কেন 316 স্টেইনলেস স্টীল হিটার শিথ টিউবিং এন্ড ক্যাপ ক্লোজার ঢালাইয়ের সময় ওয়েল্ড হট ক্র্যাকিং সংবেদনশীলতা নিয়ন্ত্রণ করে ফেরাইট সামগ্রীর শতাংশ

সলিডিফিকেশন ক্র্যাকিং প্রতিরোধে ডেল্টা ফেরাইটের ভূমিকা

316 স্টেইনলেস স্টিলের চাদরযুক্ত বৈদ্যুতিক হিটিং টিউবের ক্ষেত্রে, রেজিস্ট্যান্স ওয়্যার এবং ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড লাগানোর পরে টিউবটি বন্ধ করার জন্য শেষ ক্যাপের ওয়েল্ডিং অপারেশনের জন্য একটি ধাতব অবস্থার প্রয়োজন হয় যা ওয়েল্ড পুলের দৃঢ়করণের সময় গরম ক্র্যাকিং প্রতিরোধী। 316 বেস মেটাল এবং ওয়েল্ড মেটালে ডেল্টা ফেরাইটের শতাংশ, সাধারণত 0% (পুরোপুরি অস্টেনিটিক) থেকে 10% (ডুপ্লেক্স-কাঠামোর মতো), ওয়েল্ড গরম ক্র্যাকিং সংবেদনশীলতা নিয়ন্ত্রণকারী একক সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ফ্যাক্টর। সম্পূর্ণ অস্টেনিটিক 316 (ফেরাইট <2 %) মোটা কলামার দানার সাথে শক্ত হয় যা শস্যের সীমানায় নিম্ন গলনাঙ্কের অমেধ্য (ফসফরাস, সালফার, সিলিকন) আটকে রাখে যেখানে তারা তরল ফিল্ম তৈরি করে যা তাপীয় সংকোচনের চাপে ফাটল ধরে। 3-8% ডেল্টা ফেরাইট সমন্বিত ওয়েল্ড মেটালকে ডুপ্লেক্স মোডে (ফেরাইট-অস্টেনাইট) শক্ত করা হয় যাতে শস্যের সীমানাগুলির একটি সূক্ষ্ম অত্যাচারী নেটওয়ার্ক তৈরি করা হয় যা অমেধ্য বিতরণ করে এবং ভাঙা ছাড়াই সংকোচনের স্ট্রেনগুলিকে মিটমাট করে। এই কাগজটি ফেরাইট সামগ্রী, শেষ ক্যাপ সীল অখণ্ডতা এবং ওয়েল্ড ক্র্যাকিং হারের মধ্যে পারস্পরিক সম্পর্ক মূল্যায়ন করে এবং হিটার ওয়েল্ডিং অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য স্পেসিফিকেশন সীমা প্রদান করে।

