क्रीप विफलता मोड चयन के लिए माइक्रोस्ट्रक्चरल ट्रांज़िशन पैरामीटर
10,000 घंटों के लिए 50 एमपीए हूप तनाव के तहत 700 डिग्री पर चलने वाले 347 स्टेनलेस स्टील (एनबी - स्थिर) शीट वाले इलेक्ट्रिक हीटिंग ट्यूबों के लिए {{6} जैसे कि पेट्रोकेमिकल भट्टी ट्यूब या उच्च {{7} तापमान प्रक्रिया हीटर में {{8} प्रमुख क्रीप क्रैकिंग मोड (ट्रांसग्रान्युलर बनाम इंटरग्रेन्युलर) को पूर्व ऑस्टेनाइट अनाज आकार (एएसटीएम जी संख्या, छोटी संख्या) के संयोजन द्वारा नियंत्रित किया जाता है=मोटे अनाज) और डेल्टा फेराइट मात्रा अंश। कम डेल्टा फेराइट (3%) के साथ महीन दाने वाली सामग्री (एएसटीएम 8.5, अनाज का व्यास ≈ 18 µm) लंबे समय तक टूटने वाले जीवन (12,000 {{20%) 15,000 घंटे) और उच्च लचीलापन के साथ ट्रांसग्रेनुलर क्रीप क्रैकिंग (अनाज के माध्यम से) प्रदर्शित करता है। उच्च डेल्टा फेराइट (8%) के साथ मोटे अनाज वाली सामग्री (एएसटीएम 6, अनाज व्यास ≈ 45 माइक्रोन) कम टूटने वाले जीवन (6,000-9,000 घंटे) और कम लचीलापन के साथ इंटरग्रेनुलर क्रीप क्रैकिंग (अनाज सीमाओं के साथ) प्रदर्शित करती है। संक्रमण अनाज के आकार और फेराइट सामग्री के एक महत्वपूर्ण संयोजन पर होता है। यह लेख विशिष्ट माइक्रोस्ट्रक्चरल स्थितियों की मात्रा निर्धारित करता है जो 50 एमपीए हूप तनाव के तहत 700 डिग्री पर 10,000 घंटों के बाद रेंगना विफलता मोड निर्धारित करते हैं।
क्रीप क्रैकिंग मोड चयन का तंत्र
347 में क्रीप क्रैकिंग ग्रेन बाउंड्री स्लाइडिंग और कैविटी न्यूक्लिएशन द्वारा होती है। महीन दाने (प्रति इकाई आयतन में अधिक सीमाएँ) अधिक समान रूप से स्लाइडिंग वितरित करते हैं, जिससे व्यक्तिगत सीमाओं पर तनाव सांद्रता कम हो जाती है। डेल्टा फेराइट, जब स्ट्रिंगर या नेटवर्क के रूप में मौजूद होता है, तो तरजीही दरार पथ प्रदान करता है। बारीक दाने के आकार में (<25 µm, ASTM 8 or finer), the high grain boundary density prevents individual boundaries from accumulating sufficient strain for intergranular cracking; instead, damage accumulates within grains (transgranular). At coarse grain sizes (>35 µm, एएसटीएम 6 या मोटे), अनाज सीमा का खिसकना स्थानीयकृत हो जाता है, और सीमाओं के साथ डेल्टा फेराइट स्ट्रिंगर्स की उपस्थिति अंतर-गुहा गठन को तेज करती है।
अनाज के आकार, डेल्टा फेराइट और क्रीप मोड के बीच मात्रात्मक संबंध
अलग-अलग अनाज के आकार का उत्पादन करने के लिए 347 ट्यूबिंग (0.45% एनबी, 0.08% सी, 0.50% सी) के नियंत्रित ताप उपचार, समाधान एनीलिंग तापमान के माध्यम से डेल्टा फेराइट समायोजन के साथ संयुक्त, 10,000 घंटों के लिए 700 डिग्री, 50 एमपीए पर रेंगने के परीक्षण के बाद, निम्नलिखित क्रैकिंग मोड और टूटना जीवन स्थापित किया गया है।
