Þættir takmarkaðu rekstrartíma
Dæmigert forrit sem krefjast þess að tvíhliða efni verði fyrir háhitaskilyrðum eru þrýstihylki, viftublöð/hjól eða útblásturshreinsitæki.Kröfur um efniseiginleika geta verið allt frá miklum vélrænni styrk til tæringarþols. Efnasamsetning flokkanna sem fjallað er um í þessari grein er skráð í töflu 1.
Spinodal niðurbrot
Spinodal niðurbrot (einnig nefnt afblöndun eða sögulega sem 475 °C-brotnun) er tegund fasaaðskilnaðar í ferrítfasa, sem á sér stað við hitastig um 475 °C.Áberandi áhrifin eru breyting á örbyggingu, sem veldur myndun α´ fasans, sem leiðir til þess að efnið verður stökkt.Þetta aftur á móti takmarkar frammistöðu lokaafurðarinnar.
Mynd 1 sýnir skýringarmynd hitastigstímabreytinga (TTT) fyrir tvíhliða efnin sem rannsökuð voru, með niðurbroti á mænuvökva táknað á svæðinu 475 °C.Það skal tekið fram að þetta TTT skýringarmynd táknar minnkun á hörku um 50% mæld með höggþolprófun á Charpy-V sýnum, sem venjulega er viðurkennt sem merki um stökk.Í sumum forritum gæti meiri lækkun á hörku verið ásættanleg, sem breytir lögun TTT skýringarmyndarinnar.Þess vegna veltur ákvörðun um að setja tiltekið hámark OT eftir því hvað telst vera ásættanlegt stigi skörunar, þ.e. seiglækkun fyrir lokaafurðina.Þess má geta að sögulega voru TTT-grafir einnig framleiddar með því að nota ákveðinn þröskuld, eins og 27J.
Hærri málmblöndur
Mynd 1 sýnir að aukning á málmblöndurþáttum frá gráðu LDX 2101 í átt að gráðu SDX 2507 leiðir til hraðari niðurbrotshraða, en halla tvíhliða sýnir seinkaða byrjun á niðurbroti.Áhrif málmblöndurþátta eins og króms (Cr) og nikkels (Ni) á niðurbrot og stökkun á hryggjarliðum hafa verið sýnd með fyrri rannsóknum.5–8 Þessi áhrif eru sýnd frekar á mynd 2. Hún sýnir að niðurbrot hryggjarins eykst þegar hitastigið er. er hækkuð úr 300 í 350 °C og er hraðari fyrir SDX 2507 með hærra málmblöndu en fyrir minna málmblönduð DX 2205.
Þessi skilningur getur skipt sköpum til að hjálpa viðskiptavinum að ákveða hámarks OT sem hentar valinni einkunn og notkun þeirra.
Ákvörðun hámarkshita
Eins og áður hefur komið fram er hægt að stilla hámarks OT fyrir tvíhliða efni í samræmi við viðunandi fall í höggþol.Venjulega er OT sem samsvarar gildi 50% hörku minnkun notað.
OT fer eftir hitastigi og tíma
Halli í sporum ferlanna í TTT skýringarmyndinni á mynd 1 sýnir fram á að niðurbrot á spinodal á sér stað ekki aðeins við einn þröskuld hitastig og stoppar undir því.Frekar er það stöðugt ferli þegar tvíhliða efni verða fyrir vinnsluhita undir 475 °C.Hins vegar er líka ljóst að vegna lægri dreifingarhraða þýðir lægra hitastig að niðurbrot hefjist seinna og gangi mun hægar.Þess vegna gæti notkun tvíhliða efnis við lægra hitastig ekki valdið vandamálum í mörg ár eða jafnvel áratugi.Samt sem stendur er tilhneiging til að setja hámark OT án tillits til útsetningartíma.Lykilspurningin er því hvaða hita-tíma samsetningu ætti að nota til að ákveða hvort óhætt sé að nota efni eða ekki?Herzman o.fl.10 draga þetta vandamál vel saman: "...Notkunin verður þá takmörkuð við hitastig þar sem hreyfihvörf afblöndunar eru svo lág að hún mun ekki eiga sér stað á hönnuðum tæknilegum líftíma vörunnar ...".
Áhrif suðu
Flest forrit nota suðu til að sameina íhluti.Það er vel þekkt að suðuörbyggingin og efnafræði hennar eru frábrugðin grunnefninu 3 .Það fer eftir fylliefni, suðutækni og suðubreytum, örbygging suðu er að mestu frábrugðin lausu efninu.Örbyggingin er venjulega grófari, og þetta felur einnig í sér háhita hitaáhrifasvæðið (HTHAZ), sem hefur áhrif á mænuvökva í suðunum.Breytileiki örbyggingar milli magns og suðu er umfjöllunarefni hér.
