Faktoren limitéiert Betribssystemer Temps
Typesch Uwendungen déi Duplexmaterialien erfuerderen fir héich Temperaturbedéngungen ausgesat ze sinn, sinn Drockbehälter, Fanblades / Impellers oder Auspuffgas Scrubbers.D'Ufuerderunge fir d'Materialeigenschaften kënne vu héijer mechanescher Kraaft bis zur Korrosiounsbeständegkeet variéieren. D'chemesch Zesummesetzung vun de Graden, déi an dësem Artikel diskutéiert ginn, sinn an der Tabell 1 opgezielt.
Spinodal Zersetzung
Spinodal Zersetzung (och Demixing genannt oder historesch als 475 °C-Verbreedung genannt) ass eng Aart vu Phasetrennung an der ferritescher Phase, déi bei Temperaturen ongeféier 475 °C geschitt.De stäerkste ausgeprägte Effekt ass eng Verännerung vun der Mikrostruktur, déi d'Bildung vun der α'Phase verursaacht, wat d'Verbrechung vum Material verursaacht.Dëst, am Tour, limitéiert d'Leeschtung vum Endprodukt.
Figur 1 weist d'Temperatur Zäit Transitioun (TTT) Diagramm fir d'Duplex Materialien studéiert, mat spinodal Zersetzung representéiert an der Regioun vun 475 ° C.Et sollt bemierkt datt dëst TTT Diagramm eng Ofsenkung vun der Zähegkeet ëm 50% duerstellt, gemooss duerch Impakt Zähegkeet Testen op Charpy-V Exemplairen, wat normalerweis akzeptéiert gëtt als Bezeechnung fir Verschwörung.A verschiddenen Uwendungen kéint eng méi grouss Zähegkeet akzeptabel sinn, wat d'Form vum TTT Diagramm ännert.Dofir hänkt d'Entscheedung fir e bestëmmte maximalen OT ze setzen of, wat als en akzeptablen Niveau vun der Verschwörung ugesi gëtt, dh Zähegkeetsreduktioun fir d'Finaleprodukt.Et sollt erwähnt ginn datt historesch TTT-Grafiken och mat enger festgeluechter Schwelle produzéiert goufen, wéi 27J.
Méi héich Legierungsgraden
Figur 1 weist datt d'Erhéijung vun Legierungselementer vum Grad LDX 2101 Richtung Grad SDX 2507 zu enger méi séier Zersetzungsquote féiert, wärend schlank Duplex e verspéiten Start vun der Zersetzung weist.Den Impakt vun Legierungselementer wéi Chrom (Cr) an Néckel (Ni) op Spinodal Zersetzung an Verstouss gouf duerch fréier Ermëttlungen gewisen.5-8 Dësen Effekt gëtt weider illustréiert an der Figur 2. Et weist datt d'Spinodale Zersetzung erhéicht gëtt wann d'Temperatur gëtt vun 300 op 350 °C erhéicht an ass méi séier fir de méi héije Legierungsgrad SDX 2507 wéi fir manner legeréiert DX 2205.
Dëst Verständnis kann entscheedend sinn fir Clienten ze hëllefen iwwer de maximalen OT ze entscheeden dee fir hir gewielte Grad an Uwendung gëeegent ass.
Déi maximal Temperatur bestëmmen
Wéi virdru scho gesot, kann de maximalen OT fir Duplexmaterial no dem akzeptablen Réckgang vun der Schlagzähegkeet festgeluegt ginn.Typesch gëtt den OT entspriechend engem Wäert vun 50% Zähegkeet Reduktioun ugeholl.
