Sut i Nodi Embrittlement Cyfnod Sigma mewn Cydrannau Cyfnewidydd Gwres Dur Di-staen Duplex Oed?

Er y gall taflen tiwb dur di-staen deublyg sydd wedi bod yn agored i dymheredd uchel ers amser maith ymddangos yn gyfan, gallai tap syml gyda morthwyl ei chwalu. Dyma'r ffenomen arswydus a elwir yn embrittlement cyfnod sigma, trawsnewidiad metelegol sydd, heb newid ei olwg, yn trawsnewid aloi cryf, hydwyth yn serameg brau. Mae canfod cydrannau cyfnewidydd dur di-staen deublyg embrittlement cyfnod sigma yn gynnar yn hanfodol oherwydd nid yw atgyweirio yn y fan a'r lle yn ymarferol unwaith y bydd sigma yn digwydd. Mae angen atgyweirio'r gydran sydd wedi'i difrodi.

Embrittlement Cyfnod Sigma: Beth Yw?
Mae Austenit a ferrite yn ganrannau bron yn gyfartal o'r microstrwythur cytbwys a geir mewn duroedd di-staen deublyg (fel 2205 a 2507). Mae cryfder uchel, hydwythedd uwch, a gwrthiant cyrydiad rhagorol i gyd yn cael eu darparu gan y strwythur cyfnod deuol hwn. Fodd bynnag, mae trawsnewidiad yn digwydd pan fydd dur deublyg yn agored i dymheredd rhwng 600 a 900 gradd dros gyfnodau estynedig o amser. Mae cyfnod rhyngfetelaidd newydd o'r enw sigma (σ) yn cael ei greu pan fydd y cyfnod ferrite yn dechrau torri i lawr. Mae gan Sigma strwythur grisial tetragonal ac mae'n gyfansoddyn haearn, cromiwm a molybdenwm. Mae'n gyfoethog mewn molybdenwm a chromiwm, yn hynod o frau, ac yn hynod o galed.

Mae tymheredd ac amser yn effeithio ar sut mae sigma yn cael ei ffurfio. Mae'r trawsnewid yn digwydd gyflymaf ar 750-850 gradd; gall embrittled sylweddol ddigwydd mewn ychydig oriau. Mae'n cymryd cannoedd neu filoedd o oriau ar dymheredd is (600-700 gradd). Nid oes unrhyw driniaeth wres yn-situ ymarferol a all wrthdroi sigma unwaith y bydd yn gwaddodi, fel platiau bach, tenau fel arfer ar ffiniau grawn ac o fewn y grawn ferrite. Mae'r deunydd bron yn gyfan gwbl yn colli ei galedwch effaith ac yn mynd yn frau.

Rhesymau Cyffredin ar gyfer Rhannau Cyfnewidydd Gwres
Yr amgylchiadau canlynol yw'r rhai mwyaf cyffredin lle mae embrittled cyfnod sigma yn digwydd:

Weldiau heb bostiad -anelio hydoddiant weldio: Os yw'r oeri'n araf, gall y gwres-barth yr effeithiwyd arno (HAZ) wrth ymyl weldiad aros yn yr ystod tymheredd critigol am gyfnod estynedig o amser. Mewn perygl arbennig mae darnau mawr, trwchus. Mae Sigma yn aros yn y HAZ os nad yw'r gydran yn cael ei anelio wedyn i'r toddiant (ei gynhesu i 1040-1100 gradd a'i ddiffodd yn gyflym).

Gweithrediad estynedig ar dymheredd uchel: Hyd yn oed yn anfwriadol, gall cyfnewidwyr gwres sy'n rhedeg yn barhaus ar dymheredd metel rhwng 600 a 900 gradd breinio'n raddol. Gallai hyn ddigwydd mewn cyfnewidydd nad yw wedi'i oeri'n iawn neu mewn uned adfer gwres gwastraff.

Amlygiad tân: Hyd yn oed am gyfnod byr o amser, gall tân planhigion sy'n cynhesu cyfran o gyfnewidydd deublyg i'r ystod ffurfio sigma arwain at embrittled yn yr ardal yr effeithir arni.

Gwallau gwneuthuriad: Gellir annog Sigma gan driniaeth wres amhriodol yn ystod gweithgynhyrchu, megis oeri swrth o dymheredd anelio.

Y parthau o welds yr effeithir arnynt gan wres, fflansau mwy trwchus a dalennau tiwb yw'r ardaloedd mwyaf agored i niwed. Er bod tiwbiau tenau yn oeri'n gyflymach ac yn llai tebygol o gynhyrchu sigma, maent yn dal i fod yn agored i niwed os yw tymheredd y gwasanaeth yn uchel iawn.

Dangosyddion Mecanyddol a Gweledol
Nid yw embrittlement cyfnod sigma yn effeithio ar ymddangosiad arwyneb y metel. Gall cydran ymddangos yn gwbl normal, heb unrhyw hollt neu afliwiad amlwg, ond gall fod yn hynod o frau. Fodd bynnag, gellir darganfod ei fodolaeth gydag archwiliad a phrofion trylwyr.