ফেরাইটের মেকানিজম-প্ররোচিত ফাটল প্রতিরোধ

যখন 316 স্টেইনলেস স্টীল ঢালাই ধাতু দৃঢ় হয়, তখন তরল থেকে তৈরি হওয়ার প্রথম পর্যায়টি হল ডেল্টা ফেরাইট (বডি-কেন্দ্রিক ঘনক) অস্টেনাইট (ফেস-কেন্দ্রিক ঘনক) এর পরিবর্তে, কারণ ফেরাইটের একটি উচ্চতর দৃঢ়তা তাপমাত্রা থাকে। ঠাণ্ডা হলে, ফেরাইটের বৃহত্তর অংশ একটি কঠিন অবস্থার প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে অস্টেনাইটে পরিবর্তিত হয় যদিও পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায় অল্প পরিমাণে ফেরাইট (সাধারণত 3-10%) উপস্থিত থাকে। এই ধরে রাখা ফেরাইটের ফ্র্যাকচার প্রতিরোধের দুটি কাজ রয়েছে। প্রথমত, ফসফরাস এবং সালফারের মতো দূষিত পদার্থগুলির জন্য ফেরাইটের যথেষ্ট পরিমাণে উচ্চ দ্রবণীয়তা রয়েছে (অস্টেনাইটের চেয়ে 10 গুণ বেশি)। এই অমেধ্যগুলি অস্টেনাইট শস্যের সীমানায় ঘনীভূত হয় না তবে ফেরাইট পর্যায়ে ঘনীভূত হয় যার ফলে তরল ফিল্মগুলি সরানো হয় যা দৃঢ়ীকরণ ফাটল সৃষ্টি করে। দ্বিতীয়ত, ফেরাইট-অস্টেনাইট ইন্টারফেসের একটি অস্টেনাইট-অস্টেনাইট শস্যের সীমানার চেয়ে আরও কঠিন কাঠামো রয়েছে এবং এটি ফাটল বিস্তারকে বাধা দেয়। 316 বেস মেটালের জন্য, ফেরাইট উপাদান হল খাদের সংমিশ্রণের একটি ফাংশন, বিশেষ করে ক্রোমিয়াম এবং নিকেল সমতুল্য যা শ্যাফলার বা ডিলং ডায়াগ্রাম থেকে অনুমান করা হয়েছে। প্রায় 20টি ক্রোমিয়াম সমতুল্য (Cr + Mo + 1.5×Si) এবং প্রায় 12টি নিকেল সমতুল্য (Ni + 30×C + 0.5×Mn) সহ একটি কম্পোজিশন 4-8% এর একটি ফেরাইট সামগ্রী দেয়, যা ওয়েল্ডেবিলিটির জন্য উপযুক্ত। ক্রোমিয়ামের সাপেক্ষে যদি নিকেলের সমতুল্য অত্যধিক বেশি হয়, তাহলে ঢালাই সম্পূর্ণরূপে অস্টেনিটিক (2% এর নিচে ফেরাইট) হিসাবে শক্ত হয় এবং খুব ফাটল-সংবেদনশীল।

ওয়েল্ড ক্র্যাকিং রেট এবং ফেরাইট সামগ্রীর মধ্যে পরিমাপযুক্ত সম্পর্ক

হিটার এন্ড ক্যাপ ক্লোজারের জন্য 316 টিউবিং এর উপর নিয়ন্ত্রিত ওয়েল্ডিং স্টাডিজ (স্বয়ংক্রিয় GTAW, কোন ফিলার মেটাল, হিট ইনপুট 0.5-1.0 kJ/mm) ফেরাইট কন্টেন্ট এবং ফ্র্যাকচারের ঘটনাগুলির মধ্যে একটি স্পষ্ট বিপরীত সংযোগ নির্দেশ করে। 2% (সম্পূর্ণভাবে অস্টেনিটিক) এর নিচে একটি ফেরাইট কম্পোজিশন সহ টিউবিং এর গরম ক্র্যাকিং রেট 30%-এর বেশি - তিনটির মধ্যে প্রায় একটি ঢালাই 10× ম্যাগনিফিকেশনে স্পষ্ট ফাটল প্রকাশ করে। ফেরাইটের জন্য 2-3%, ক্র্যাকিং 10-15% এ নেমে আসে। 3-5 %. 5-8% ফেরাইট পরিমাণে ক্র্যাকিং পরিমাণ 2-5% এ কমে যায় এবং 1% এর নিচে ফেরাইটের ক্র্যাকিং হয়। 8% এর উপরে ফেরাইট এখনও সামান্য ক্র্যাকিং দেয় তবে জোড় ধাতুটি চৌম্বক হয়ে যায় এবং ফেরাইট পর্বের নির্বাচনী আক্রমণের কারণে বিশেষ পরিস্থিতিতে দুর্বল ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা দেখাতে পারে। হিটার এন্ড ক্যাপ ঢালাইয়ের সম্ভাব্য লক্ষ্য হল ওয়েল্ড মেটালে 4-8% ফেরাইট। এটির জন্য প্রায়শই 3-6% ফেরাইট সহ বেস মেটাল প্রয়োজন কারণ বেস মেটালকে ওয়েল্ড পুলে (স্বয়ংক্রিয় ঢালাই) তরল করা হলে ওয়েল্ড মেটাল ফেরাইট বেস মেটাল ফেরাইট থেকে সামান্য কম হয়। নীচের সারণী বেস মেটাল ফেরাইট বিষয়বস্তু, ওয়েল্ড মেটাল ফেরাইট সামগ্রী এবং গরম ক্র্যাকিং ঘটনা এবং প্রস্তাবিত অ্যাপ্লিকেশনের মধ্যে লিঙ্কের সংক্ষিপ্তসার করে।

