डुप्लेक्स 2205 पाइप यांत्रिक गुणों में सुधार में ऊष्मा उपचार की भूमिका

डुप्लेक्स 2205 पाइप यांत्रिक गुणों में सुधार में ऊष्मा उपचार की भूमिका

डुप्लेक्स 2205 (UNS S32205/S31803) अपनी ताकत और संक्षारण प्रतिरोध के उत्कृष्ट संयोजन के लिए प्रसिद्ध है, जो ऑस्टेनाइट और फेराइट चरणों के लगभग बराबर मिश्रण से उत्पन्न होता है। हालाँकि, ये उत्कृष्ट गुण अपरिष्कृत या आकृति दी गई स्थिति में स्वाभाविक नहीं होते हैं ; वे जानबूझकर प्रदान किए जाते हैं एक महत्वपूर्ण और सटीक नियंत्रित विनिर्माण चरण के माध्यम से: विलयन एनीलिंग और क्वेंचिंग।

यह प्रक्रिया केवल एक सुझाव नहीं है; ASTM A790 और ASME SA790 जैसे मानकों में निर्दिष्ट यांत्रिक और संक्षारण प्रतिरोध गुणों को प्राप्त करने के लिए यह एक मौलिक आवश्यकता है।

1. "एस-वर्क्ड" समस्या: ऊष्मा उपचार की आवश्यकता क्यों होती है

डुप्लेक्स 2205 पाइप आमतौर पर गर्म निचोड़न या पिल्जरिंग प्रक्रिया के माध्यम से निर्मित किया जाता है। इन प्रक्रियाओं में उच्च तापमान पर महत्वपूर्ण विरूपण शामिल होता है, जिससे कई समस्याएं उत्पन्न होती हैं:

• अंतरधात्विक प्रावस्थाओं का अवक्षेपण: लगभग 600°C से 1000°C (1112°F से 1832°F) के तापमान सीमा में, हानिकारक द्वितीयक प्रावस्थाएं फेराइट दानों की सीमाओं पर अवक्षिप्त हो सकती हैं। सबसे सामान्य और हानिकारक हैं:

  • सिग्मा प्रावस्था (σ): एक भंगुर, क्रोमियम युक्त प्रावस्था जो टक्कर प्रतिरोध को नष्ट कर देती है और संक्षारण प्रतिरोध को बहुत कम कर देती है।

  • चाई प्रावस्था (χ): एक अन्य भंगुर, अंतरधात्विक प्रावस्था जिसके समान नकारात्मक प्रभाव होते हैं।

  • नाइट्राइड और कार्बाइड: क्रोमियम नाइट्राइड (Cr₂N) या कार्बाइड (M₂₃C₆) के अवक्षेप बन सकते हैं, जो आसपास के मैट्रिक्स से क्रोमियम को समाप्त कर देते हैं और छिद्रीय क्षरण के लिए स्थल प्रदान करते हैं।

• उच्च अवशिष्ट तनाव: यांत्रिक कार्य प्रक्रियाओं के कारण सामग्री के भीतर महत्वपूर्ण आंतरिक (अवशिष्ट) तनाव शेष रह जाते हैं।

• असंतुलित चरण अनुपात: विरूपण आदर्श 50/50 ऑस्टेनाइट-फेराइट संतुलन में बाधा डाल सकता है, जिससे एक चरण की अत्यधिक उपस्थिति हो सकती है, जो इष्टतम गुणों को कमजोर कर देती है।

इस अवस्था में, पाइप का क्षरण प्रतिरोध कम, प्रभाव थरथराहट कम और यांत्रिक गुण अस्थिर होंगे।

2. समाधान: समाधान एनीलिंग और शीतलन

डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील के लिए ऊष्मा उपचार प्रक्रिया ऊपर बताई गई सभी समस्याओं को हल करने के लिए दो-चरणीय क्रिया है।

चरण 1: समाधान एनीलिंग (सोखना)

पाइप को एक ऐसे तापमान तक गर्म किया जाता है जो सभी मिश्र धातु तत्वों को ठोस घोल में लाने और किसी भी हानिकारक अवक्षेप को विघटित करने के लिए पर्याप्त ऊंचाई का होता है। डुप्लेक्स 2205 के लिए, यह सीमा आमतौर पर 1020°C से 1100°C (1868°F से 2012°F) .

• इस तापमान पर:

  • सिग्मा, ची और अन्य चरण सूक्ष्म संरचना में वापस विघटित हो जाते हैं।

  • मिश्र धातु तत्व (Cr, Mo, N, Ni) समरूप रूप से वितरित हो जाते हैं।

  • इन तापमानों पर फेराइट चरण अधिक प्रबल होता है।

चरण 2: त्वरित शीतलन

यह प्रक्रिया का सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा है। पाइप को आमतौर पर पानी द्वारा शीतलन ("पानी का छिड़काव" या शीतलन टैंक) के माध्यम से तेजी से ठंडा किया जाता है, ताकि 600-1000°C की संकटकालीन तापमान सीमा जल्दी से पार की जा सके जहाँ हानिकारक चरण अवक्षिप्त होते हैं।

• त्वरित शीतलन:

  • समरूप, अवक्षेप-मुक्त संरचना को "लॉक" करता है।

  • ठंडा होने के दौरान फेराइट से सही मात्रा में ऑस्टेनाइट पुनः बनने देता है, जिसके परिणामस्वरूप वांछित ~50% ऑस्टेनाइट / ~50% फेराइट प्रावस्था संतुलन .

