Faktorlar iş templərini məhdudlaşdırır
Dupleks materialların yüksək temperatur şəraitinə məruz qalmasını tələb edən tipik tətbiqlər təzyiqli gəmilər, ventilyator pərdələri/pervanələri və ya işlənmiş qaz təmizləyiciləridir.Material xassələrinə olan tələblər yüksək mexaniki möhkəmlikdən korroziyaya davamlılığa qədər dəyişə bilər. Bu məqalədə müzakirə olunan siniflərin kimyəvi tərkibi Cədvəl 1-də verilmişdir.
Spinodal parçalanma
Spinodal parçalanma (həmçinin demixing adlanır və ya tarixən 475 °C-kövrəkləşmə) təxminən 475 °C temperaturda baş verən ferritik fazada faza ayrılmasının bir növüdür.Ən nəzərə çarpan təsir, materialın kövrəkləşməsi ilə nəticələnən α´ fazasının əmələ gəlməsinə səbəb olan mikro strukturun dəyişməsidir.Bu da öz növbəsində son məhsulun məhsuldarlığını məhdudlaşdırır.
Şəkil 1, 475 °C bölgədə təmsil olunan spinodal parçalanma ilə tədqiq edilən dupleks materiallar üçün temperatur vaxt keçidi (TTT) diaqramını göstərir.Qeyd etmək lazımdır ki, bu TTT diaqramı adətən kövrəkliyi göstərən kimi qəbul edilən Charpy-V nümunələrində zərbəyə davamlılıq sınağı ilə ölçülən möhkəmliyin 50% azalmasını əks etdirir.Bəzi tətbiqlərdə möhkəmliyin daha çox azalması məqbul ola bilər ki, bu da TTT diaqramının formasını dəyişir.Buna görə də, müəyyən bir maksimum OT təyin etmək qərarı, son məhsul üçün məqbul kövrəklik səviyyəsinin, yəni sərtliyin azaldılması hesab ediləndən asılıdır.Qeyd etmək lazımdır ki, tarixən TTT-qrafikləri 27J kimi müəyyən edilmiş hədddən istifadə etməklə istehsal edilmişdir.
Daha yüksək ərintilər
Şəkil 1 göstərir ki, ərinti elementlərinin LDX 2101-dən SDX 2507-yə doğru artması daha sürətli parçalanma sürətinə gətirib çıxarır, arıq dupleks isə gecikmiş parçalanma başlanğıcını göstərir.Xrom (Cr) və nikel (Ni) kimi ərinti elementlərinin onurğanın parçalanmasına və kövrəkləşməsinə təsiri əvvəlki tədqiqatlarla göstərilmişdir.5-8 Bu təsir Şəkil 2-də daha ətraflı təsvir edilmişdir. Bu göstərir ki, onurğa sütununun parçalanması temperaturun artması ilə artır. 300-dən 350 °C-ə qədər artırılır və daha yüksək ərintili dərəcəli SDX 2507 üçün daha az ərintili DX 2205 ilə müqayisədə daha sürətli olur.
Bu anlayış müştərilərə seçdikləri sinif və tətbiq üçün uyğun olan maksimum OT haqqında qərar verməyə kömək etmək üçün mühüm ola bilər.
Maksimum temperaturun təyini
Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, dupleks material üçün maksimum OT, təsir dayanıqlığının məqbul düşməsinə görə təyin edilə bilər.Tipik olaraq, 50% möhkəmlik azalması dəyərinə uyğun olan OT qəbul edilir.
OT temperatur və vaxtdan asılıdır
Şəkil 1-dəki TTT diaqramında əyrilərin quyruqlarında olan maillik göstərir ki, spinodal parçalanma yalnız bir hədd temperaturda baş vermir və bu səviyyədən aşağı dayanır.Daha doğrusu, dupleks materialların 475 °C-dən aşağı işləmə temperaturlarına məruz qalması daimi bir prosesdir.Bununla belə, aydındır ki, aşağı diffuziya sürətlərinə görə, aşağı temperaturlar parçalanmanın daha gec başlayacağını və daha yavaş davam edəcəyini bildirir.Buna görə də, daha aşağı temperaturda dupleks materialdan istifadə illər və hətta onilliklər ərzində problem yaratmaya bilər.Bununla belə, hazırda məruz qalma vaxtını nəzərə almadan maksimum OT təyin etmək tendensiyası mövcuddur.Əsas sual budur ki, materialdan istifadənin təhlükəsiz olub-olmadığını müəyyən etmək üçün hansı temperatur-zaman kombinasiyasından istifadə edilməlidir?Herzman et al.10 bu dilemmanı gözəl şəkildə ümumiləşdirir: “...Daha sonra istifadə, demiksasiya kinetikasının məhsulun nəzərdə tutulmuş texniki müddəti ərzində baş verməyəcək qədər aşağı olduğu temperaturlarla məhdudlaşdırılacaq...”.