Ymddangosiad Arwyneb Torasgwrn
Bydd wyneb hollt dur deublyg brith sigma yn ymddangos yn wych, yn ronynnog, ac yn grisialog heb unrhyw rwygo hydwyth na gwefusau cneifio os bydd cydran yn methu neu'n torri'n bwrpasol. Mae ymddangosiad diflas, ffibrog toriad hydwyth nodweddiadol yn cyferbynnu'n llwyr â hyn. Mae Sigma yn rhoi gwydnwch bar siocled i'r metel; mae ergyd fechan yn ei dorri yn lle ei ystumio.

Profi am Gwydnwch Effaith
Prawf effaith Charpy V-rinc (CVN) yw'r safon aur ar gyfer meintioli breu sigma. Pan fydd yr hydoddiant wedi'i anelio'n iawn, mae gan Duplex 2205 galedwch effaith o 100–200 J ar dymheredd ystafell. Gall y caledwch ostwng i lai nag 20 J ac yn aml i ffigurau sengl pan fo sigma yn bresennol. Mae'r prawf hwn yn cynnig prawf diamwys ar gyfer rhannau bach neu gwponau prawf wedi'u torri o ddalen tiwb.

Dadansoddiad Metallograffig: The Dark Etch Spots
Ar ôl ysgythru, gwelir nodwedd embrittlement cyfnod sigma o dan ficrosgop. Defnyddir adweithydd priodol, fel ysgythru electrolytig mewn asid ocsalaidd 10% neu gyfuniad o HCl a HNO₃ (Aqua Regia) neu KOH (ar gyfer dwplecs), i ysgythru sampl caboledig. Mae Austenit a ferrite yn digwydd fel dau gam ar wahân mewn microstrwythur deublyg nodweddiadol; mae austenite fel arfer yn welw neu wedi'i ysgythru'n ysgafn, tra bod ferrite yn dywyllach. O fewn y grawn ferrite ac ar hyd ffiniau grawn, mae'r cyfnod sigma yn ymddangos fel rhwydwaith tywyll, rhwystredig yn aml neu rwydwaith tebyg i blât. Mae'r gronynnau sigma eu hunain yn ymddangos fel cyfnod amlwg, hynod o dywyll ar chwyddiadau mwy. Darperir adnabyddiaeth gadarnhaol gan y "smotiau ysgythriad tywyll" nodedig neu rwydweithiau tywyll parhaus.

Gellir gwneud copi o'r arwyneb ysgythru ar-safle gan ddefnyddio dyblygiad metallograffig maes (fel y trafodwyd mewn erthyglau blaenorol), sydd wedyn yn cael ei archwilio dan ficrosgop llaw. Gellir dod o hyd i Sigma gan ddefnyddio'r dull annistrywiol hwn (neu ychydig yn ddinistriol) heb dynnu sampl o gyfnewidydd mawr.

Y Dull Canfod Safonol, ASTM A923
Darperir tair techneg gydnabyddedig gan ASTM A923, "Dulliau Prawf Safonol ar gyfer Canfod Cyfnodau Rhyngfetelaidd Niweidiol mewn Dur Di-staen Austenitig / Ferritig," ar gyfer nodi sigma a chyfnodau rhyngfetelaidd eraill (fel chi):

Dull A (prawf etch sodiwm hydrocsid): Defnyddir hydoddiant NaOH 40% wedi'i gynhesu i ysgythru sampl caboledig. Mae adwaith ysgythru tywyll yn dynodi bodolaeth cyfnod sigma neu chi. Mae gan yr arholiad sgrinio hwn ganlyniad llwyddo/methu.

Asesir caledwch effaith gan ddefnyddio Dull B (prawf effaith Charpy). Mae derbyniad yn gofyn am isafswm egni wedi'i amsugno ar gyfartaledd, fel 54 J ar gyfer 2205.

Dull C (Mesur cynnwys ferrite): Pennir y ganran ferrite gan ddefnyddio ferritescope. Mae'r cynnwys ferrite yn cael ei leihau'n fawr gan ffurfio sigma. Mae'r dull hwn, fodd bynnag, yn llai syml ac yn amodol ar ddylanwadau allanol.

Y dull mwyaf ymarferol ar gyfer gwasanaethu maes yw Dull A (prawf ysgythru) ar ardal fach raenus neu ar replica.

Anwrthdroadwyedd: Na Yn-Trwsio Situ
Y casgliad hanfodol ar gyfer peirianwyr planhigion yw na ellir dileu cyfnod sigma o gyfnewidydd gwres mawr, adeiledig trwy driniaeth wres. Rhaid gwresogi'r gydran gyfan i 1040–1100 gradd a'i diffodd yn gyflym (gan ddefnyddio dŵr neu nwy dan bwysedd) er mwyn-hydoddi sigma. Ni all cyfnewidydd mewn-gwasanaeth gyda thiwbiau, gasgedi a phibwaith cysylltiedig gyflawni hyn. Byddai'r bwndeli tiwb mewnol yn ehangu ac yn ystumio hyd yn oed pe bai modd gwresogi'r gragen, a byddai'r oeri cyflym yn arwain at sioc thermol. O ganlyniad, mae angen newid cydran hanfodol (fel tiwblen neu fflans drwchus) cyn gynted ag y caiff embrittlement sigma ei wirio. Yr unig opsiynau ar gyfer bwndeli tiwb yw tynnu ac ailosod.

