მომხმარებელთა უმეტესობამ იცის, რომ 250 °C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე, დუპლექსის ხარისხებზე შეიძლება გავლენა იქონიოს სპინოდალური დაშლის შედეგად გამოწვეული სიმყიფეობით.მაგრამ არის თუ არა 250 °C აბსოლუტური ზღვარი?რა გავლენას ახდენს ექსპოზიციის დრო და იქცევიან თუ არა მჭლე და სუპერ დუპლექსი განსხვავებულად?

ფაქტორები შეზღუდული ოპერაციული ტემპებით

ტიპიური აპლიკაციები, რომლებშიც საჭიროა დუპლექსური მასალების ზემოქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში, არის წნევის ჭურჭელი, ვენტილატორის პირები/იმპულერები ან გამონაბოლქვი აირების სკრაბერები.მატერიალური თვისებების მოთხოვნები შეიძლება განსხვავდებოდეს მაღალი მექანიკური სიძლიერიდან კოროზიის წინააღმდეგობამდე. ამ სტატიაში განხილული კლასების ქიმიური შემადგენლობა ჩამოთვლილია ცხრილში 1.

სპინოდალური დაშლა

სპინოდალური დაშლა (ასევე სახელწოდებით დემიქსინგი ან ისტორიულად, როგორც 475 °C-მყიფე) არის ფაზური გამოყოფის ტიპი ფერიტის ფაზაში, რომელიც ხდება დაახლოებით 475 °C ტემპერატურაზე.ყველაზე გამოხატული ეფექტი არის მიკროსტრუქტურის ცვლილება, რაც იწვევს α' ფაზის წარმოქმნას, რაც იწვევს მასალის მტვრევადობას.ეს, თავის მხრივ, ზღუდავს საბოლოო პროდუქტის მუშაობას.
სურათი 1 გვიჩვენებს ტემპერატურული დროის გადასვლის (TTT) დიაგრამას შესწავლილი დუპლექსური მასალებისთვის, სპინოდალური დაშლა წარმოდგენილია 475 °C რეგიონში.უნდა აღინიშნოს, რომ ეს TTT დიაგრამა წარმოადგენს გამძლეობის შემცირებას 50%-ით, რომელიც იზომება Charpy-V-ის ნიმუშებზე დარტყმის სიმტკიცეზე ტესტირებით, რაც ჩვეულებრივ მიიღება როგორც მტვრევადობის მაჩვენებელი.ზოგიერთ აპლიკაციაში შეიძლება იყოს მისაღები სიმტკიცის უფრო დიდი შემცირება, რაც ცვლის TTT დიაგრამის ფორმას.აქედან გამომდინარე, გადაწყვეტილება დაწესდეს კონკრეტული მაქსიმალური OT დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა არის მიჩნეული მყიფეობის დასაშვებ დონედ, ანუ სიმკვრივის შემცირება საბოლოო პროდუქტისთვის.უნდა აღინიშნოს, რომ ისტორიულად TTT-გრაფიკები ასევე იწარმოებოდა დადგენილი ზღურბლის გამოყენებით, როგორიცაა 27J.

უმაღლესი შენადნობი კლასები

სურათი 1 გვიჩვენებს, რომ შენადნობის ელემენტების ზრდა LDX 2101 კლასიდან SDX 2507 კლასისკენ იწვევს უფრო სწრაფ დაშლის სიჩქარეს, ხოლო მჭლე დუპლექსი აჩვენებს დაშლის დაგვიანებულ დაწყებას.შენადნობი ელემენტების, როგორიცაა ქრომი (Cr) და ნიკელი (Ni) გავლენა სპინოდულ დაშლასა და მტვრევადობაზე ნაჩვენებია წინა გამოკვლევებით.5–8 ეს ეფექტი შემდგომ ილუსტრირებულია 2-ში. გაიზარდა 300-დან 350 °C-მდე და უფრო სწრაფია უფრო მაღალი შენადნობი კლასის SDX 2507-ისთვის, ვიდრე ნაკლებად შენადნობი DX 2205-ისთვის.
ეს გაგება შეიძლება იყოს გადამწყვეტი, რათა დაეხმაროს მომხმარებლებს გადაწყვიტონ მაქსიმალური OT, რომელიც შესაფერისია მათი შერჩეული კლასისა და გამოყენებისთვის.

