materialo.La mikrostrukturo estas normale pli kruda, kaj tio ankaŭ inkludas la alt-temperaturan varmecan trafitan zonon (HTHAZ), kiu influas la spinodan putriĝon en la veldoj.La vario de mikrostrukturo inter groco kaj veldoj estas temo reviziita ĉi tie.
Resumante limigajn faktorojn
La antaŭaj sekcioj kondukas al la sekvaj konkludoj:
- Ĉiuj dupleksaj materialoj estas subjektoj
al spinoda putriĝo ĉe temperaturoj ĉirkaŭ 475 °C. - Depende de la aloja enhavo, oni atendas pli rapidan aŭ pli malrapidan putriĝon.Pli alta enhavo de Cr kaj Ni promocias pli rapidan malmiksadon.
- Por agordi la maksimuman funkciigan temperaturon:
– Oni devas konsideri kombinaĵon de la funkciada tempo kaj temperaturo.
– Akceptebla nivelo de malkresko de fortikeco, t.e., dezirata nivelo de fina fortikeco devas esti fiksita - Kiam kromaj mikrostrukturaj komponentoj, kiel ekzemple veldoj, estas lanĉitaj, la maksimuma OT estas determinita per la plej malforta parto.
Tutmondaj normoj
Pluraj eŭropaj kaj amerikaj normoj estis reviziitaj por tiu projekto.Ili temigis aplikojn en premujoj kaj fajfaj komponantoj.Ĝenerale, la diferenco pri rekomendita maksimuma OT inter la reviziitaj normoj povas esti dividita en eŭropan kaj amerikan starpunkton.
La eŭropaj materialaj specifnormoj por neoksideblaj ŝtaloj (ekz. EN 10028-7, EN 10217-7) implicas maksimuman OT de 250 °C per la fakto, ke materialaj trajtoj estas nur provizitaj ĝis ĉi tiu temperaturo.Krome, la eŭropaj dezajnaj normoj por premujoj kaj tubaroj (EN 13445 kaj EN 13480, respektive) ne donas pliajn informojn pri maksimuma OT el tio, kio estas donita en siaj materialaj normoj.
En kontrasto, la usona materiala specifo (ekz. ASME SA-240 de ASME-sekcio II-A) tute ne prezentas iujn ajn alttemperaturajn datumojn.Ĉi tiuj datumoj anstataŭe estas disponigitaj en ASME-sekcio II-D, "Properties", kiu subtenas la ĝeneralajn konstrukodojn por premujoj, ASME-sekcio VIII-1 kaj VIII-2 (ĉi-lasta ofertas pli progresintan dezajnitineron).En ASME II-D, la maksimuma Ot estas eksplicite deklarita kiel 316 °C por la plej multaj dupleksaj alojoj.
Por premtubaj aplikoj, ambaŭ dezajnaj reguloj kaj materialaj propraĵoj estas donitaj en ASME B31.3.En ĉi tiu kodo, mekanikaj datenoj estas disponigitaj por dupleksaj alojoj ĝis 316 °C sen klara deklaro de maksimuma OT.Tamen, vi povas interpreti la informojn por plenumi tion, kio estas skribita en ASME II-D, kaj tiel, la maksimuma OT por la usonaj normoj estas plejofte 316 °C.
Aldone al la maksimumaj OT-informoj, kaj la amerikaj kaj eŭropaj normoj implicas ke ekzistas risko de renkontado de fragiliĝo ĉe levitaj temperaturoj (>250 °C) ĉe pli longaj ekspontempoj, kiuj tiam devus esti pripensitaj en kaj la dezajno kaj servofazo.
Por veldoj, la plej multaj normoj ne faras iujn ajn firmajn deklarojn pri la efiko de spinoda putriĝo.Tamen, iuj normoj (ekz. ASME VIII-1, Tabelo UHA 32-4) indikas la eblecon fari specifajn post-veldajn varmajn traktadojn.Ĉi tiuj estas nek postulataj nek malpermesitaj, sed kiam ili plenumas ilin, ili devas esti faritaj laŭ antaŭfiksitaj parametroj en la normo.
Kion diras la industrio
Informoj produktitaj de pluraj aliaj produktantoj de dupleksa neoksidebla ŝtalo estis reviziitaj por vidi kion ili komunikas koncerne la temperaturojn por siaj gradoj.2205 estas limigita je 315 °C fare de ATI, sed Acerinox metas la OT por la sama grado je nur 250 °C.Tiuj estas la supraj kaj pli malaltaj OT-limoj por la grado 2205, dum inter ili aliaj OToj estas komunikitaj fare de Aperam (300 °C), Sandvik (280 °C) kaj ArcelorMittal (280 °C).Ĉi tio pruvas la disvastiĝon de proponitaj maksimumaj OT-oj nur por unu grado, kiu posedos tre kompareblajn ecojn de fabrikanto ĝis fabrikanto.
La fona rezonado pri kial fabrikanto starigis certan OT ne ĉiam estas malkaŝita.Plejofte, ĉi tio baziĝas sur unu aparta normo.Malsamaj normoj komunikas malsamajn OT-ojn, tial la disvastiĝon en valoroj.La logika konkludo estas, ke usonaj kompanioj starigas pli altan valoron pro la deklaroj en la ASME-normo, dum eŭropaj kompanioj starigas pli malaltan valoron pro la EN-normo.
