Kadaghanan sa mga tiggamit nahibal-an nga sa ibabaw sa 250 °C, ang mga grado sa duplex mahimong maapektuhan sa pagkadunot tungod sa spinodal decomposition.Apan ang 250 °C ba hingpit nga limitasyon?Unsa ang epekto sa oras sa pagkaladlad ug lahi ba ang paggawi sa lean ug super duplex?

Mga hinungdan nga limitado ang operating temps

Ang kasagarang mga aplikasyon nga nanginahanglan og duplex nga mga materyales nga ma-expose sa taas nga temperatura nga mga kondisyon mao ang mga pressure vessel, fan blades/impeller o exhaust gas scrubbers.Ang mga kinahanglanon alang sa materyal nga mga kabtangan mahimong gikan sa taas nga mekanikal nga kusog hangtod sa corrosion resistance.Ang kemikal nga komposisyon sa mga grado nga gihisgutan niini nga artikulo gilista sa Table 1.

Pagkadunot sa spinodal

Ang spinodal decomposition (gitawag usab nga demixing o sa kasaysayan isip 475 °C-embrittlement) maoy usa ka matang sa phase separation sa ferritic phase, nga mahitabo sa temperatura nga mga 475 °C.Ang labing gipahayag nga epekto mao ang pagbag-o sa microstructure, hinungdan sa pagporma sa α' nga bahin, nga moresulta sa pagkaguba sa materyal.Kini, sa baylo, naglimite sa pasundayag sa katapusan nga produkto.
Gipakita sa Figure 1 ang diagram sa temperature time transition (TTT) para sa mga duplex nga materyales nga gitun-an, nga adunay spinodal decomposition nga girepresentahan sa rehiyon nga 475 °C.Kini kinahanglan nga matikdan nga kini nga TTT diagram nagrepresentar sa usa ka pagkunhod sa katig-a sa 50% nga gisukod pinaagi sa epekto kalig-on testing sa Charpy-V specimens, nga kasagaran gidawat ingon nga nagpaila sa embrittlement.Sa pipila ka mga aplikasyon ang mas dako nga pagkunhod sa katig-a mahimong madawat, nga nagbag-o sa porma sa TTT diagram.Busa, ang desisyon sa pagtakda sa usa ka partikular nga maximum OT nag-agad sa kon unsa ang giisip nga usa ka madawat nga lebel sa embrittlement ie pagkagahi pagkunhod alang sa katapusan nga produkto.Kinahanglang hisgutan nga ang mga TTT-graph sa kasaysayan gihimo usab gamit ang set threshold, sama sa 27J.

Taas nga alloyed nga grado

Gipakita sa Figure 1 nga ang pagtaas sa mga elemento sa alloying gikan sa grade LDX 2101 padulong sa grade SDX 2507 nagdala sa usa ka mas paspas nga rate sa pagkadunot, samtang ang lean duplex nagpakita sa usa ka nalangan nga pagsugod sa pagkadunot.Ang epekto sa mga elemento sa alloying sama sa chromium (Cr) ug nickel (Ni) sa spinodal decomposition ug embrittlement gipakita sa nangaging mga imbestigasyon.5-8 Kini nga epekto dugang gihulagway sa Figure 2. Kini nagpakita nga ang spinodal decomposition madugangan kung ang temperatura nadugangan gikan sa 300 ngadto sa 350 °C ug mas paspas alang sa mas taas nga alloyed grade SDX 2507 kay sa dili kaayo alloyed DX 2205.
Kini nga pagsabut mahimong hinungdanon sa pagtabang sa mga kustomer nga makadesisyon sa labing kadaghan nga OT nga angay alang sa ilang gipili nga grado ug aplikasyon.

Pagtino sa labing taas nga temperatura

Sama sa nahisgutan na kaniadto, ang labing kadaghan nga OT alang sa duplex nga materyal mahimong itakda sumala sa madawat nga pag-drop sa pagkagahi sa epekto.Kasagaran, ang OT nga katumbas sa kantidad nga 50% nga pagkunhod sa kalig-on gisagop.