მაქსიმალური ტემპერატურის განსაზღვრა

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, დუპლექსის მასალის მაქსიმალური OT შეიძლება დაყენდეს ზემოქმედების გამძლეობის მისაღები ვარდნის მიხედვით.როგორც წესი, მიღებულია OT, რომელიც შეესაბამება სიმტკიცეს 50%-იანი შემცირების მნიშვნელობას.

OT დამოკიდებულია ტემპერატურაზე და დროზე

ფიგურა 1-ში TTT დიაგრამაში მრუდების კუდების დახრილობა გვიჩვენებს, რომ სპინოდალური დაშლა არ ხდება მხოლოდ ერთ ბარიერის ტემპერატურაზე და ჩერდება ამ დონის ქვემოთ.უფრო მეტიც, ეს არის მუდმივი პროცესი, როდესაც დუპლექსი მასალები ექვემდებარება 475 °C-ზე დაბალ სამუშაო ტემპერატურას.თუმცა ასევე ნათელია, რომ დაბალი დიფუზიის სიჩქარის გამო, დაბალი ტემპერატურა ნიშნავს, რომ დაშლა მოგვიანებით დაიწყება და გაცილებით ნელა გაგრძელდება.ამიტომ, დუპლექსის მასალის გამოყენება დაბალ ტემპერატურაზე შეიძლება არ გამოიწვიოს პრობლემები წლების ან თუნდაც ათწლეულების განმავლობაში.თუმცა ამჟამად არსებობს ტენდენცია, რომ დაწესდეს მაქსიმალური OT ექსპოზიციის დროის გათვალისწინების გარეშე.მაშასადამე, მთავარი კითხვაა, რა ტემპერატურა-დროის კომბინაცია უნდა იქნას გამოყენებული, რათა გადაწყვიტოს, უსაფრთხოა თუ არა მასალის გამოყენება?Herzman et al.10 კარგად აჯამებს ამ დილემას: „...შემდეგ გამოყენება შემოიფარგლება იმ ტემპერატურებზე, სადაც დემიქსის კინეტიკა იმდენად დაბალია, რომ ეს არ მოხდება პროდუქტის დაპროექტებული ტექნიკური სიცოცხლის განმავლობაში...“.

შედუღების გავლენა

აპლიკაციების უმეტესობა იყენებს შედუღებას კომპონენტების შესაერთებლად.ცნობილია, რომ შედუღების მიკროსტრუქტურა და მისი ქიმიური შემადგენლობა განსხვავდება ძირითადი მასალისგან 3 .შემავსებლის მასალის, შედუღების ტექნიკისა და შედუღების პარამეტრების მიხედვით, შედუღების მიკროსტრუქტურა ძირითადად განსხვავდება ნაყარი მასალისგან.მიკროსტრუქტურა ჩვეულებრივ უფრო უხეშია და ეს ასევე მოიცავს მაღალი ტემპერატურის სიცხეზე დაზარალებულ ზონას (HTHAZ), რომელიც გავლენას ახდენს სპინოდულ დაშლაზე შედუღებაზე.მიკროსტრუქტურის ცვალებადობა ნაყარსა და შედუღებას შორის არის აქ განხილული თემა.

შემზღუდველი ფაქტორების შეჯამება

წინა სექციები მივყავართ შემდეგ დასკვნებს:

• ყველა დუპლექსის მასალა ექვემდებარება
  სპინოდალური დაშლისკენ დაახლოებით 475 °C ტემპერატურაზე.
• შენადნობის შემცველობიდან გამომდინარე, მოსალოდნელია უფრო სწრაფი ან ნელი დაშლის სიჩქარე.Cr და Ni მაღალი შემცველობა ხელს უწყობს სწრაფ დემიქსს.
• მაქსიმალური სამუშაო ტემპერატურის დასაყენებლად:
  - გასათვალისწინებელია მუშაობის დროისა და ტემპერატურის კომბინაცია.
  – გამძლეობის შემცირების მისაღები დონე, ანუ საბოლოო სიხისტის სასურველი დონე უნდა იყოს დაყენებული
• დამატებითი მიკროსტრუქტურული კომპონენტების შეყვანისას, როგორიცაა შედუღება, მაქსიმალური OT განისაზღვრება ყველაზე სუსტი ნაწილით.

