Sut Mae'r Nifer Maint Grawn Austenit Blaenorol mewn 316 o Gwresogydd Dur Di-staen Tiwbiau Gwain yn Rheoli'r Gyfradd Niwclear Cavitation Ddisgyniad ar 550 gradd

Dwysedd Ffiniau Grawn fel Ffactor o Fywyd Crip

Ar gyfer 316 o diwbiau gwresogi trydan wedi'u gorchuddio â dur di-staen sy'n gweithredu ar dymheredd uchel (550 gradd, sy'n nodweddiadol ar gyfer cymwysiadau gwresogi aer neu nwy tymheredd uchel), mae'r maint grawn austenite blaenorol a fynegir fel rhif maint grawn ASTM (G) yn newidyn microstrwythurol sylfaenol sy'n rheoli cyfradd cnewyllol cavitation creep. Mae gan ddeunydd graen mân (ASTM G=8-10, diamedr grawn 15-25 µm) arwynebedd mwy o ffiniau grawn fesul cyfaint na deunydd graen bras (ASTM G=3-5, diamedr grawn 50-80 µm). Er bod grawn mân yn dangos cryfder cnwd cryfach ar dymheredd arferol, maent yn dangos cnewyllyn cyflymach o geudod ymledol ar dymheredd sy'n codi oherwydd ffiniau grawn yw'r safleoedd a ffefrir ar gyfer ffurfio ceudod. Mae gan raen bras 316 (ASTM G=4-5) oes ymgripiad 3-5 gwaith yn hirach ar 550 gradd na deunydd graen mân ar lwyth a thymheredd tebyg.
Aralleirio brawddeg

Dychwelyd i'r frawddeg wreiddiol

Copi brawddeg

Dim awgrymiadau

Mae'r astudiaeth hon yn asesu'r berthynas rhwng rhif maint grawn ASTM, cyfradd cnewyllol cavitation ac oes rhwygiad ymgripiad ar gyfer 316 o wain, ac yn cynnig fframwaith manyleb ar gyfer defnydd tymheredd uchel.

Cychwyn Crac trwy Geudod Ffiniau Grawn Yn ystod Creep

Y prif fecanwaith o ddadffurfiad creep o 316 o ddur di-staen ar 550 gradd yw llithro ffin grawn. Mae llithro grawn cyfagos heibio i'w gilydd yn achosi crynodiadau straen ar y pwyntiau triphlyg ac ar ronynnau ail gam (carbidau, cynhwysiant) oherwydd anghydnawsedd geometrig, sy'n cnewyllo gwagleoedd. Mae'r gyfradd cnewyllol mewn cyfrannedd gwrthdro â maint y grawn; po leiaf yw maint y grawn, y mwyaf yw nifer y cyffyrdd terfyn grawn fesul uned cyfaint ac felly po fwyaf yw nifer y safleoedd cnewyllol posibl. Unwaith y byddant wedi'u cnewyllo, mae gwagleoedd yn ehangu trwy drylediad gwagleoedd ar hyd y ffiniau grawn (Coble creep) a thrwy rym -cyfroliad cyfraith y matrics amgylchynol. Cyfanswm yr oes ymgripiad yw swm yr amser i gnewyllo poblogaeth hanfodol o geudodau (5-, fel arfer 5-ffracsiwn arwynebedd o 10% o'r ffin ceudod) a'r amser i'r ceudodau hynny gyfuno'n hollt. Mae mwy o ddwysedd ffiniau hefyd yn awgrymu mwy o safleoedd cnewyllol, felly gellir cyflawni'r canran ceudod critigol yn gynharach ar gyfer deunyddiau graen mân er gwaethaf y gyfradd twf arafach fesul ceudod oherwydd hyd trylediad byrrach.