Ang OT nagdepende sa temp ug oras

Ang bakilid sa mga ikog sa mga kurba sa TTT diagram sa Figure 1 nagpakita nga ang spinodal decomposition dili mahitabo lamang sa usa ka threshold nga temperatura ug mohunong ubos niana nga lebel.Hinuon, kini usa ka makanunayon nga proseso kung ang mga duplex nga materyales ma-expose sa operating temperatura nga ubos sa 475 °C.Hinuon klaro usab nga, tungod sa mas mubu nga mga rate sa pagsabwag, ang mas ubos nga temperatura nagpasabut nga ang pagkadunot magsugod sa ulahi ug magpadayon nga labi ka hinay.Busa, ang paggamit sa duplex nga materyal sa mas ubos nga temperatura mahimong dili hinungdan sa mga problema sulod sa mga tuig o bisan mga dekada.Bisan pa sa pagkakaron adunay kalagmitan nga magbutang usa ka maximum nga OT nga wala’y konsiderasyon sa oras sa pagkaladlad.Ang yawe nga pangutana mao kung unsa nga kombinasyon sa temperatura-panahon ang kinahanglan gamiton aron makadesisyon kung luwas ba nga gamiton ang usa ka materyal o dili?Si Herzman et al.10 maayo nga nagsummarize niini nga problema: “…Ang paggamit unya limitado sa mga temperatura diin ang kinetics sa demixing ubos kaayo nga kini dili mahitabo sa panahon sa gidisenyo nga teknikal nga kinabuhi sa produkto…”.

Ang epekto sa welding

Kadaghanan sa mga aplikasyon naggamit sa welding aron maapil ang mga sangkap.Nahibal-an kaayo nga ang weld microstructure ug ang chemistry niini magkalainlain gikan sa base nga materyal 3.Depende sa filler nga materyal, welding technique ug welding parameters, ang microstructure sa welds kasagaran lahi sa bulk material.Ang microstructure kasagaran mas coarser, ug kini naglakip usab sa high-temperature heat affected zone (HTHAZ), nga makaapekto sa spinodal decomposition sa mga weldment.Ang kalainan sa microstructure tali sa kadaghanan ug mga weldment usa ka hilisgutan nga gisusi dinhi.

Pag-summarize nga naglimite sa mga hinungdan

Ang nangaging mga seksyon nagdala ngadto sa mosunod nga mga konklusyon:

• Ang tanan nga duplex nga materyales kay subject
  ngadto sa spinodal decomposition sa temperatura sa palibot sa 475 °C.
• Depende sa sulud sa pag-alloy, gilauman ang usa ka mas paspas o hinay nga rate sa pagkadunot.Ang mas taas nga Cr ug Ni content nagpasiugda sa mas paspas nga demixing.
• Aron itakda ang labing taas nga temperatura sa operasyon:
  – Ang kombinasyon sa oras sa pag-opera ug temperatura kinahanglang tagdon.
  – Usa ka madawat nga lebel sa pagkunhod sa katig-a, ie, usa ka gitinguha nga lebel sa katapusan nga katig-a kinahanglan itakda
• Kung ang dugang nga mga sangkap sa microstructural, sama sa mga welds, gipaila, ang labing kadaghan nga OT gitino sa labing huyang nga bahin.

Global nga mga sumbanan

Daghang mga sumbanan sa Europa ug Amerikano ang gisusi alang niini nga proyekto.Gipunting nila ang mga aplikasyon sa mga pressure vessel ug mga sangkap sa tubo.Sa kinatibuk-an, ang kalainan bahin sa girekomenda nga labing taas nga OT taliwala sa gisusi nga mga sumbanan mahimong bahinon sa usa ka European ug American nga baroganan.
Ang European material specification standards alang sa stainless steels (eg EN 10028-7, EN 10217-7) nagpasabot ug maximum OT nga 250 °C pinaagi sa kamatuoran nga ang materyal nga mga kabtangan gihatag lamang niini nga temperatura.Dugang pa, ang mga sumbanan sa disenyo sa Europe alang sa mga pressure vessel ug piping (EN 13445 ug EN 13480, sa tinuud) wala maghatag bisan unsang dugang nga kasayuran bahin sa labing kataas nga OT gikan sa gihatag sa ilang mga materyal nga sukaranan.
Sa kasukwahi, ang American material specification (eg ASME SA-240 sa ASME section II-A) wala gayoy nagpakita sa bisan unsang taas nga temperatura nga datos.Kini nga datos sa baylo nga gihatag sa ASME seksyon II-D, 'Properties', nga nagsuporta sa kinatibuk-ang kodigo sa pagtukod alang sa pressure vessels, ASME seksyon VIII-1 ug VIII-2 (ang ulahi nagtanyag sa usa ka mas abante nga disenyo ruta).Sa ASME II-D, ang pinakataas nga OT klaro nga gipahayag nga 316 °C alang sa kadaghanan sa mga duplex alloy.
Alang sa mga aplikasyon sa pressure piping, ang mga lagda sa disenyo ug materyal nga mga kabtangan gihatag sa ASME B31.3.Sa kini nga code, ang mekanikal nga datos gihatag alang sa mga duplex nga haluang metal hangtod sa 316 °C nga wala’y klaro nga pahayag sa labing kataas nga OT.Bisan pa niana, mahimo nimong hubaron ang kasayuran aron masunod ang nahisulat sa ASME II-D, ug sa ingon, ang labing kataas nga OT alang sa mga sumbanan sa Amerikano sa kadaghanan nga mga kaso 316 °C.
Dugang pa sa kinatas-an nga impormasyon sa OT, ang American ug European nga mga sumbanan nagpasabot nga adunay risgo nga makasugat og embrittlement sa taas nga temperatura (>250 °C) sa mas taas nga panahon sa pagkaladlad, nga unya kinahanglan nga tagdon sa disenyo ug serbisyo nga bahin.
Alang sa mga welds, kadaghanan sa mga sumbanan wala maghimo bisan unsang lig-on nga pahayag sa epekto sa pagkadunot sa spinodal.Bisan pa, ang pipila ka mga sumbanan (eg ASME VIII-1, Talaan UHA 32-4) nagpakita sa posibilidad sa paghimo sa piho nga post-weld heat treatments.Dili kini gikinahanglan o gidili, apan kung ipahigayon kini kinahanglan nga ipatuman sumala sa pre-set nga mga parameter sa sumbanan.