OT hänkt vun der Temperatur an der Zäit of
Den Hang an de Schwänz vun de Kéiren am TTT Diagramm an der Figur 1 weist datt d'Spinodal Zersetzung net nëmmen op enger Schwelltemperatur geschitt an ënner deem Niveau stoppt.Et ass éischter e konstante Prozess wann Duplexmaterialien un Operatiounstemperaturen ënner 475 °C ausgesat sinn.Et ass awer och kloer, datt duerch déi méi niddreg Diffusiounsquoten méi niddreg Temperaturen d'Zersetzung méi spéit ufänke wäerten a vill méi lues virugoen.Dofir kann d'Benotzung vun Duplexmaterial bei méi nidderegen Temperaturen fir Joeren oder souguer Joerzéngte keng Problemer verursaachen.Awer de Moment gëtt et eng Tendenz fir e maximalen OT ze setzen ouni d'Beliichtungszäit ze berücksichtegen.D'Schlësselfro ass also wéi eng Temperatur-Zäit Kombinatioun soll benotzt ginn fir ze entscheeden ob et sécher ass e Material ze benotzen oder net?Herzman et al.10 resuméieren dëst Dilemma gutt: "...D'Benotzung gëtt dann op Temperaturen beschränkt, wou d'Kinetik vum Ofmëschung esou niddereg ass, datt et net während der entworfen technescher Liewensdauer vum Produkt geschitt ...".
Den Impakt vun Schweess
Déi meescht Uwendungen benotze Schweißen fir Komponenten ze verbannen.Et ass bekannt datt d'Schweißmikrostruktur a seng Chimie vum Basismaterial 3 variéieren.Ofhängeg vum Füllmaterial, Schweißtechnik a Schweißparameter, ass d'Mikrostruktur vu Schweißen meeschtens anescht wéi d'Massmaterial.D'Mikrostruktur ass normalerweis méi grober, an dëst beinhalt och d'Héichtemperatur-Hëtzt beaflosst Zone (HTHAZ), déi d'Spinodale Zersetzung an de Schweißen beaflosst.D'Variatioun vun der Mikrostruktur tëscht Bulk a Schweißen ass en Thema dat hei iwwerpréift gëtt.
Resumé limitéierend Faktoren
Déi vireg Sektioune féieren zu de folgende Conclusiounen:
- All Duplex Material sinn Sujet
zu Spinodal Zersetzung bei Temperaturen ëm 475 °C. - Ofhängeg vum Legierungsgehalt gëtt e méi séier oder méi lues Zersetzungsrate erwaart.Méi héich Cr an Ni Inhalt fördert méi séier Demixing.
- Fir déi maximal Operatiounstemperatur ze setzen:
– Eng Kombinatioun vun der Operatiounszäit an der Temperatur muss berücksichtegt ginn.
- En akzeptablen Niveau vun der Ofsenkung vun der Zähegkeet, dh e gewënschten Niveau vun der Finale Zähegkeet muss festgeluegt ginn - Wann zousätzlech mikrostrukturell Komponenten, wéi Schweißen, agefouert ginn, gëtt de maximalen OT vum schwaachsten Deel bestëmmt.
Global Standarden
Verschidde europäesch an amerikanesch Standarde goufen fir dëse Projet iwwerpréift.Si konzentréiere sech op Uwendungen an Drockbehälter a Pipingkomponenten.Am Allgemengen kann d'Diskrepanz betreffend recommandéiert maximal OT ënner den iwwerpréiften Standarden an en europäeschen an amerikanesche Standpunkt opgedeelt ginn.
Déi europäesch Materialspezifizéierungsnormen fir Edelstol (zB EN 10028-7, EN 10217-7) implizéieren e Maximum OT vun 250 °C duerch d'Tatsaach datt d'Materialeigenschaften nëmme bis zu dëser Temperatur geliwwert ginn.Ausserdeem ginn déi europäesch Designnormen fir Drockbehälter a Päifen (EN 13445 respektiv EN 13480) keng weider Informatioun iwwer maximal OT aus wat an hire Materialnormen uginn ass.
Am Géigesaz, stellt d'amerikanesch Material Spezifizéierung (zB ASME SA-240 vun ASME Sektioun II-A) guer keng erhöhte Temperaturdaten.Dës Donnéeë ginn amplaz an der ASME Sektioun II-D, 'Properties', déi allgemeng Konstruktiounscodes fir Drockbehälter ënnerstëtzt, ASME Sektioun VIII-1 a VIII-2 (déi lescht bidden eng méi fortgeschratt Designroute).Am ASME II-D gëtt de maximalen OT explizit als 316 °C fir déi meescht Duplexlegierungen uginn.
Fir Drockleitungsapplikatiounen ginn souwuel Designregelen a Materialeigenschaften an ASME B31.3 uginn.An dësem Code gi mechanesch Donnéeën fir Duplexlegierungen bis zu 316 °C ouni kloer Ausso vu maximalen OT zur Verfügung gestallt.Trotzdem kënnt Dir d'Informatioun interpretéieren fir ze respektéieren wat am ASME II-D geschriwwen ass, an dofir ass de maximalen OT fir déi amerikanesch Normen meeschtens 316 °C.