Qaynaqın təsiri
Əksər proqramlar komponentləri birləşdirmək üçün qaynaqdan istifadə edir.Məlumdur ki, qaynaq tikişinin mikro strukturu və onun kimyası əsas materialdan 3 dəyişir.Doldurucu materialdan, qaynaq texnikasından və qaynaq parametrlərindən asılı olaraq, qaynaqların mikro strukturu əsasən toplu materialdan fərqlidir.Mikrostruktur adətən daha qabadır və bura həmçinin qaynaqlarda spinodal parçalanmaya təsir edən yüksək temperaturlu istilik təsir zonası (HTHAZ) daxildir.Kütləvi və qaynaqlar arasında mikro strukturun dəyişməsi burada nəzərdən keçirilən mövzudur.
Məhdudlaşdıran amillərin ümumiləşdirilməsi
Əvvəlki bölmələr aşağıdakı nəticələrə gətirib çıxarır:
- Bütün dupleks materialları mövzudur
təxminən 475 °C temperaturda spinodal parçalanmaya. - Alaşımlı maddələrin tərkibindən asılı olaraq daha sürətli və ya daha yavaş parçalanma sürəti gözlənilir.Yüksək Cr və Ni tərkibi daha sürətli demiksasiyanı təşviq edir.
- Maksimum işləmə temperaturunu təyin etmək üçün:
– İşləmə vaxtı və temperaturun kombinasiyası nəzərə alınmalıdır.
– Möhkəmliyin məqbul azalması səviyyəsi, yəni, arzu olunan son möhkəmlik səviyyəsi təyin edilməlidir - Əlavə mikrostruktur komponentlər, məsələn, qaynaqlar daxil edildikdə, maksimum OT ən zəif hissə ilə müəyyən edilir.
Qlobal standartlar
Bu layihə üçün bir sıra Avropa və Amerika standartları nəzərdən keçirilmişdir.Onlar təzyiqli gəmilər və boru komponentlərindəki tətbiqlərə diqqət yetirdilər.Ümumiyyətlə, nəzərdən keçirilən standartlar arasında tövsiyə olunan maksimum OT ilə bağlı uyğunsuzluğu Avropa və Amerika baxımından bölmək olar.
Paslanmayan poladlar üçün Avropa material spesifikasiyası standartları (məsələn, EN 10028-7, EN 10217-7) material xüsusiyyətlərinin yalnız bu temperatura qədər təmin edilməsi ilə maksimum 250 °C OT nəzərdə tutur.Bundan əlavə, təzyiqli qablar və boru kəmərləri üçün Avropa dizayn standartları (müvafiq olaraq EN 13445 və EN 13480) onların material standartlarında verilən maksimum OT haqqında əlavə məlumat vermir.
Bunun əksinə olaraq, Amerika material spesifikasiyası (məsələn, ASME II-A bölməsinin ASME SA-240) heç bir yüksək temperatur məlumatını təqdim etmir.Bu məlumatlar ASME bölməsinin II-D, 'Xüsusiyyətlər' bölməsində verilmişdir, bu, təzyiqli gəmilər üçün ümumi tikinti kodlarını dəstəkləyir, ASME bölməsi VIII-1 və VIII-2 (sonuncu daha təkmil dizayn marşrutu təklif edir).ASME II-D-də əksər dupleks ərintilər üçün maksimum OT açıq şəkildə 316 °C olaraq ifadə edilmişdir.