Tekið saman takmarkandi þætti
Fyrri kaflar leiða til eftirfarandi ályktana:
- Öll tvíhliða efni eru háð
til mænuvökva við hitastig um 475 °C. - Það fer eftir innihaldi blöndunnar, búist er við hraðari eða hægari niðurbrotshraða.Hærra Cr og Ni innihald stuðlar að hraðari afblöndun.
- Til að stilla hámarks vinnsluhitastig:
– Íhuga verður samsetningu rekstrartíma og hitastigs.
– Ásættanlegt stig lækkunar á hörku, þ.e. stilla þarf æskilegt stig endanlegrar hörku - Þegar fleiri örbyggingaríhlutir, svo sem suðu, eru kynntir, er hámarks OT ákvarðað af veikasta hlutanum.
Alþjóðlegir staðlar
Farið var yfir nokkra evrópska og bandaríska staðla fyrir þetta verkefni.Þeir einbeittu sér að notkun í þrýstihylkjum og leiðslum.Almennt má skipta misræmi varðandi ráðlagðan hámarks OT meðal endurskoðaðra staðla í evrópska og bandaríska afstöðu.
Evrópsku efnislýsingarstaðlarnir fyrir ryðfrítt stál (td EN 10028-7, EN 10217-7) gefa til kynna að hámarks OT sé 250 °C vegna þess að efniseiginleikar eru aðeins veittir upp að þessu hitastigi.Þar að auki gefa evrópskir hönnunarstaðlar fyrir þrýstihylki og leiðslur (EN 13445 og EN 13480, í sömu röð) engar frekari upplýsingar um hámarks OT frá því sem er gefið upp í efnisstöðlum þeirra.
Aftur á móti sýnir bandaríska efnislýsingin (td ASME SA-240 í ASME kafla II-A) alls ekki nein gögn um hækkað hitastig.Þessar upplýsingar eru þess í stað veittar í ASME kafla II-D, 'Eiginleikar', sem styður almenna byggingarkóða fyrir þrýstihylki, ASME hluta VIII-1 og VIII-2 (síðarnefndu bjóða upp á fullkomnari hönnunarleið).Í ASME II-D er hámarks OT beinlínis tilgreint sem 316 °C fyrir flestar tvíhliða málmblöndur.
Fyrir notkun á þrýstilögnum eru bæði hönnunarreglur og efniseiginleikar gefnar upp í ASME B31.3.Í þessum kóða eru vélræn gögn veitt fyrir tvíhliða málmblöndur allt að 316 °C án skýrrar yfirlýsingu um hámarks OT.Engu að síður er hægt að túlka upplýsingarnar þannig að þær séu í samræmi við það sem er skrifað í ASME II-D og því er hámarks OT fyrir ameríska staðlana í flestum tilfellum 316 °C.
Til viðbótar við hámarks OT-upplýsingar gefa bæði amerískir og evrópskir staðlar til kynna að hætta sé á að lenda í stökki við hækkað hitastig (>250 °C) við lengri útsetningartíma, sem þá ætti að hafa í huga bæði í hönnunar- og þjónustufasa.
Fyrir suðu gefa flestir staðlar engar staðfastar yfirlýsingar um áhrif mænuvökva.Hins vegar gefa sumir staðlar (td ASME VIII-1, Tafla UHA 32-4) til kynna möguleika á að framkvæma sérstakar hitameðferðir eftir suðu.Þessar eru hvorki nauðsynlegar né bannaðar, en þegar þær eru framkvæmdar ættu þær að fara fram í samræmi við fyrirfram stilltar færibreytur í staðlinum.
Það sem iðnaðurinn segir
Farið var yfir upplýsingar sem framleiddar voru af nokkrum öðrum framleiðendum tvíhliða ryðfríu stáli til að sjá hvað þeir miðla varðandi hitastig fyrir einkunnir þeirra.2205 er takmarkað við 315 °C af ATI, en Acerinox setur OT fyrir sömu einkunn á aðeins 250 °C.Þetta eru efri og neðri mörk OT fyrir einkunn 2205, en á milli þeirra eru önnur OT send frá Aperam (300 °C), Sandvik (280 °C) og ArcelorMittal (280 °C).Þetta sýnir útbreiðslu fyrirhugaðra hámarks OTs bara fyrir eina bekk sem mun hafa mjög sambærilega eiginleika frá framleiðanda til framleiðanda.
Bakgrunnsröksemdin fyrir því hvers vegna framleiðandi hefur sett ákveðinn OT kemur ekki alltaf í ljós.Í flestum tilfellum er þetta byggt á einum tilteknum staðli.Mismunandi staðlar miðla mismunandi OTs, þess vegna dreifing í gildum.Rökrétt niðurstaða er sú að bandarísk fyrirtæki setja hærra gildi vegna staðhæfinga í ASME staðlinum en evrópsk fyrirtæki setja lægra gildi vegna EN staðalsins.
Hvað þurfa viðskiptavinir?
Það fer eftir endanlegri notkun, gert ráð fyrir mismunandi álagi og útsetningu efnanna.Í þessu verkefni vakti mestan áhuga á stökkun vegna mænuvökva þar sem það á mjög vel við þrýstihylki.