გლობალური სტანდარტები

ამ პროექტისთვის გადაიხედა რამდენიმე ევროპული და ამერიკული სტანდარტი.ისინი ყურადღებას ამახვილებდნენ აპლიკაციებზე წნევის ჭურჭელში და მილების კომპონენტებში.ზოგადად, შეუსაბამობა რეკომენდებულ მაქსიმალურ OT-თან დაკავშირებით განხილულ სტანდარტებს შორის შეიძლება დაიყოს ევროპულ და ამერიკულ პოზიციად.
უჟანგავი ფოლადების მასალების ტექნიკური მახასიათებლების ევროპული სტანდარტები (მაგ. EN 10028-7, EN 10217-7) გულისხმობს მაქსიმალურ OT 250 °C-ს იმ ფაქტით, რომ მასალის თვისებები უზრუნველყოფილია მხოლოდ ამ ტემპერატურამდე.უფრო მეტიც, წნევის ქვეშ მყოფი ჭურჭლისა და მილსადენების დიზაინის ევროპული სტანდარტები (EN 13445 და EN 13480, შესაბამისად) არ იძლევა დამატებით ინფორმაციას მაქსიმალური OT-ის შესახებ, რაც მოცემულია მათ მატერიალურ სტანდარტებში.
ამის საპირისპიროდ, ამერიკული მასალის სპეციფიკაცია (მაგ. ASME SA-240 ASME სექცია II-A) საერთოდ არ შეიცავს რაიმე ამაღლებული ტემპერატურის მონაცემებს.ეს მონაცემები მოწოდებულია ASME განყოფილებაში II-D, „თვისებები“, რომელიც მხარს უჭერს წნევის ჭურჭლის ზოგად სამშენებლო კოდებს, ASME სექცია VIII-1 და VIII-2 (ეს უკანასკნელი გვთავაზობს უფრო მოწინავე დიზაინის მარშრუტს).ASME II-D-ში, მაქსიმალური OT პირდაპირ არის მითითებული, როგორც 316 °C დუპლექსის შენადნობების უმეტესობისთვის.
წნევის მილსადენის გამოყენებისთვის, როგორც დიზაინის წესები, ასევე მასალის თვისებები მოცემულია ASME B31.3-ში.ამ კოდში მოწოდებულია მექანიკური მონაცემები დუპლექსის შენადნობებისთვის 316 °C-მდე მაქსიმალური OT-ის მკაფიო განცხადების გარეშე.მიუხედავად ამისა, თქვენ შეგიძლიათ ინფორმაციის ინტერპრეტაცია შეესაბამებოდეს ASME II-D-ში დაწერილს და, ამრიგად, ამერიკული სტანდარტების მაქსიმალური OT უმეტეს შემთხვევაში არის 316 °C.
მაქსიმალური OT ინფორმაციის გარდა, როგორც ამერიკული, ასევე ევროპული სტანდარტები გულისხმობს, რომ არსებობს მყიფეობის რისკი მაღალ ტემპერატურაზე (>250 °C) უფრო ხანგრძლივი ექსპოზიციის დროს, რაც შემდეგ უნდა იქნას გათვალისწინებული როგორც დიზაინის, ასევე მომსახურების ფაზაში.
შედუღებისთვის, სტანდარტების უმეტესობა არ აკეთებს რაიმე მტკიცე განცხადებას სპინოდალური დაშლის ზემოქმედებაზე.თუმცა, ზოგიერთი სტანდარტი (მაგ. ASME VIII-1, ცხრილი UHA 32-4) მიუთითებს კონკრეტული შედუღების შემდგომი თერმული დამუშავების შესაძლებლობაზე.ეს არც არის საჭირო და არც აკრძალული, მაგრამ მათი შესრულებისას უნდა განხორციელდეს სტანდარტში წინასწარ დაყენებული პარამეტრების მიხედვით.