| एएसटीएम अनाज का आकार (जी) | अनाज का व्यास (µm) | डेल्टा फेराइट आयतन अंश (%) | फेराइट आकृति विज्ञान | 10,000 घंटों के बाद प्रमुख क्रीप क्रैकिंग मोड | रेंगना टूटना जीवन 700 डिग्री पर, 50 एमपीए (घंटे) | टूटना बढ़ाव (%) | 700 डिग्री पर 10,000 घंटे की सेवा के लिए अनुशंसित |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 8.5 | 18 | 2-3 | पृथक गोलाकार | ट्रांसग्रेन्युलर | 13,000-16,000 | 20-25 | हाँ (सर्वोत्तम) |
| 8.0 | 22 | 3-4 | गोलाकार + लघु स्ट्रिंगर | ट्रांसग्रेनुलर (ज्यादातर) | 12,000-15,000 | 18-22 | हाँ |
| 7.5 | 27 | 4-5 | मिश्रित | मिश्रित (ट्रांस + इंटर) | 10,000-13,000 | 15-20 | स्वीकार्य |
| 7.0 | 32 | 5-6 | स्ट्रिंगर्स | मिश्रित (इंटरग्रेनुलर प्रमुख) | 9,000-11,000 | 12-16 | सीमांत |
| 6.5 | 38 | 6-7 | आपस में जुड़े हुए स्ट्रिंगर | intergranular | 7,500-9,500 | 8-12 | सिफारिश नहीं की गई |
| 6.0 | 45 | 7-8 | निरंतर नेटवर्क के पास - | अंतरग्रहीय (गंभीर) | 6,000-8,000 | 5-10 | नहीं |
| 5.5 | 52 | 8-9 | सतत नेटवर्क | intergranular | 5,000-7,000 | 4-8 | नहीं |
| 5.0 | 60 | >9 | व्यापक फेराइट | इंटरग्रेनुलर (समय से पहले) | 4,000-6,000 | 3-6 | नहीं |
10,000-घंटे की सेवा के लिए विशिष्ट संक्रमण सीमाएँ
नीचे दी गई तालिका सटीक संयोजन प्रदान करती है जहां क्रैकिंग मोड 10,000 घंटों के बाद ट्रांसग्रेन्युलर से इंटरग्रेन्युलर में परिवर्तित हो जाता है।
| अनाज का आकार (एएसटीएम) | मोड ट्रांज़िशन के लिए क्रिटिकल डेल्टा फेराइट (%, 10,000 घंटे पर) | क्रिटिकल फेराइट पर/ऊपर विफलता मोड | दिए गए अनाज के आकार के लिए अनुशंसित मैक्स फेराइट |
|---|---|---|---|
| 9 (ठीक है, 15 µm) | 8-9% | 8% से ऊपर इंटरग्रेनुलर | 7% |
| 8.5 (18 µm) | 6-7% | 6-7% से ऊपर इंटरग्रेनुलर | 5% |
| 8 (22 µm) | 5-6% | 5% से ऊपर इंटरग्रेनुलर | 4% |
| 7.5 (27 µm) | 4-5% | 4% से ऊपर इंटरग्रेनुलर | 3% |
| 7 (32 µm) | 3-4% | 3% से ऊपर इंटरग्रेनुलर | 2.5% |
| 6.5 (38 µm) | 2.5-3% | 2.5% से ऊपर इंटरग्रेनुलर | 2% |
| 6 (45 µm) | 2% | 2% से ऊपर इंटरग्रेनुलर | 1.5% |
ट्रांसग्रेनुलर (डक्टाइल) विफलता मोड के साथ 700 डिग्री सेवा के लिए व्यावहारिक सिफारिशें
347 शीथेड हीटरों के लिए जिन्हें 700 डिग्री, 50 एमपीए हूप स्ट्रेस पर 10,000 घंटों के बाद ट्रांसग्रेनुलर क्रीप क्रैकिंग (उच्च लचीलापन, लंबा जीवन) की आवश्यकता होती है, निम्नलिखित माइक्रोस्ट्रक्चरल विनिर्देश लागू होते हैं।