  • सिग्मा प्रावस्था और क्रोमियम नाइट्राइड के पुनः अवक्षेपण को रोकता है।

3. यह यांत्रिक गुणों को कैसे बेहतर बनाता है

विलयन ऊष्मा उपचार सीधे उन यांत्रिक गुणों को उत्पन्न करता है जो डुप्लेक्स 2205 पाइप को इतना मूल्यवान बनाते हैं।

4. संक्षारण प्रतिरोध का संबंध

जहां यांत्रिक गुणों पर ध्यान केंद्रित किया जाता है, वहीं उन्हें संक्षारण प्रदर्शन से अलग नहीं किया जा सकता। जो अवक्षेप टक्कर प्रतिरोध को नष्ट करते हैं, वही संक्षारण प्रतिरोध को भी नष्ट करते हैं:

• सिग्मा चरण: क्रोमियम और मॉलिब्डेनम युक्त। इनके निर्माण से आसपास के आधात्री से इन महत्वपूर्ण संक्षारण-प्रतिरोधी तत्वों की कमी हो जाती है, जिससे छिद्रीय और दरार संक्षारण के लिए अत्यधिक संवेदनशील एनोडिक स्थल बन जाते हैं।

• क्रोमियम नाइट्राइड (Cr₂N): इसी तरह, अपने आसपास के क्षेत्र से क्रोमियम की कमी करते हैं, जिससे उन क्षेत्रों को आक्रमण के लिए संवेदनशील बना देते हैं।

उचित ताप उपचारित पाइप केवल मजबूत और टिकाऊ ही नहीं होता; बल्कि यह अत्यधिक संक्षारण-प्रतिरोधी भी होता है। गलत तरीके से उपचारित पाइप उन वातावरणों में जल्दी विफल हो जाएगा जिनके लिए यह डिज़ाइन किया गया था।

5. निरीक्षक की भूमिका: उचित ऊष्मा उपचार की पुष्टि करना

आप दृश्य रूप से उचित ऊष्मा उपचार की पुष्टि नहीं कर सकते। पुष्टि निम्नलिखित के माध्यम से की जाती है:

1. मिल टेस्ट सर्टिफिकेट (MTC): प्रमाणपत्र (प्राथमिकतः EN 10204 3.1) को यह पुष्टि करनी चाहिए कि ऊष्मा उपचार चक्र किया गया था। यह सुरक्षा की पहली पंक्ति है।

2. सूक्ष्म विश्लेषण (माइक्रोग्राफिक एनालिसिस): निर्णायक परीक्षण। एक अभिकृत नमूने को सूक्ष्मदर्शी के अंतर्गत निम्नलिखित की जाँच के लिए देखा जाता है:

   • फेज संतुलन: लगभग 50/50 ऑस्टेनाइट-फेराइट अनुपात।

   • अवक्षेपों का अभाव: कण सीमाओं पर सिग्मा चरण या क्रोमियम नाइट्राइड का अभाव।

3. कठोरता परीक्षण: एक त्वरित क्षेत्र परीक्षण। निर्दिष्ट सीमा से बाहर के मान (आमतौर पर HRC 30-32 अधिकतम) अनुचित ऊष्मा उपचार या दूषण का संकेत दे सकते हैं।

4. प्रभाव परीक्षण: महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए अक्सर चार्पी V-नॉच परीक्षण की आवश्यकता होती है जो सीधे कठोरता को मापता है।

निष्कर्ष: अनिवार्य कदम

डुप्लेक्स 2205 पाइप के लिए ऊष्मा उपचार एक वैकल्पिक "अतिरिक्त" नहीं है; यह है परिभाषित करने वाला निर्माण कदम जो धातु के एक कार्यशील टुकड़े को उच्च-प्रदर्शन इंजीनियरिंग सामग्री में बदल देता है।

• निर्माताओं के लिए: इसमें समय, तापमान और ठंडा करने की दर का सटीक नियंत्रण आवश्यक है। विचलन पाइप के पूरे बैच को खराब कर सकते हैं।

• खरीदारों और इंजीनियरों के लिए: प्रमाणित MTRs के माध्यम से और आवश्यकता पड़ने पर तीसरे पक्ष के निरीक्षण के माध्यम से उचित ऊष्मा उपचार के निर्दिष्टीकरण और सत्यापन करना महत्वपूर्ण है ताकि सुनिश्चित किया जा सके कि आपके द्वारा स्थापित पाइपिंग प्रणाली अपने वादित यांत्रिक प्रदर्शन और दीर्घायु को प्रदान करेगी।

उस प्रतिष्ठित मिल से पाइप में निवेश करना जो इस प्रक्रिया को कठोरता से नियंत्रित करती है, यह सुनिश्चित करने का एकमात्र तरीका है कि आपको डुप्लेक्स 2205 का वास्तविक मूल्य प्राप्त हो।