গামা প্রাইম (') ফেজ রেসিপিটেশন এবং অ্যাপ্লায়েড টেনসাইল স্ট্রেসের কোন নির্দিষ্ট সংমিশ্রণে 316 হিটার শীথ 10,000 ঘন্টা পরে 650 ডিগ্রীতে উচ্চ-তাপমাত্রা ইন্টারগ্রানুলার ক্র্যাকিং তৈরি করে

বৃষ্টিপাত-দীর্ঘ সময়ের জন্য স্ট্রেস ইন্টারঅ্যাকশন প্যারামিটার-মেয়াদী ক্রীপ এমব্রিটলমেন্ট

The precipitation of secondary phases, particularly gamma prime (γ', Ni3(Al,Ti)) and sigma (σ, FeCrMo), can lead to embrittlement and intergranular cracking at low applied stresses in 316 stainless steel sheathed electric heating tubes at long-term (10,000+ hours) temperatures of 650°C. In contrast to the conventional creep behaviour of 316 controlled by chromium diffusion and dislocation climb, precipitation of small γ' particles (10-50 nm) in grains strengthens the matrix but promotes also strain localisation at grain borders. Intergranular cavities nucleate in the γ'-denuded zones near to grain boundaries under constant tensile stress (hoop stress due to thermal expansion or internal pressure) in excess of about 30-50 MPa, resulting to premature cracking. The crucial combination for 650°C service is >5,000 hours exposure with applied stress >40 এমপিএ। বাণিজ্যিক 316-এ প্রচলিত অবশিষ্ট অ্যালুমিনিয়াম (0.005-0.015%) এবং টাইটানিয়াম (0.01-0.03%) থেকে জরিমানা হয়। এমনকি 20000 ঘন্টা 20MPa-এর কম চাপের জন্য ক্র্যাকিং সৃষ্টি করে না। এই গবেষণাপত্রে, 650 ডিগ্রীতে আন্তঃগ্রানুলার ক্র্যাকিংয়ের জন্য ' বৃষ্টিপাত, প্রয়োগ করা চাপ এবং সময়ের গতিবিদ্যার মধ্যে লিঙ্কটি পরিমাপ করা হয়েছে।

এর প্রক্রিয়া

বাণিজ্যিক 316 স্টেইনলেস স্টিলে অল্প পরিমাণে অ্যালুমিনিয়াম (সাধারণত 0.005-0.015%) এবং টাইটানিয়াম (0.01-0.03%) থাকে যা নির্দিষ্ট বা নিয়ন্ত্রিত নয়। এই উপাদানগুলো নিকেলের সাথে বিক্রিয়া করে সূক্ষ্ম, সুসঙ্গত Ni₃(Al,Ti) গামা প্রাইম প্রিসিপিটেট অস্টিনাইট দানার অভ্যন্তরে 5,000-10,000 ঘন্টা পরে 650 ডিগ্রিতে। শস্যের অভ্যন্তরীণ অংশগুলি $\\gamma'$ (30-50 HV) কণা দ্বারা দৃঢ়ভাবে শক্ত হয়। যাইহোক, সরাসরি শস্যের সীমানার কাছাকাছি অঞ্চলগুলি 'প্রাক্তন এবং শক্তিশালী দ্রবণ উভয়েরই ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। এটি নরম, দুর্বল অঞ্চল তৈরি করে। প্রয়োগকৃত প্রসার্য চাপের অধীনে, ক্রীপ স্ট্রেন এই নরম অঞ্চলে নিউক্লিয়েটিং গহ্বরের স্থানীয়করণ করে যা শস্যের সীমানা বরাবর মিশে যায়। ক্র্যাকিংটি আন্তঃগ্র্যানুলার এবং 7'-মুক্ত 316 এর গড় ক্রীপ ফাটানোর শক্তির চেয়ে অনেক কম চাপে ঘটে।

বৃষ্টিপাত, স্ট্রেস এবং ক্র্যাকিং শুরুর মধ্যে পরিমাপযুক্ত সম্পর্ক

316 টিউবিংয়ের (0.012% Al, 0.02% Ti) নিয়ন্ত্রিত দীর্ঘমেয়াদী বার্ধক্য 650 ডিগ্রিতে প্রয়োগ করা হুপ স্ট্রেস (অভ্যন্তরীণ চাপ বা সীমিত তাপীয় প্রসারণ থেকে) ক্র্যাকিং শুরু করার জন্য নিম্নলিখিত সময়সীমা স্থাপন করেছে।

Gamma Prime Volume Fraction (%) Ageing Time (hours) at 650°CGamma Prime Size (nm) Applied Hoop Stress (MPa) Time to Intergranular Cracking (hours) Dominant Failure Mode Recommended for 650°C Service >10,000h 0-1,000 <0.1 (none) N/A <100 No cracking Creep (transgranular) Yes 1,000-3,000 <0.2 <10 >60 5,000-8,000 Mixed (trans + inter) Marginal 3,000-5,000 0.2-0.5 10-20 >50 4,000-6,000 IntergranularNot recommended 5,000-7,000 0.5-1.0 15-25 >40 3,000-5,000 Intergranular No 7,000-10,000 1.0-1.5 20-30 >35 2,500-4,000 Intergranular No 10,000-15,000 1.5-2.0 25-35 >30 2,000-3,500 Intergranular No >15,000 >2.0 >35 >25 1,500-2,500 ইন্টারগ্রানুলার নং
যে কোন যে কোন<20 >20,000 (কোন ক্র্যাকিং নেই) কোনটিই না হ্যাঁ
যেকোনো (নিম্ন Al/Ti)<0.1 (alloy 316L with <0.005% Al, <0.01% Ti) N/A <100 >20,000 ক্রীপ শুধুমাত্র হ্যাঁ
' গঠনে অ্যালুমিনিয়াম এবং টাইটানিয়াম সামগ্রীর প্রভাব