Cydberthynas Meintiol rhwng Maint Grawn ASTM a Bywyd Creep ar 550 gradd

Mae profion rhwygiad sydyn o diwbiau 316 gyda meintiau grawn rheoledig (trwy addasu amser a thymheredd anelio hydoddiant) ar 550 gradd a straen cymhwysol o 100 MPa (sy'n nodweddiadol o'r straen cylchyn o gyfyngiad ehangu thermol) wedi sefydlu'r perthnasoedd canlynol.

Maint Grawn ASTM Nifer (G) Diamedr Grawn (µm) Arwynebedd Ffiniau Grawn fesul mm3 (mm2/mm3) Amser i 1% Arwynebedd Terfyn Cavitated (oriau, 550 gradd , 100 MPa) Oes rhwyg sydyn (h, 550 gradd , 100 MPa)Gradd Creep Cymharol {8000 gradd) Life Creep (Llinell Reidiol) {5 gradd sylfaenol} 10 (iawn) 10-15 150-200 100-200 500-1,000 0.3× Na 8-9 (iawn) 15-25 100-150 200-400 1,000-2,000 0.5× Heb ei argymell 7-8 (canolig iawn) 25-35 70-100 300-600 1,500-3,000 0.8 × Ymylol 6-7 (canolig) 35-45 50-70 500-1,000 2,500-4,500 1.0-1.2× Derbyniol am ysbeidiol
5-6 (canolig bras) 45-55 40-50 800-1,500 4,000-6,500 1.5-2.0× Argymhellir
4-5 (bras) 55-70 30-40 1,200-2,500 6,000-10,000 2.5-3.5× Delfrydol ar gyfer gwasanaeth parhaus
3-4 (bras) 70-85 25-30 1,500-3,500 7,000-12,000 3.0-4.0× Derbyniol ond hydwythedd is
Dylanwad Maint Grawn a Dosbarthiad Carbid

Mae ymwrthedd cavitation ymgripiad grawn bras 316 yn dibynnu'n hanfodol ar bresenoldeb carbidau ffin mewngroenynaidd a grawn. Mae'r gyfradd oeri yn ystod anelio hydoddiant sy'n creu carbidau mewngronynnog mân (M 23 C 6 , MC) yn darparu cryfhau dyddodiad y tu mewn grawn, gan leihau ymgripiad matrics. Mae cyfraddau oeri araf yn arwain at garbidau ffin grawn parhaus, bras, sy'n lleihau bywyd ymgripiad oherwydd eu lleoliadau cnewyllol ceudod ffafriol. Y microstrwythur delfrydol ar gyfer gwasanaeth ymgripiad ar 550 gradd yw grawn bras (ASTM G=4-6) gyda gwasgariad dirwy o garbidau mewngroenol a charbidau ffin grawn amharhaol. Microstructure: Ateb anelio ar 1040-1060 C, cymedrol oeri (aer gorfodi, nid diffodd dŵr), yna sefydlogi anelio ar 850-900 C am 2-4 awr. Mae'r aneliad sefydlogi yn gwaddodi carbidau mewn modd rheoledig heb sensiteiddio (ar gyfer graddau 316L neu sefydlogi).

Manyleb Maint Grawn i'w Ddefnyddio mewn Gwasanaeth Gwresogydd Tymheredd Uchel

Yn seiliedig ar fywyd gwasanaeth amcangyfrifedig, cynigir y safon maint grawn ganlynol ar gyfer 316 o wresogyddion gwain i'w gweithredu'n barhaus ar dymheredd gwain 550 gradd (tymheredd wal fewnol).