Kion bezonas klientoj?
Depende de la fina apliko, diversaj ŝarĝoj kaj malkovroj de la materialoj estas atendataj.En ĉi tiu projekto, fragiliĝo pro spinoda putriĝo estis de plej intereso ĉar ĝi estas tre uzebla al premujoj.
Tamen, ekzistas diversaj aplikoj kiuj eksponas dupleksajn gradojn nur al mezaj mekanikaj ŝarĝoj, kiel ekzemple frotiloj11-15.Alia peto estis rilatita al ventumilaj klingoj kaj impulsiloj, kiuj estas elmontritaj al lacecaj ŝarĝoj.La literaturo montras, ke spinoda putriĝo kondutas malsame kiam lacŝarĝo estas aplikata15.En ĉi tiu etapo, evidentiĝas, ke la maksimuma OT de ĉi tiuj aplikoj ne povas esti agordita same kiel por premujoj.
Alia klaso de petoj estas por nur korod-rilataj aplikoj, kiel ekzemple maraj ellasgaspurigiloj.En ĉi tiuj kazoj, korodrezisto estas pli grava ol la OT-limigo sub mekanika ŝarĝo.Tamen, ambaŭ faktoroj influas la funkciadon de la fina produkto, kiu devas esti pripensita kiam indikas la maksimuman OT.Denove, ĉi tiu kazo diferencas de la du antaŭaj kazoj.
Ĝenerale, kiam oni konsilas klienton pri la taŭga maksimuma OT por ilia dupleksa grado, la speco de aplikaĵo estas gravega por fiksi la valoron.Ĉi tio plue pruvas la kompleksecon de fiksado de ununura OT por grado, ĉar la medio en kiu la materialo estas deplojita havas signifan efikon al la fragiliĝoprocezo.
Kio estas la maksimuma funkciiga temperaturo por duplex?
Kiel menciite, la maksimuma funkciiga temperaturo estas fiksita de la tre malalta kinetiko de spinoda putriĝo.Sed kiel ni mezuras ĉi tiun temperaturon kaj kio ĝuste estas "malalta kinetiko"?La respondo al la unua demando estas facila.Ni jam deklaris, ke fortikecmezuradoj estas ofte faritaj por taksi la indicon kaj progreson de putriĝo.Ĉi tio estas fiksita en la normoj sekvataj de plej multaj fabrikistoj.
La dua demando, pri kio signifas malalta kinetiko kaj la valoro ĉe kiu ni fiksas temperaturlimon estas pli kompleksa.Tio estas parte ĉar la limkondiĉoj de maksimumtemperaturo estas kompilitaj de kaj la maksimumtemperaturo (T) mem kaj la funkciigadtempo (t) super kiu tiu temperaturo estas daŭrigita.Por konfirmi tiun Tt-kombinadon, diversaj interpretoj de la "plej malsupra" forteco povas esti uzataj:
• La malsupra limo, kiu estas fiksita historie kaj povas esti aplikata por veldoj estas 27 Ĵuloj (J)
• Ene de normoj plejparte 40J estas fiksita kiel limo.
• 50% malpliiĝo en komenca forteco ankaŭ estas ofte aplikata por fiksi la malsupran limon.
Ĉi tio signifas, ke deklaro pri maksimuma OT devas esti bazita sur almenaŭ tri interkonsentitaj supozoj:
• Temperaturo-tempa ekspozicio de la fina produkto
• La akceptebla minimuma valoro de fortikeco
• Fina aplika kampo (nur kemio, mekanika ŝarĝo jes/ne ktp.)
Kunfandita eksperimenta scio
Sekvante ampleksan enketon de eksperimentaj datenoj kaj normoj estis eble kompili rekomendojn por la kvar dupleksaj gradoj sub revizio, vidu Tabelon 3. Oni devas rekoni ke la plej multaj el la datenoj estas kreitaj de laboratorioeksperimentoj faritaj kun temperaturpaŝoj de 25 °C. .
Oni devas ankaŭ rimarki, ke ĉi tiuj rekomendoj faras referencon al almenaŭ 50% de la fortikeco restanta ĉe RT.Kiam en la tabelo "pli longa tempodaŭro" estas indikita neniu signifa malkresko ĉe RT estis dokumentita.Krome, la veldo estis nur testita je -40 °C.Fine, oni devas rimarki, ke pli longa malkovrotempo estas antaŭvidita por DX 2304, konsiderante ĝian altan fortikecon post 3,000 horoj da testado.Tamen, kiomgrade la malkovro povas esti pliigita, devas esti kontrolita per plia testado.
Estas tri gravaj punktoj por noti:
• Nunaj trovoj indikas, ke se ĉeestas veldoj, la OT malpliiĝas je ĉirkaŭ 25 °C.
• Mallongperspektivaj pikiloj (dekoj da horoj ĉe T=375 °C) estas akcepteblaj por DX 2205. Ĉar DX 2304 kaj LDX 2101 estas pli malaltaj alojaj karakteroj, kompareblaj mallongperspektivaj temperaturpikiloj devus esti akcepteblaj ankaŭ.
• Kiam materialo estas fragila pro putriĝo, mildiga varmotraktado je 550 – 600 °C por DX 2205 kaj 500 °C por SDX 2507 dum 1 horo helpas reakiri la fortecon je 70%.
Afiŝtempo: Feb-04-2023