डुप्लेक्स स्टील में सिग्मा फेज भंगुरता से बचना: ऊष्म उपचार के लिए महत्वपूर्ण समय-तापमान सीमा

डुप्लेक्स स्टील में सिग्मा फेज भंगुरता से बचना: ऊष्म उपचार के लिए महत्वपूर्ण समय-तापमान सीमा

डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स, जो अपनी उत्कृष्ट शक्ति और संक्षारण प्रतिरोध के संयोजन के लिए प्रसिद्ध हैं, रसायन प्रसंस्करण, तेल और गैस, और समुद्री उद्योगों में होने वाले मांग वाले अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण हैं। हालांकि, इनकी सूक्ष्म संरचनात्मक स्थिरता निश्चित नहीं है। ऊष्म उपचार के दौरान एक प्रमुख खतरा सिग्मा चरण का निर्माण है, जो एक भंगुर इंटरमेटैलिक यौगिक है जो यांत्रिक गुणों और संक्षारण प्रतिरोध को घातक रूप से कम कर सकता है। इसके निर्माण के लिए महत्वपूर्ण समय-तापमान सीमाओं को समझना और उनसे बचना केवल एक तकनीकी विवरण नहीं है - यह घटक अखंडता और सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है।

यह मार्गदर्शिका डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स के ऊष्म उपचार के दौरान सिग्मा चरण के भंगुरता से बचने के लिए एक व्यावहारिक, क्रियान्वित ढांचा प्रदान करती है।

सिग्मा चरण समस्या: इसका महत्व क्यों है

सिग्मा (σ) फेज एक कठोर, भंगुर यौगिक है जो क्रोमियम और मोलिब्डेनम से समृद्ध होता है। इसके निर्माण से इन महत्वपूर्ण मिश्र धातु तत्वों से घिरा हुआ आसमान बना लेता है, जिससे स्टील की स्वाभाविक जंग प्रतिरोध क्षमता कमजोर हो जाती है। यांत्रिक रूप से, सिग्मा फेज़ का भी छोटा सा आयतन भी प्रभाव थरथराहट और लचीलेपन को बहुत कम कर सकता है।

सिग्मा फेज द्वारा भंगुरता के परिणाम बहुत गंभीर होते हैं:

• आपदा भरा विफलता उपकरण: भार या झटके के अधीन टूट सकते हैं।

• अकाल प्राप्त जंग क्षरणशील वातावरण में पाइप, पात्र या जोड़ों की विफलता।

• महंगे खराब उत्पाद पूरे ऊष्मा उपचारित बैच को फेंकना या दोबारा काम करना पड़ सकता है।

खतरे की सीमा: जहां खतरा है

सिग्मा फेज तुरंत या सभी तापमानों पर नहीं बनता है। यह एक बहुत विशिष्ट न्यूक्लिएशन और वृद्धि सीमा रखता है, आमतौर पर बीच में लगभग 600°C और 1000°C (1112°F - 1832°F) । इस सीमा के भीतर जोखिम एकसमान नहीं होता है।

• शिखर निर्माण सीमा : सबसे तेज़ निर्माण 750°C और 950°C (1382°F - 1742°F) के बीच होता है । समय-तापमान-रूपांतरण (TTT) आरेख की इस "नाक" के भीतर उच्चतम खतरनाक स्थिति होती है।

• समय निर्भरता : निर्माण विसरण नियंत्रित होता है, इसका अर्थ है कि यह दोनों समय और तापमान निर्भर है। उच्च तापमान पर कम समय तक रहना कम खतरनाक हो सकता है, जबकि महत्वपूर्ण सीमा के भीतर कम तापमान पर लंबे समय तक रहना अधिक खतरनाक हो सकता है।

सुरक्षित ऊष्मा उपचार के लिए व्यावहारिक दिशानिर्देश

सिग्मा चरण से बचने की प्राथमिक विधि ऊष्म उपचार मापदंडों के कठोर नियंत्रण के माध्यम से है, जिसका सार्वभौमिक पहला कदम है समाधान अन्ने .

1. सॉल्यूशन एनीलिंग: आवश्यक रीसेट

यह प्रक्रिया पिछले निर्माण (उदाहरण के लिए, वेल्डिंग, हॉट वर्किंग) के दौरान बने किसी भी द्वितीयक चरणों (जैसे सिग्मा) को घोल देती है और 50/50 ऑस्टेनाइट-फेराइट सूक्ष्म संरचना के संतुलित रूप को पुनः स्थापित करती है।

• तापमान उचित तापमान तक गर्म करें जो सभी द्वितीयक चरणों को घोलने के लिए पर्याप्त हो, आमतौर पर 1020°C से 1100°C (1868°F - 2012°F) मानक 2205 डुप्लेक्स स्टील के लिए। वास्तविक तापमान विशिष्ट ग्रेड और रसायन विज्ञान पर निर्भर करता है।

• सोमकाल टाइम तापमान पर इतने समय तक रखें कि सजातीय, अवक्षेपण-मुक्त सूक्ष्म संरचना प्राप्त हो सके। यह आमतौर पर मोटाई के प्रति इंच के लिए 15 मिनट से 1 घंटा तक होता है .