Təzyiq borularının tətbiqi üçün həm dizayn qaydaları, həm də material xüsusiyyətləri ASME B31.3-də verilmişdir.Bu kodda 316 °C-ə qədər dupleks ərintilər üçün maksimum OT-nin aydın ifadəsi olmadan mexaniki məlumatlar verilir.Buna baxmayaraq, siz məlumatları ASME II-D-də yazılanlara uyğun şərh edə bilərsiniz və beləliklə, Amerika standartları üçün maksimum OT əksər hallarda 316 °C-dir.
Maksimum OT məlumatlarına əlavə olaraq, həm Amerika, həm də Avropa standartları daha uzun məruz qalma müddətlərində yüksək temperaturda (>250 °C) kövrəkləşmə ilə qarşılaşma riskinin olduğunu nəzərdə tutur ki, bu da həm dizayn, həm də xidmət mərhələsində nəzərə alınmalıdır.
Qaynaq tikişləri üçün əksər standartlar spinodal parçalanmanın təsiri ilə bağlı heç bir qəti bəyanat vermir.Bununla belə, bəzi standartlar (məsələn, ASME VIII-1, Cədvəl UHA 32-4) xüsusi qaynaqdan sonrakı istilik müalicəsinin aparılması imkanını göstərir.Bunlar nə tələb olunur, nə də qadağandır, lakin onları yerinə yetirərkən standartda əvvəlcədən müəyyən edilmiş parametrlərə uyğun olaraq həyata keçirilməlidir.
Sənaye nə deyir
Bir neçə digər dupleks paslanmayan polad istehsalçıları tərəfindən istehsal olunan məlumatlar onların dərəcələri üçün temperatur diapazonları ilə bağlı nə danışdıqlarını görmək üçün nəzərdən keçirildi.2205 ATI tərəfindən 315 °C-də məhdudlaşdırılıb, lakin Acerinox eyni dərəcəli üçün OT-ni yalnız 250 °C-də təyin edir.Bunlar 2205-ci sinif üçün yuxarı və aşağı OT limitləridir, onların arasında digər OT-lər isə Aperam (300 °C), Sandvik (280 °C) və ArcelorMittal (280 °C) tərəfindən ötürülür.Bu, istehsalçıdan istehsalçıya çox müqayisə edilə bilən xüsusiyyətlərə malik olan yalnız bir sinif üçün təklif olunan maksimum OT-ların geniş yayılmasını nümayiş etdirir.
İstehsalçının müəyyən bir OT təyin etməsi ilə bağlı əsas mülahizə həmişə açıqlanmır.Əksər hallarda bu, müəyyən bir standarta əsaslanır.Fərqli standartlar fərqli OT-ləri əlaqələndirir, buna görə də dəyərlərdə yayılır.Məntiqi nəticə ondan ibarətdir ki, Amerika şirkətləri ASME standartındakı ifadələrə görə daha yüksək, Avropa şirkətləri isə EN standartına görə daha aşağı qiymət təyin edirlər.
Müştərilərə nə lazımdır?
Son tətbiqdən asılı olaraq, materialların müxtəlif yükləri və məruz qalmaları gözlənilir.Bu layihədə spinodal parçalanma səbəbiylə kövrəklik ən çox maraq doğurdu, çünki bu, təzyiqli gəmilərə çox tətbiq olunur.
Bununla belə, dupleks dərəcələri yalnız orta mexaniki yüklərə məruz qoyan müxtəlif tətbiqlər var, məsələn, yuyucular11-15.Digər bir tələb yorğunluq yüklərinə məruz qalan fan qanadları və çarxlarla bağlı idi.Ədəbiyyat göstərir ki, yorğunluq yükü tətbiq edildikdə spinodal parçalanma fərqli davranır15.Bu mərhələdə aydın olur ki, bu tətbiqlərin maksimum OT təzyiqli qablar üçün olduğu kimi təyin edilə bilməz.
Müraciətlərin başqa bir sinfi yalnız korroziya ilə əlaqəli tətbiqlər üçündür, məsələn, dəniz işlənmiş qaz təmizləyiciləri.Bu hallarda mexaniki yük altında korroziyaya qarşı müqavimət OT məhdudiyyətindən daha vacibdir.Bununla belə, hər iki amil son məhsulun işinə təsir göstərir, bu da maksimum OT-ni göstərərkən nəzərə alınmalıdır.Yenə də bu iş əvvəlki iki işdən fərqlənir.