Unsa ang giingon sa industriya

Ang kasayuran nga gihimo sa daghang uban pang mga tiggama sa duplex nga stainless steel gisusi aron makita kung unsa ang ilang gisulti bahin sa mga sakup sa temperatura alang sa ilang mga grado.Ang 2205 limitado sa 315 °C sa ATI, apan ang Acerinox nagtakda sa OT alang sa samang grado sa 250 °C lamang.Kini ang taas ug ubos nga mga limitasyon sa OT alang sa grado 2205, samtang sa taliwala nila ang ubang mga OT gipahibalo sa Aperam (300 °C), Sandvik (280 °C) ug ArcelorMittal (280 °C).Gipakita niini ang kaylap nga gisugyot nga labing taas nga mga OT para lang sa usa ka grado nga adunay parehas nga mga kabtangan gikan sa tiggama hangtod sa tiggama.
Ang background nga pangatarungan kung ngano nga ang usa ka tiggama nagbutang usa ka piho nga OT dili kanunay gipadayag.Sa kadaghanan nga mga kaso, kini gibase sa usa ka partikular nga sumbanan.Nagkalainlain nga mga sumbanan nagpahibalo sa lainlaing mga OT, busa ang pagkaylap sa mga kantidad.Ang lohikal nga konklusyon mao nga ang mga kompanya sa Amerikano nagbutang usa ka mas taas nga kantidad tungod sa mga pahayag sa sumbanan sa ASME, samtang ang mga kompanya sa Europa nagbutang usa ka mas ubos nga kantidad tungod sa sumbanan sa EN.

Unsa ang gikinahanglan sa mga kustomer?

Depende sa katapusan nga aplikasyon, lain-laing mga load ug exposures sa mga materyales gilauman.Niini nga proyekto, ang pagkadunot tungod sa spinodal decomposition mao ang labing interesado tungod kay kini magamit kaayo sa mga pressure vessel.
Bisan pa, adunay lainlaing mga aplikasyon nga nagpadayag sa mga grado sa duplex sa medium nga mekanikal nga mga karga lamang, sama sa mga scrubber11–15.Ang laing hangyo may kalabutan sa mga fan blades ug mga impeller, nga naladlad sa mga karga sa kakapoy.Gipakita sa literatura nga lahi ang paglihok sa spinodal decomposition kung gipadapat ang usa ka kakapoy nga load15.Sa kini nga yugto, kini mahimong tin-aw nga ang labing kataas nga OT sa kini nga mga aplikasyon dili mabutang sa parehas nga paagi sama sa mga pressure vessel.
Ang laing klase sa mga hangyo alang lamang sa mga aplikasyon nga may kalabotan sa kaagnasan, sama sa mga marine exhaust gas scrubber.Niini nga mga kaso, ang pagsukol sa kaagnasan mas importante kay sa limitasyon sa OT ubos sa mekanikal nga karga.Bisan pa, ang duha nga mga hinungdan makaapekto sa operasyon sa katapusan nga produkto, nga kinahanglan nga tagdon kung ipakita ang labing kadaghan nga OT.Sa makausa pa, kini nga kaso lahi sa duha ka miaging mga kaso.
Sa kinatibuk-an, kung nagtambag sa usa ka kustomer sa angay nga labing kataas nga OT alang sa ilang grado sa duplex, ang tipo sa aplikasyon hinungdanon kaayo sa pagtakda sa kantidad.Gipakita pa niini ang pagkakomplikado sa pagpahimutang sa usa ka OT alang sa usa ka grado, tungod kay ang palibot diin ang materyal gipakatap adunay dakong epekto sa proseso sa pagkaguba.