რასაც ინდუსტრია ამბობს

დუპლექსის უჟანგავი ფოლადის რამდენიმე სხვა მწარმოებლის მიერ მომზადებული ინფორმაცია განიხილებოდა იმის გასაგებად, თუ რას აცნობენ ისინი თავიანთი კლასის ტემპერატურულ დიაპაზონებთან დაკავშირებით.2205 შემოიფარგლება 315 °C-ზე ATI-ით, მაგრამ Acerinox აყენებს OT-ს იმავე კლასისთვის მხოლოდ 250 °C-ზე.ეს არის ზედა და ქვედა OT ლიმიტები 2205 კლასისთვის, ხოლო მათ შორის სხვა OT-ებს აკავშირებენ Aperam (300 °C), Sandvik (280 °C) და ArcelorMittal (280 °C).ეს გვიჩვენებს შემოთავაზებული მაქსიმალური OT-ების ფართოდ გავრცელებას მხოლოდ ერთი კლასისთვის, რომელსაც ექნება ძალიან შესადარებელი თვისებები მწარმოებლიდან მწარმოებელამდე.
ფონური მსჯელობა იმის შესახებ, თუ რატომ დააწესა მწარმოებელმა გარკვეული OT ყოველთვის არ არის გამოვლენილი.უმეტეს შემთხვევაში, ეს ეფუძნება ერთ კონკრეტულ სტანდარტს.სხვადასხვა სტანდარტები აკავშირებენ სხვადასხვა OT-ებს, შესაბამისად, ფასეულობების გავრცელება.ლოგიკური დასკვნა არის ის, რომ ამერიკული კომპანიები უფრო მაღალ ღირებულებას ადგენენ ASME სტანდარტის განცხადებების გამო, ხოლო ევროპული კომპანიები უფრო დაბალ ღირებულებას EN სტანდარტის გამო.

რა სჭირდებათ მომხმარებელს?

საბოლოო განაცხადიდან გამომდინარე, მოსალოდნელია მასალების სხვადასხვა დატვირთვა და ექსპოზიცია.ამ პროექტში ყველაზე საინტერესო იყო სპინოდალური დაშლის გამო სიმყიფე, რადგან ის ძალზედ გამოიყენება წნევის ქვეშ მყოფ ჭურჭელზე.
თუმცა, არსებობს სხვადასხვა აპლიკაციები, რომლებიც ავლენენ დუპლექს კლასებს მხოლოდ საშუალო მექანიკურ დატვირთვაზე, როგორიცაა სკრაბერები11–15.კიდევ ერთი მოთხოვნა ეხებოდა ვენტილატორის პირებს და იმპულსებს, რომლებიც ექვემდებარება დაღლილობის დატვირთვას.ლიტერატურა აჩვენებს, რომ სპინოდალური დაშლა განსხვავებულად იქცევა დაღლილობის დატვირთვის გამოყენებისას15.ამ ეტაპზე, ცხადი ხდება, რომ ამ აპლიკაციების მაქსიმალური OT არ შეიძლება დაყენდეს ისე, როგორც წნევის ქვეშ მყოფი ჭურჭელებისთვის.
მოთხოვნების კიდევ ერთი კლასი არის მხოლოდ კოროზიასთან დაკავშირებული აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა საზღვაო გამონაბოლქვი აირის საწმენდები.ამ შემთხვევებში, კოროზიის წინააღმდეგობა უფრო მნიშვნელოვანია, ვიდრე OT შეზღუდვა მექანიკური დატვირთვის ქვეშ.თუმცა, ორივე ფაქტორი გავლენას ახდენს საბოლოო პროდუქტის მუშაობაზე, რაც გასათვალისწინებელია მაქსიმალური OT-ის მითითებისას.ისევ და ისევ, ეს შემთხვევა განსხვავდება ორი წინა შემთხვევისგან.
მთლიანობაში, როდესაც კლიენტს აძლევთ კონსულტაციას შესაბამისი მაქსიმალური OT მათი დუპლექსის კლასისთვის, განაცხადის ტიპს სასიცოცხლო მნიშვნელობა აქვს ღირებულების დაყენებაში.ეს კიდევ უფრო მეტყველებს კლასისთვის ერთი OT-ის დაყენების სირთულეზე, რადგან გარემო, რომელშიც მასალა განლაგებულია, მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს მტვრევადობის პროცესზე.

რა არის მაქსიმალური სამუშაო ტემპერატურა დუპლექსისთვის?