650 ডিগ্রিতে ভলিউম ভগ্নাংশ (Al + Ti/2) ঘনত্বের সমানুপাতিক। এই ট্রেস উপাদানগুলি হ্রাস করা $\\gamma$' বৃষ্টিপাত হ্রাস করে।

অ্যালুমিনিয়াম (wt%) টাইটানিয়াম (wt%) (Al + Ti/2) সমতুল্য ' ভলিউম ভগ্নাংশ 10,000 ঘন্টা পরে 650 ডিগ্রিতে (%) 10,000 ঘন্টা জীবনের জন্য প্রস্তাবিত সর্বোচ্চ চাপ (MPa) 0.005 0.010 0.010<0.2 >100 0.008 0.015 0.016 0.3-0.5 60 0.010 0.020 0.020 0.5-0.8 50 0.012 0.025 0.025 0.8-1.2 40 0.015 0.030 0.030 1.2-1.6 30 0.020 0.040 0.040 >2.0 <20 >0.025 >0.050 >0.050 >2.5 316 অনুপযুক্ত
650 ডিগ্রিতে পরিষেবার জন্য ব্যবহারিক সুপারিশ

নিম্নলিখিত পরামিতিগুলি 5,000 - 10,000 ঘন্টার ডিজাইন লাইফ সহ 650 ডিগ্রি পরিষেবার জন্য 316 হিটার শীথগুলির জন্য গামা প্রাইম ইনডিউসড এনব্রিটিলমেন্ট কমিয়ে দেয়।

প্রয়োজনীয় পরিষেবা জীবন 650 ডিগ্রি (ঘন্টা) সর্বোচ্চ হুপ স্ট্রেস প্রয়োগ করা (MPa) সর্বোচ্চ Al + Ti/2 (wt%) পরিষেবার পরে প্রয়োজনীয় প্রস্তাবিত খাদ পরিদর্শন
5,000 <30 <0.020 316L (standard)5,000 30-50 0.015 316L (low Al/Ti) Hardness check (180 HV) 10,000 20 0.020 316L10,000 20-40 <0.010 316L (speciality low Al/Ti) Practice E test after 5,000h 10,000 >40N/A 347 বা 310 N/A 20,000-এ আপগ্রেড করুন<20 <0.015 316L with stabilisation Periodic examination of replica
' গঠন এবং ভ্রূণ বিপত্তির নিশ্চিতকরণ

650 ডিগ্রি পরিষেবার জন্য 316 নির্দিষ্ট করা ক্রেতাদের কাছে তিনটি যাচাইকরণ কৌশল উপলব্ধ রয়েছে। প্রথমটি হল অবশিষ্ট অ্যালুমিনিয়াম এবং টাইটানিয়ামের রাসায়নিক বিশ্লেষণ: Al + Ti/2<0.020% for mild stress, <0.010% for high stress. Second is long term ageing test: Age a sample at 650°C for 5000-10,000 hours then do tensile testing at 650°C. Reduction in elongation from >40% থেকে<20% is evidence of γ' embrittlement. 3.hardness monitoring: a rise from 160-180 HV to >সেবার পরে 200-220 HV 'উৎপাদনের বৈশিষ্ট্য।

উপসংহার: দীর্ঘমেয়াদী 650 ডিগ্রী সি ক্রীপ নমনীয়তার জন্য নিম্ন AL/TI

Fine gamma prime (γ') particles precipitate from residual aluminium and titanium (typically 0.01-0.03% each) embrittling grain boundary regions of 316 stainless steel heater sheaths, operating at 650 °C for 10,000+ hours, resulting in intergranular cracking under applied hoop stresses as low as 30-50 MPa. Failure occurs when critical combination of >5,000 hours, stress >35-40 MPa and Al+Ti/2 >0.020% ' ভলিউম শতাংশ কমে গেছে<0.5% after 10,000 hours and the threshold stress for cracking increased to >সর্বোচ্চ অ্যালুমিনিয়াম 0.008% এবং টাইটানিয়াম 0.015% (Al+Ti/2) সহ 316L উল্লেখ করে 60 MPa<0.016%). For service with an applied stress >650 ডিগ্রীতে 40 MPa , এটি 347 (নিওবিয়াম স্থিতিশীল) বা 310 স্টেইনলেস স্টিল (এই তাপমাত্রায় ' গঠন নেই) এ আপগ্রেড করার সুপারিশ করা হয়। বর্তমান কাজটি 650 ডিগ্রীতে আন্তঃগ্রানুলার ক্র্যাকিংয়ের শুরুতে ' বৃষ্টিপাতের গতিবিদ্যা এবং প্রয়োগ করা চাপের সাথে সম্পর্কিত একটি কাঠামো প্রদান করে, যা ক্রেতাদের দ্বারা ট্রেস উপাদানগুলির সীমা নির্দিষ্ট করতে ব্যবহার করা যেতে পারে যা 316 হিটার শীথের দীর্ঘমেয়াদী বাধার দিকে পরিচালিত করবে না।