Ümumilikdə, müştəriyə dupleks dərəcəsi üçün uyğun maksimum OT barədə məsləhət verərkən, tətbiqin növü dəyərin təyin edilməsində mühüm əhəmiyyət kəsb edir.Bu, materialın yerləşdiyi mühit kövrəkləşmə prosesinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərdiyinə görə, sinif üçün vahid OT təyin etməyin mürəkkəbliyini daha da nümayiş etdirir.
Dupleks üçün maksimum işləmə temperaturu nədir?
Qeyd edildiyi kimi, maksimum işləmə temperaturu spinodal parçalanmanın çox aşağı kinetikası ilə müəyyən edilir.Bəs bu temperaturu necə ölçə bilərik və “aşağı kinetik” nədir?Birinci sualın cavabı asandır.Artıq qeyd etmişdik ki, möhkəmlik ölçüləri adətən parçalanma sürətini və gedişatını qiymətləndirmək üçün aparılır.Bu, əksər istehsalçıların izlədiyi standartlarda müəyyən edilir.
İkinci sual, aşağı kinetikanın nə demək olduğu və temperatur sərhədini təyin etdiyimiz dəyər daha mürəkkəbdir.Bu qismən ona görədir ki, maksimum temperaturun sərhəd şərtləri həm maksimum temperaturun (T) özündən, həm də bu temperaturun saxlandığı iş vaxtından (t) tərtib edilir.Bu Tt birləşməsini təsdiqləmək üçün "ən aşağı" möhkəmliyin müxtəlif şərhlərindən istifadə edilə bilər:
• Tarixən müəyyən edilmiş və qaynaq tikişləri üçün tətbiq oluna bilən aşağı sərhəd 27 Joul (J)-dir.
• Standartlar çərçivəsində əsasən 40J limit kimi müəyyən edilir.
• Aşağı sərhədi təyin etmək üçün ilkin möhkəmliyin 50% azalması da tez-tez tətbiq edilir.
Bu o deməkdir ki, maksimum OT haqqında bəyanat ən azı üç razılaşdırılmış fərziyyəyə əsaslanmalıdır:
• Son məhsulun temperatura məruz qalması
• Möhkəmliyin məqbul minimum dəyəri
• Son tətbiq sahəsi (yalnız kimya, mexaniki yük bəli/xeyr və s.)
Birləşdirilmiş eksperimental bilik
Eksperimental məlumatların və standartların geniş tədqiqindən sonra nəzərdən keçirilən dörd dupleks sinif üçün tövsiyələr tərtib etmək mümkün olmuşdur, Cədvəl 3-ə baxın. Məlumatların çoxunun 25 °C temperatur addımları ilə aparılan laboratoriya təcrübələrindən yaradıldığını qəbul etmək lazımdır. .
Onu da qeyd etmək lazımdır ki, bu tövsiyələr RT-də qalan möhkəmliyin ən azı 50%-nə istinad edir.Cədvəldə “daha uzun müddət” göstərildikdə, RT-də əhəmiyyətli azalma qeydə alınmamışdır.Üstəlik, qaynaq yalnız -40 °C-də sınaqdan keçirilmişdir.Nəhayət, qeyd etmək lazımdır ki, 3000 saatlıq sınaqdan sonra yüksək möhkəmliyini nəzərə alaraq DX 2304 üçün daha uzun məruz qalma müddəti gözlənilir.Bununla belə, məruz qalmanın nə dərəcədə artırıla biləcəyi əlavə sınaqlarla təsdiqlənməlidir.
Qeyd etmək üçün üç vacib məqam var:
• Hazırkı tapıntılar göstərir ki, qaynaqlar varsa, OT təxminən 25 °C azalır.
• Qısamüddətli sıçrayışlar (T=375 °C-də onlarla saat) DX 2205 üçün məqbuldur. DX 2304 və LDX 2101 daha aşağı ərintilər olduğundan, müqayisə edilə bilən qısamüddətli temperatur sıçrayışları da məqbul olmalıdır.
• Parçalanma səbəbindən material kövrək olduqda, DX 2205 üçün 550 – 600 °C və SDX 2507 üçün 500 °C-də 1 saat ərzində yumşaldıcı istilik müalicəsi möhkəmliyin 70% bərpasına kömək edir.
Göndərmə vaxtı: 04 fevral 2023-cü il