Unsa ang labing taas nga temperatura sa pag-operate alang sa duplex?

Sama sa nahisgutan, ang labing taas nga temperatura sa pag-opera gitakda sa ubos kaayo nga kinetics sa spinodal decomposition.Apan giunsa nato pagsukod kini nga temperatura ug unsa gayud ang "low kinetics"?Ang tubag sa unang pangutana sayon.Gipahayag na namo nga ang mga pagsukod sa katig-a sagad nga gihimo aron mabanabana ang rate ug pag-uswag sa pagkadunot.Gibutang kini sa mga sumbanan nga gisunod sa kadaghanan sa mga tiggama.
Ang ikaduha nga pangutana, kung unsa ang gipasabut sa ubos nga kinetics ug ang kantidad diin kita nagbutang usa ka utlanan sa temperatura mas komplikado.Kini usa ka bahin tungod kay ang mga kondisyon sa utlanan sa labing taas nga temperatura gihugpong gikan sa labing taas nga temperatura (T) mismo ug ang oras sa pag-operate (t) diin kini nga temperatura gipadayon.Aron ma-validate kini nga kombinasyon sa Tt, ang lainlaing mga interpretasyon sa "labing ubos" nga katig-a mahimong magamit:

• Ang ubos nga utlanan, nga gitakda sa kasaysayan ug mahimong magamit alang sa welds mao ang 27 Joules (J)
• Sulod sa mga sumbanan kasagaran ang 40J gibutang isip limitasyon.
• Ang 50% nga pagkunhod sa inisyal nga katig-a kanunay usab nga gigamit aron ibutang ang ubos nga utlanan.

Kini nagpasabut nga ang usa ka pahayag sa labing taas nga OT kinahanglan nga ibase sa labing menos tulo nga gikasabutan nga mga pangagpas:

• Temperatura-oras nga pagkaladlad sa kataposang produkto
• Ang madawat nga minimum nga kantidad sa katig-a
• Katapusan nga natad sa aplikasyon (chemistry lamang, mekanikal nga load oo/dili etc.)

Gihiusa nga kahibalo sa eksperimento

Pagkahuman sa usa ka halapad nga survey sa mga eksperimento nga datos ug mga sumbanan nahimo’g posible ang pagtipon sa mga rekomendasyon alang sa upat nga mga grado sa duplex nga gisusi, tan-awa ang Talaan 3. Kinahanglan nga ilhon nga kadaghanan sa mga datos gihimo gikan sa mga eksperimento sa laboratoryo nga gihimo sa mga lakang sa temperatura nga 25 °C .
Kinahanglan usab nga matikdan nga kini nga mga rekomendasyon naghimo sa paghisgot sa labing menos 50% sa kalig-on nga nahabilin sa RT.Kung sa lamesa ang "mas taas nga yugto sa panahon" gipakita nga wala’y mahinungdanong pagkunhod sa RT nga nadokumento.Dugang pa, ang weld gisulayan lamang sa -40 °C.Sa katapusan, kinahanglan nga matikdan nga ang mas taas nga oras sa pagkaladlad gipaabut alang sa DX 2304, nga gikonsiderar ang taas nga pagkagahi pagkahuman sa 3,000 ka oras nga pagsulay.Bisan pa, kung unsa kadako ang pagkaladlad mahimong madugangan kinahanglan nga mapamatud-an sa dugang nga pagsulay.

Adunay tulo ka importanteng punto nga angayng hinumdoman:

• Ang mga nakit-an karon nagpakita nga kung adunay mga welds, ang OT mokunhod sa mga 25 °C.
• Ang mubo nga termino nga mga spike (napulo ka oras sa T=375 °C) madawat alang sa DX 2205. Ingon nga ang DX 2304 ug LDX 2101 mas ubos nga alloyed nga mga grado, ang susama nga mubo nga termino nga mga spike sa temperatura kinahanglan usab nga dawaton.
• Sa diha nga ang materyal madugta tungod sa pagkadunot, ang pagpaminus sa kainit nga pagtambal sa 550 - 600 °C alang sa DX 2205 ug 500 °C alang sa SDX 2507 sulod sa 1 ka oras makatabang sa pagbawi sa kagahi sa 70%.