Zousätzlech zu der maximaler OT-Informatioun implizéiert souwuel déi amerikanesch wéi och europäesch Standarden datt et e Risiko ass fir Verspréchung bei erhéigen Temperaturen (> 250 °C) bei méi laanger Belaaschtungszäiten ze begéinen, wat dann an der Design- a Servicephase sollt berücksichtegt ginn.
Fir Schweißen maachen déi meescht Standarden keng fest Aussoen iwwer den Impakt vun der spinodaler Zersetzung.Wéi och ëmmer, e puer Standarden (zB ASME VIII-1, Table UHA 32-4) weisen d'Méiglechkeet fir spezifesch Post-Wärmebehandlungen auszeféieren.Dës sinn weder erfuerderlech nach verbueden, awer wann se se ausféieren, sollten se no virausgesate Parameteren am Standard duerchgefouert ginn.
Wat d'Industrie seet
Informatioun produzéiert vu verschiddenen aneren Hiersteller vun Duplex Edelstol gouf iwwerpréift fir ze kucken wat se iwwer d'Temperaturberäicher fir hir Qualitéite kommunizéieren.2205 ass limitéiert op 315 ° C vun ATI, awer Acerinox setzt den OT fir dee selwechte Grad op nëmmen 250 ° C.Dëst sinn déi iewescht an déi ënnescht OT-Limite fir de Grad 2205, während tëscht hinnen aner OTs vun Aperam (300 °C), Sandvik (280 °C) an ArcelorMittal (280 °C) kommunizéiert ginn.Dëst beweist d'Verbreedung vu proposéierte maximalen OTs just fir eng Klass déi ganz vergläichbar Eegeschafte vum Hiersteller zu Hiersteller besëtzen.
Den Hannergrondbegrënnung firwat en Hiersteller e bestëmmten OT gesat huet ass net ëmmer opgedeckt.An de meeschte Fäll baséiert dëst op engem bestëmmte Standard.Verschidde Standarde kommunizéieren verschidden OTs, dofir d'Verbreedung vu Wäerter.Déi logesch Conclusioun ass datt amerikanesch Firmen e méi héije Wäert setzen wéinst den Aussoen am ASME Standard, während europäesch Firmen e méi nidderege Wäert setzen wéinst dem EN Standard.
Wat brauche Clienten?
Ofhängeg vun der definitiver Uwendung, gi verschidde Lasten an Belaaschtunge vun de Materialien erwaart.An dësem Projet war d'Verbrechung wéinst der Spinodal Zersetzung am meeschten Interesse well et ganz applicabel ass fir Drockgefässer.
Wéi och ëmmer, et gi verschidde Uwendungen déi Duplexgraden nëmme mat mëttlere mechanesche Lasten aussetze, sou wéi Scrubbers11–15.Eng aner Demande war am Zesummenhang mat Fan Blades an Impellers, déi zu Müdegkeet Belaaschtung ausgesat sinn.D'Literatur weist datt d'Spinodale Zersetzung sech anescht behält wann eng Müdegkeetbelaaschtung ugewannt gëtt15.Op dëser Etapp gëtt et kloer datt de maximalen OT vun dësen Uwendungen net op déiselwecht Manéier gesat ka ginn wéi fir Drockbehälter.
Eng aner Klass vun Ufroen ass nëmme fir Korrosiounsbezunnen Uwendungen, sou wéi Marine Auspuffgas Scrubbers.An dëse Fäll ass d'Korrosiounsbeständegkeet méi wichteg wéi d'OT-Begrenzung ënner enger mechanescher Belaaschtung.Wéi och ëmmer, béid Faktoren beaflossen d'Operatioun vum Endprodukt, wat muss berécksiichtegt ginn wann Dir de maximalen OT uginn.Erëm, dëse Fall ënnerscheet sech vun deenen zwee fréiere Fäll.