Bywyd Gwasanaeth Dymunol ar 550 C (oriau) Isafswm Maint Grawn ASTM (nifer is=brasach) (ASTM) uchafswm maint grawn (nifer uwch=llai) Triniaeth Wres a Argymhellir<2,000 (intermittent duty) 3 6 Standard solution anneal + quench 2,000-5,000 4 6 Controlled anneal + forced air cool 5,000-10,000 5 (max, indicating coarser than G=5 is permitted) 5 Extended anneal + stabilisation
Maint grawn a difrod ymgripiad Dilysiad maes 10,000-20,000 4 (brasder lleiaf) 5 aneliad tymheredd uchel (1100 gradd ) + oeri araf

Gwresogyddion gwasanaeth tymheredd uchel Gellir pennu maint grawn trwy ddadansoddiad metallograffig o draws-adran, ar ôl ysgythru â glyseregia (15 mL HCl, 10 mL glyserol, 5 mL HNO3). Ceir y rhif maint grawn ASTM o gymharu â siartiau safonol yn ôl ASTM E112 . Difrod ceudod sydyn (ychydig o smotiau duon (ceudodau) ar ffiniau grawn ar chwyddhad o 500-1000x) fel arfer yn digwydd pan fydd 50- 60% o'r oes ymgripiad wedi dod i ben. Ar gyfer gwresogydd bras-graen (G=5), gwelir ceudodau ar ~4,000-6,000 awr o fywyd 8,000 awr. Ar gyfer deunydd graen mân (G=8), mae ceudodau i'w gweld tua 200-400 awr, gan gynnig llawer llai o rybudd cyn rhwygo. Mae samplu cyfnodol (un gwresogydd fesul swp y flwyddyn) ar gyfer gwerthusiad metallograffig o'r ffracsiwn cavitation yn rhoi data cynnal a chadw rhagfynegol ar gyfer gwresogyddion allweddol.

Ystyried maint grawn ar gyfer cydrannau weldio a phlygu

Rhaid gwerthuso'r gofynion maint grawn o ran weldio a phlygu cap terfynol. Mae weldio yn cynhyrchu parth yr effeithir arno gan wres gyda grawn mân (ASTM G=9-11) ar hyd y llinell ymasiad weldio. Ar dymheredd uchel, gall y parth mân hwn fod yn faes sy'n agored i niwed mewn ceudod sydyn. Yn achos gwresogyddion sy'n rhedeg dros 500 gradd, efallai y bydd y parth weldio yn cael ei fethu'n ffafriol hyd yn oed tra bod maint grawn y metel sylfaen yn fras. Un lliniariad yw gwneud post-weldio hydoddiant aneliad, sy'n brashau'r grawn HAZ. Efallai na fydd hyn yn ymarferol. Y dewis arall yw defnyddio aloi sy'n gwrthsefyll ymgripiad fel 310 o ddur di-staen neu Inconel 600 ar gyfer y gwresogydd cyfan a fydd yn dileu'r amrywioldeb sy'n dibynnu ar faint grawn mewn bywyd creep.

Casgliad: Manyleb Grawn Bras ar gyfer Cryfder Crip Tymheredd Uchel

Ar gyfer 316 o wresogyddion wedi'u gorchuddio â dur di-staen ar 550 gradd, y rhif maint grawn austenit blaenorol yw'r ffactor rheoli ar gyfer y gyfradd cnewyllol cavitation creep ac felly cyfanswm bywyd y rhwyg ymgripiad. Mae cnewyllyn cavitation 3-5 gwaith yn gyflymach mewn deunydd graen mân (ASTM G=8-10) nag mewn deunydd graen bras (ASTM G=4-5) gyda bywyd ymgripiad wedi'i leihau o 10,000 awr i 2,000 o oriau ar yr un straen a thymheredd. Rhaid i beirianwyr nodi G=5 neu G=6, wedi'i wirio gan fetelograffeg ASTM E112, ar gyfer uchafswm maint grawn ASTM (grawn mwy bras) ar gyfer 316 o wain at ddefnydd tymheredd uchel parhaus. Mae'r fethodoleg a ddisgrifir yn ymwneud â maint grawn â chyfraddau cavitation mesuradwy a bywydau rhwygo, gan alluogi prynwyr i ddewis tiwb gwain 316 gyda'r ymwrthedd gorau i fethiant creep mewn cymwysiadau tymheredd uchel.