Felly, yr allwedd i osgoi methiant trychinebus yw canfod. Gallai toriad cyflym ddeillio o sioc thermol neu fecanyddol (fel ymchwydd pwysau, ergyd morthwyl, neu hyd yn oed dirgryniad rheolaidd) os defnyddir cyfnewidydd gwres problemus gyda rhannau brith.

Camau ar gyfer Adnabod Maes Ymarferol
Dylid cyflawni'r camau canlynol mewn hen gyfnewidydd gwres dur di-staen deublyg os amheuir embrittled cyfnod sigma:

Archwiliwch hanes y gwasanaeth i weld a yw'r cyfnewidydd erioed wedi bod yn destun tymereddau uwch na 600 gradd. Archwilio adroddiadau am ddigwyddiadau tân, logiau gweithrediadau, neu amhariadau anarferol ar brosesau. Cofnodion weldio: a gafodd dognau trwchus eu postio-haneliadau datrysiad weldio?

Cynnal mesuriad ferrite nad yw'n ddinistriol. Ar arwyneb tir glân, gall darlleniad ferritescope ddangos cynnwys ferrite is (fel arfer rhwng 40 a 60%; gall sigma ei ollwng i 30%). Ond nid yw hyn yn derfynol ar ei ben ei hun.

Ystyriwch atgynhyrchiad metallograffig. Dull ASTM A923 Defnyddir hydoddiant i lyfnhau, sgleinio, ac ysgythru rhanbarth cyfyngedig (fel wyneb dalen tiwb neu fflans drwchus). Defnyddir chwyddhad 200–500 × i archwilio atgynhyrchiad asetad. Cadarnheir embrittlement gan fodolaeth rhwydweithiau cyfnod sigma du, blociog.

Mynnwch gwpon bach os gallwch chi. Ar gyfer profion effaith Charpy mewn labordy, gellir cymryd bonyn tiwb byr neu ddarn o sgrap o le nad yw'n hanfodol. Dangosir embrittled difrifol gan fesuriad egni trawiad o lai na 20 J ar gyfer 2205 (neu islaw'r fanyleb).

Penderfynwch ar y brys: Dylid amserlennu'r gydran yr effeithir arni i'w hadnewyddu os canfyddir sigma. Yn y cyfamser, dylid tawelu pob ffynhonnell dirgryniad a dylid rhedeg y cyfnewidydd ar lwythi mecanyddol a thermol is.

Mae mesurau ataliol yn cynnwys triniaeth wres briodol a chyfyngiadau gwasanaeth.
Atal embrittled sigma yw’r strategaeth orau i ymdrin ag ef:

Weldiadau deublyg anelio hydoddiant bob amser: Mae angen anelio hydoddiant postio a diffodd cyflym ar gyfer rhannau trwchus (mwy dros 6 mm). Er bod anelio yn fwy diogel, gall cymhwyster dull weldio effeithiol (mewnbwn gwres isel, rheoli tymheredd rhyngffordd) atal sigma ar gyfer adrannau tenau yn aml.

A alternative alloy, such as a nickel-based superalloy, should be taken into consideration if a duplex exchanger is required for a high-temperature application (such as >500 gradd ) am gyfnodau hirach o amser. Osgoi gwasanaeth hirfaith uwchlaw 600 gradd.

Rheoli oeri yn dilyn unrhyw amlygiad gwres: Er mwyn lleihau'r amser a dreulir yn yr ystod 600-900 gradd, dylid oeri'r cyfnewidydd cyn gynted â phosibl (er enghraifft, trwy orlifo â dŵr) os bydd tân neu gynhyrfu thermol.

I gloi
Dim ond triniaeth wres gychwynnol briodol ac osgoi amlygiad estynedig i'w ystod tymheredd ffurfio all atal embrittlement cyfnod sigma, diraddiad anwrthdroadwy a thrychinebus. Mae dirywiad sydyn mewn caledwch effaith, toriad gronynnog llachar, ac ymddangosiad smotiau neu rwydweithiau ysgythriad tywyll mewn dadansoddiad metallograffig yn ddangosyddion o gydrannau cyfnewidydd dur di-staen deublyg embrittlement cyfnod sigma. Darperir gweithdrefnau prawf safonol ar gyfer canfod gan ASTM A923. Ar ôl ei wirio, mae angen disodli'r rhan sydd wedi'i difrodi oherwydd ni ellir ei gosod. Mae gan wres y pŵer i ddadysgrifennu bodolaeth metel; yn achos dur di-staen deublyg, mae'r stori anysgrifenedig hon yn embrittlement sigma. Yr unig amddiffyniadau yn erbyn y gelyn cynhyrchu llechwraidd hwn yw archwiliadau arferol, gwybodaeth am hanes tymheredd y gwasanaeth, a dewis deunyddiau priodol.