Insgesamt, wann Dir e Client iwwer de passenden maximalen OT fir hiren Duplexgrad beréit, ass d'Zort vun der Applikatioun vu vital Wichtegkeet fir de Wäert ze setzen.Dëst beweist weider d'Komplexitéit fir en eenzegen OT fir e Grad ze setzen, well d'Ëmfeld an där d'Material agesat gëtt e wesentlechen Impakt op den Verbrechungsprozess huet.
Wat ass déi maximal Operatiounstemperatur fir Duplex?
Wéi erwähnt, gëtt déi maximal Operatiounstemperatur duerch déi ganz niddereg Kinetik vun der spinodaler Zersetzung festgeluegt.Awer wéi moosse mir dës Temperatur a wat ass genee "niddereg Kinetik"?D'Äntwert op déi éischt Fro ass einfach.Mir hu scho gesot datt Zähegkeet Miessunge allgemeng gemaach ginn fir den Taux an de Fortschrëtt vun der Zersetzung ze schätzen.Dëst ass an de Standarden gesat, gefollegt vun de meescht Hiersteller.
Déi zweet Fro, iwwer wat mat niddereg Kinetik gemengt ass an de Wäert bei deem mir eng Temperaturgrenz setzen ass méi komplex.Dëst ass deelweis well d'Grenzbedéngungen vun der Maximaltemperatur souwuel aus der Maximaltemperatur (T) selwer wéi och aus der Operatiounszäit (t) zesummegesat ginn, iwwer déi dës Temperatur erhale gëtt.Fir dës Tt Kombinatioun ze validéieren, kënnen verschidden Interpretatiounen vun der "niddregster" Zähegkeet benotzt ginn:
• Déi ënnescht Grenz, déi historesch festgeluecht ass a fir Schweißen applizéiert ka ginn ass 27 Joule (J)
• Bannent Standarden ass meeschtens 40J als Limit gesat.
• 50% Ofsenkung vun der initialer Zähegkeet gëtt och dacks applizéiert fir déi ënnescht Grenz ze setzen.
Dëst bedeit datt eng Ausso iwwer maximal OT muss op mindestens dräi vereinbarte Viraussetzungen baséieren:
• Temperatur-Zäit Beliichtung vum Endprodukt
• D'akzeptabel Minimum Wäert vun Zähegkeet
• Finale Applikatiounsfeld (nëmmen Chimie, mechanesch Belaaschtung jo / nee etc.)
Fusioun experimentell Wëssen
No enger ëmfangräicher Ëmfro vun experimentellen Donnéeën a Standarden ass et méiglech Recommandatiounen fir déi véier Duplex Graden ënner Iwwerpréiwung ze kompiléieren, kuckt Table 3. Et sollt unerkannt ginn datt déi meescht vun den Donnéeën aus Laborexperimenter erstallt ginn mat Temperaturschrëtt vu 25 ° C. .
Et soll och feststellen, datt dës Recommandatiounen Referenz zu op d'mannst maachen 50% vun der Zähegkeet bleiwen um RT.Wann an der Tabell "méi laang Zäit" uginn keng bedeitend Ofsenkung bei RT gouf dokumentéiert.Ausserdeem gouf d'Schweiß nëmmen bei -40 °C getest.Schlussendlech sollt et bemierkt ginn datt méi laang Belaaschtungszäit fir DX 2304 virausgesot ass, seng héich Zähegkeet no 3.000 Stonnen Test berücksichtegt.Wéi och ëmmer, a wéi engem Ausmooss d'Belaaschtung erhéicht ka ginn, muss mat weideren Tester verifizéiert ginn.
Et ginn dräi wichteg Punkten ze notéieren:
• Aktuell Erkenntnisser weisen datt wann Schweißen präsent sinn, den OT ëm ongeféier 25 °C erofgaang ass.
• Kuerzfristeg Spikes (Zéng Stonne bei T = 375 ° C) sinn akzeptabel fir DX 2205. Well DX 2304 an LDX 2101 méi niddereg Legierungsgrade sinn, solle vergläichbar kuerzfristeg Temperaturspikes och akzeptabel sinn.
• Wann d'Material verbrannt ass wéinst Zersetzung, hëlleft d'Wärmebehandlung bei 550 - 600 °C fir DX 2205 an 500 °C fir SDX 2507 fir 1 Stonn d'Zähegkeet ëm 70% ze recuperéieren.
Post Zäit: Feb-04-2023