Hins vegar eru ýmis forrit sem útsetja tvíhliða flokka eingöngu fyrir miðlungs vélrænni álagi, svo sem hreinsiefni11–15.Önnur beiðni tengdist viftublöðum og hjólum, sem verða fyrir þreytuálagi.Bókmenntir sýna að niðurbrot í hryggjarliðum hegðar sér öðruvísi þegar þreytuálagi er beitt15.Á þessu stigi kemur í ljós að ekki er hægt að stilla hámarks OT fyrir þessar umsóknir á sama hátt og fyrir þrýstihylki.
Annar flokkur beiðna er eingöngu fyrir tæringartengd forrit, svo sem útblásturshreinsivélar.Í þessum tilvikum er tæringarþol mikilvægara en OT takmörkunin undir vélrænu álagi.Hins vegar hafa báðir þættir áhrif á virkni lokaafurðarinnar, sem þarf að hafa í huga þegar hámarks OT er gefið til kynna.Aftur er þetta mál frábrugðið tveimur fyrri málum.
Þegar á heildina er litið, þegar viðskiptavinum er ráðlagt um viðeigandi hámarks OT fyrir tvíhliða einkunn þeirra, skiptir tegund umsóknar miklu máli við að stilla gildið.Þetta sýnir enn frekar hversu flókið það er að setja eitt OT fyrir einkunn, þar sem umhverfið sem efnið er notað í hefur veruleg áhrif á stökkunarferlið.
Hver er hámarks rekstrarhiti fyrir tvíhliða?
Eins og fram hefur komið er hámarks vinnsluhitastig stillt af mjög lágum hreyfihvörfum hryggjarliðunar.En hvernig mælum við þetta hitastig og hvað nákvæmlega eru „lág hreyfifræði“?Svarið við fyrstu spurningunni er auðvelt.Við höfum þegar lýst því yfir að hörkumælingar eru almennt gerðar til að meta hraða og framvindu niðurbrots.Þetta er sett í stöðlum sem flestir framleiðendur fylgja.
Önnur spurningin, um hvað er átt við með lágri hreyfifræði og gildinu sem við setjum hitastigsmörk á, er flóknari.Þetta er að hluta til vegna þess að mörk hámarkshitastigs eru unnin úr bæði hámarkshitastiginu (T) sjálfu og rekstrartímanum (t) sem þetta hitastig er viðvarandi.Til að sannreyna þessa Tt samsetningu er hægt að nota ýmsar túlkanir á „lægstu“ hörku:
• Neðri mörkin, sem eru sett sögulega og hægt er að nota fyrir suðu, eru 27 Joule (J)
• Innan staðla er aðallega 40J sett sem takmörk.
• 50% minnkun á upphaflegri hörku er einnig oft notuð til að setja neðri mörkin.
Þetta þýðir að yfirlýsing um hámarks OT verður að byggja á að minnsta kosti þremur samþykktum forsendum:
• Hitastig-tími útsetning lokaafurðar
• Viðunandi lágmarksgildi hörku
• Lokanotkunarsvið (aðeins efnafræði, vélrænt álag já/nei o.s.frv.)
Sameinuð tilraunaþekking
Eftir umfangsmikla könnun á tilraunagögnum og stöðlum hefur verið hægt að taka saman ráðleggingar fyrir þær fjórar tvíhliða einkunnir sem verið er að skoða, sjá töflu 3. Viðurkenna skal að flest gögnin eru búin til úr tilraunastofutilraunum sem gerðar eru með hitastig upp á 25 °C .
Það skal líka tekið fram að þessar ráðleggingar vísa til að minnsta kosti 50% af hörku sem eftir er við RT.Þegar í töflunni „lengra tímabil“ er gefið til kynna hefur engin marktæk lækkun við RT verið skráð.Þar að auki hefur suðunni aðeins verið prófað við -40 °C.Að lokum skal tekið fram að gert er ráð fyrir lengri útsetningartíma fyrir DX 2304, miðað við mikla hörku eftir 3.000 klukkustunda prófun.Hins vegar, að hve miklu leyti hægt er að auka váhrif, verður að sannreyna með frekari prófunum.
Það eru þrjú mikilvæg atriði sem þarf að hafa í huga:
• Núverandi niðurstöður benda til þess að ef suðu eru til staðar minnkar OT um 25 °C.
• Skammtíma toppar (tugir klukkustunda við T=375 °C) eru ásættanlegir fyrir DX 2205. Þar sem DX 2304 og LDX 2101 eru lægri málmblöndur ættu sambærilegir skammtímahita toppar einnig að vera ásættanlegir.
• Þegar efni er stökkt vegna niðurbrots hjálpar mildandi hitameðferð við 550 – 600 °C fyrir DX 2205 og 500 °C fyrir SDX 2507 í 1 klukkustund að endurheimta seignuna um 70%.
Pósttími: Feb-04-2023