როგორც აღვნიშნეთ, მაქსიმალური ოპერაციული ტემპერატურა დგინდება სპინოდალური დაშლის ძალიან დაბალი კინეტიკით.მაგრამ როგორ გავზომოთ ეს ტემპერატურა და კონკრეტულად რა არის „დაბალი კინეტიკა“?პირველ კითხვაზე პასუხი მარტივია.ჩვენ უკვე აღვნიშნეთ, რომ სიმტკიცის გაზომვები ჩვეულებრივ ხორციელდება დაშლის სიჩქარისა და პროგრესის შესაფასებლად.ეს დადგენილია სტანდარტებში, რომელსაც მწარმოებლების უმეტესობა იცავს.
მეორე კითხვა, თუ რა იგულისხმება დაბალი კინეტიკაში და რა მნიშვნელობაზე ვაყენებთ ტემპერატურის ზღვარს, უფრო რთულია.ეს ნაწილობრივ იმის გამო ხდება, რომ მაქსიმალური ტემპერატურის სასაზღვრო პირობები შედგენილია როგორც თავად მაქსიმალური ტემპერატურიდან (T) და იმ სამუშაო დროიდან (t), რომელზედაც ეს ტემპერატურა შენარჩუნებულია.ამ Tt კომბინაციის დასადასტურებლად, შეიძლება გამოყენებულ იქნას "ყველაზე დაბალი" სიმტკიცის სხვადასხვა ინტერპრეტაცია:

• ქვედა ზღვარი, რომელიც დადგენილია ისტორიულად და შეიძლება გამოყენებულ იქნას შედუღებისთვის არის 27 ჯოული (J)
• სტანდარტების ფარგლებში ძირითადად 40J დაწესებულია ლიმიტად.
• საწყის გამძლეობის 50%-იანი შემცირება ასევე ხშირად გამოიყენება ქვედა საზღვრის დასაყენებლად.

ეს ნიშნავს, რომ განცხადება მაქსიმუმ OT-ის შესახებ უნდა ეფუძნებოდეს მინიმუმ სამ შეთანხმებულ დაშვებას:

• საბოლოო პროდუქტის ტემპერატურა-დროის ექსპოზიცია
• გამძლეობის მისაღები მინიმალური მნიშვნელობა
• გამოყენების საბოლოო ველი (მხოლოდ ქიმია, მექანიკური დატვირთვა დიახ/არა და ა.შ.)

ექსპერიმენტული ცოდნის შერწყმა

ექსპერიმენტული მონაცემებისა და სტანდარტების ვრცელი გამოკვლევის შემდეგ შესაძლებელი გახდა რეკომენდაციების შედგენა განხილული ოთხი დუპლექსის კლასისთვის, იხილეთ ცხრილი 3. უნდა აღიაროთ, რომ მონაცემების უმეტესობა შექმნილია ლაბორატორიული ექსპერიმენტებიდან, რომლებიც შესრულებულია ტემპერატურული საფეხურებით 25 °C. .
ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ ეს რეკომენდაციები მიუთითებს RT-ზე დარჩენილ სიმტკიცის მინიმუმ 50%-ზე.როდესაც ცხრილში „ხანგრძლივი პერიოდი“ არის მითითებული, RT-ზე მნიშვნელოვანი შემცირება არ დაფიქსირებულა.უფრო მეტიც, შედუღება შემოწმებულია მხოლოდ -40 °C ტემპერატურაზე.დაბოლოს, უნდა აღინიშნოს, რომ DX 2304-ისთვის მოსალოდნელია ექსპოზიციის უფრო მეტი დრო, მისი მაღალი სიმტკიცის გათვალისწინებით 3000 საათის ტესტირების შემდეგ.თუმცა, რამდენად შეიძლება გაიზარდოს ექსპოზიცია, უნდა შემოწმდეს შემდგომი ტესტირებით.

გასათვალისწინებელია სამი მნიშვნელოვანი პუნქტი:

• მიმდინარე დასკვნები მიუთითებს, რომ შედუღების არსებობის შემთხვევაში, OT მცირდება დაახლოებით 25 °C-ით.
• მოკლევადიანი მწვერვალები (ათობით საათი T=375 °C-ზე) მისაღებია DX 2205-ისთვის. ვინაიდან DX 2304 და LDX 2101 უფრო დაბალი შენადნობის კლასებია, შედარებით მოკლევადიანი ტემპერატურის მწვერვალებიც მისაღები უნდა იყოს.
• როდესაც მასალა იშლება დაშლის გამო, შემარბილებელი თერმული დამუშავება 550 – 600 °C-ზე DX 2205-ისთვის და 500 °C SDX 2507-ისთვის 1 საათის განმავლობაში ხელს უწყობს გამძლეობის აღდგენას 70%-ით.