• शीतलन यह सबसे महत्वपूर्ण कदम है। सामग्री को सिग्मा चरण निर्माण विंडो से ठंडा किया जाना चाहिए (600°C से नीचे) ताकि पुनः अवक्षेपण न हो। तेजी से सिग्मा चरण निर्माण विंडो से ठंडा किया जाना चाहिए (600°C से नीचे) ताकि पुनः अवक्षेपण न हो।

  • विधि : जल शमन किसी भी महत्वपूर्ण आकार के भागों के लिए सबसे प्रभावी और अनुशंसित विधि है। पतले भागों के लिए, बलपूर्वक वायु शमन पर्याप्त हो सकता है।

2. महत्वपूर्ण तापमान सीमा में पुन: प्रवेश से बचना

विलयन एनीलिंग के बाद, किसी भी अनुवर्ती ऊष्मीय प्रक्रिया को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाना चाहिए।

• तनाव मुक्ति : कार्बन इस्पात के लिए मानक तनाव मुक्ति उपचार (~600-650 डिग्री सेल्सियस) सीधे सिग्मा चरण निर्माण सीमा में आते हैं और डुप्लेक्स इस्पात के लिए उपयुक्त नहीं हैं । यदि तनाव मुक्ति पूर्णतया आवश्यक है, तो उच्च तापमान वाली विधि का उपयोग करें जो महत्वपूर्ण सीमा से तेजी से गर्म कर इसके ऊपर के तापमान (उदाहरण के लिए, ~1050 डिग्री सेल्सियस) तक पहुंचाए, बहुत कम समय के लिए रखे और पुन: शमित करे। यह एक विशेष प्रक्रिया है।

• वेल्डिंग और हॉट वर्क : ये प्रक्रियाएं स्थानीयकृत ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र (HAZ) का निर्माण करती हैं जो अनिवार्य रूप से संकट के तापमान परिसर से गुजरती हैं। कुंजी ऊष्मा निविष्टि और इंटरपास तापमान (2205 के लिए अधिकतम ~100°C / 212°F) को नियंत्रित करना है, ताकि खतरनाक सीमा में बिताए गए समय को न्यूनतम किया जा सके। अक्सर पोस्ट-वेल्ड सूक्ष्म संरचना का मूल्यांकन आवश्यक होता है।

पता लगाना और उपचार: जांच और ठीक करने का तरीका

• पता लगाना :

  • आघात परीक्षण : कठोरता हानि का सीधा माप। असफल प्रभाव परीक्षण भंगुरता का एक मजबूत संकेतक है।

  • धातुकथा : सबसे सामान्य विधि। एक नमूने को पॉलिश किया जाता है और सूक्ष्म संरचना को उजागर करने के लिए एचिंग किया जाता है। सिग्मा चरण फेराइट-ऑस्टेनाइट सीमाओं पर उज्ज्वल, ब्लॉकी द्वीप के रूप में दिखाई देता है (उदाहरण सूक्ष्म चित्र देखें)।

  • इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षण : DL-EPR (डबल लूप इलेक्ट्रोकेमिकल पोटेंशियोकाइनेटिक रिएक्टिवेशन) जैसी तकनीकें सिग्मा चरण के कारण क्रोमियम-निर्धन क्षेत्रों का पता लगा सकती हैं।

• उपचार :

  • अगर सिग्मा चरण का पता चला है, तो एकमात्र विश्वसनीय उपाय पूर्ण समाधान एनीलिंग ऊष्मा उपचार करना है तेजी से क्वेंचिंग के साथ।

  • नोट : एक बार निर्मित हो जाने पर, सिग्मा चरण को घोलना मुश्किल होता है। समाधान एनीलिंग उचित उच्च तापमान पर पर्याप्त भिगोने के समय के साथ किया जाना चाहिए।

ऑपरेटर्स और इंजीनियरों के लिए मुख्य बातें

1. विंडो को जानें : महत्वपूर्ण सीमा को याद करें 600-1000°C (1112-1832°F) । इस सीमा में धातु को रखने वाले किसी भी संचालन को उच्च जोखिम वाला मानें।

2. ठंडा करें, धीमी ठंडक न दें : किसी भी उच्च तापमान प्रक्रिया के बाद जल शमन के द्वारा निर्माण विंडो को त्वरित रूप से पार करना। भागों को भट्टी या बेंच पर वायु द्वारा ठंडा न होने दें।

3. अनुचित तनाव मुक्ति से बचें कार्बन स्टील के लिए डिज़ाइन किए गए निम्न-तापमान तनाव मुक्ति प्रक्रियाओं का उपयोग न करें।

4. सत्यापित करें और पात्रता प्रमाणित करें यांत्रिक परीक्षण (विशेष रूप से प्रभाव टूटना प्रतिरोध) और सूक्ष्म संरचनात्मक विश्लेषण का उपयोग करके अपनी ऊष्मा उपचार प्रक्रियाओं की पात्रता प्रमाणित करें। समय-समय पर दुकान की प्रथाओं का लेखा परीक्षण करें।

समय और तापमान को कड़ाई से नियंत्रित करके और टीटीटी आरेख में रूपरेखित महत्वपूर्ण समय सीमा का पालन करके, निर्माता अमानवीय और खतरनाक सिग्मा चरण के भंगुरता के जोखिमों से विश्वसनीय रूप से बच सकते हैं, जिससे डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील घटकों के उत्कृष्ट प्रदर्शन की गारंटी मिलती है।