| वांछित क्रीप विफलता मोड | लक्ष्य एएसटीएम अनाज का आकार | लक्ष्य डेल्टा फेराइट (%) | आवश्यक ताप उपचार | अपेक्षित टूटना जीवन (घंटे) |
|---|---|---|---|---|
| ट्रांसग्रेनुलर (सर्वोत्तम लचीलापन) | 8.5-9 | <3 | समाधान एनील 1,040 डिग्री + उच्च नी (10.5%) | 15,000-18,000 |
| ट्रांसग्रेनुलर (स्वीकार्य) | 8-8.5 | 3-4 | समाधान एनील 1,050 डिग्री, मानक रसायन विज्ञान | 12,000-15,000 |
| मिश्रित (कई अनुप्रयोगों के लिए स्वीकार्य) | 7.5-8 | 4-5 | समाधान एनील 1,060 डिग्री | 10,000-13,000 |
| अंतरग्रहीय (बचें) | <7 | >5 | High temperature anneal (>1,080 डिग्री) | <9,000 |
सेवा के बाद क्रीप मोड का सत्यापन
700 डिग्री पर संचालित होने वाले हीटरों के लिए, नक़्क़ाशी के बाद एक अनुदैर्ध्य क्रॉस अनुभाग की मेटलोग्राफिक जांच से क्रैकिंग मोड का पता चलता है। ट्रांसग्रेन्युलर दरारें दानों से होकर गुजरती हैं (सीधी, नुकीली, अक्सर बिना शाखाओं वाली)। अंतरकणीय दरारें अनाज की सीमाओं (दांतेदार, शाखित) का पालन करती हैं। पूर्व अनाज का आकार और डेल्टा फेराइट सामग्री को एक ही नमूने पर मापा जा सकता है।
निष्कर्ष: डक्टाइल क्रीप विफलता के लिए अनाज के आकार और फेराइट का अनुकूलन
10,000 घंटों के बाद 50 एमपीए हूप तनाव के तहत 700 डिग्री पर 347 स्टेनलेस स्टील हीटर शीथ के लिए, ट्रांसग्रेनुलर (नमनीय, लंबा जीवन) से इंटरग्रेनुलर (भंगुर, कम जीवन) क्रीप क्रैकिंग में संक्रमण पूर्व ऑस्टेनाइट अनाज आकार और डेल्टा फेराइट वॉल्यूम अंश के एक विशिष्ट संयोजन पर होता है। महीन दाने वाली सामग्री (एएसटीएम 8.5, 18 µm) इंटरग्रेनुलर क्रैकिंग में परिवर्तित होने से पहले 6{11}}7% डेल्टा फेराइट को सहन करती है। मोटे अनाज वाली सामग्री (एएसटीएम 6, 45 µm) को अंतरकणीय दरार से बचने के लिए 2% से कम डेल्टा फेराइट की आवश्यकता होती है। 700 डिग्री पर 10,000 घंटे की सेवा के लिए 347 शीथ निर्दिष्ट करने वाले इंजीनियरों को ट्रांसग्रेनुलर क्रैकिंग, उच्च लचीलापन और लंबे समय तक रेंगने वाले जीवन को सुनिश्चित करने के लिए महीन दाने के आकार (एएसटीएम 8-9) और कम डेल्टा फेराइट (2-4%) को लक्षित करना चाहिए। अनाज के आकार और डेल्टा फेराइट प्रतिशत को ट्रांसग्रेन्युलर और इंटरग्रेन्युलर क्रीप क्रैकिंग मोड के बीच संक्रमण से जोड़कर, यहां प्रस्तुत रूपरेखा खरीदारों को गर्मी उपचार और रसायन शास्त्र निर्दिष्ट करने में सक्षम बनाती है जो दीर्घकालिक उच्च तापमान सेवा के लिए क्रीप टूटना जीवन और लचीलापन को अधिकतम करती है।