বেস মেটাল ফেরাইট কন্টেন্ট (%) ওয়েল্ড মেটাল ফেরাইট কন্টেন্ট (%) (অটোজেনাস GTAW) হট ক্র্যাকিং ইনসিডেন্স (%, 10x এ দৃশ্যমান) শেষ ক্যাপ সিল ইন্টিগ্রিটি হিটার সার্ভিসের জন্য প্রস্তাবিত<1 <1 >40খুব খারাপ (উচ্চ ফুটো হার)কোন পরিষেবার জন্য উপযুক্ত নয়
1-2 1-2 20-35 খারাপ (প্রায়শই ফুটো হয়)শুষ্ক, অ-চাপযুক্ত অ্যাপ্লিকেশনের জন্য
2-3 2-3 10-15 প্রান্তিক (100% পরিদর্শন প্রয়োজন) জল, নিম্নচাপ, ক্লোরাইড নেই
3-4 2.5-3.5 5-10 সাধারণ শিল্প, মাঝারি চাপ ব্যবহার করে রঞ্জক অনুপ্রবেশকারী পরিদর্শন সহ গ্রহণযোগ্য
4-6 3-5 2-5 ভাল (নিম্ন ফুটো হার) সর্বাধিক জল গরম করা 6-8 5-7<1 Excellent (extremely high reliability) Pressurised systems, chlorides, thermal cycling
8-12 7-10 <1 Excellent (although ferrite may be subject to selective corrosion) Acceptable but ferrite attack in acids to be watched 
316 টিউবিং এবং ওয়েল্ডে ফেরাইট সামগ্রী পরিমাপ

For buyers specifying 316 sheathed heaters, three methods confirm ferrite content in the base metal and weld metal. The first one is the magnetic induction measurement via ferritescope. Ferrite is ferromagnetic, austenite is not magnetic. A calibrated ferritescope provides direct ferrite percentage readings on the tube surface and across welds. For base metal, values under 2% indicate totally austenitic material with bad weldability. The second method is microstructure examination after etching with modified Murakami's reagent (potassium ferrocyanide + potassium hydroxide), which stains ferrite dark blue or brown while leaving austenite unaffected. The ferrite fraction is estimated by point count or image analysis according to ASTM E562. The third way is to use chemical analysis to determine the chromium and nickel equivalents and then use the DeLong diagram to forecast the amount of ferrite. For 316 a typical ferrite range is 3-7 %, but some heats (particularly high nickel heats, >13% Ni) 2% এর নিচে হতে পারে। জটিল ঢালাই অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, ক্রেতাদের প্রতিটি টিউবিংয়ের তাপের জন্য মিল সার্টিফিকেটের ফেরাইট সামগ্রীর সার্টিফিকেশন প্রয়োজন।

ঢালাই ferrite বিষয়বস্তু উপর ফিলার ধাতু প্রভাব

যে ক্ষেত্রে হিটারের শেষ ক্যাপগুলি ফিলার মেটাল দিয়ে ঢালাই করা হয় (ছোট ব্যাসের হিটার শীথগুলির জন্য বিরল তবে বড় ফ্ল্যাঞ্জযুক্ত অ্যাসেম্বলিগুলির জন্য সাধারণ) ফিলার ধাতুর সংমিশ্রণ বেস ধাতু থেকে স্বাধীনভাবে ওয়েল্ড মেটালের ফেরাইট সামগ্রী নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। লো ফেরাইট (৩% এর নিচে) 316 বেস মেটালের জন্য 308L ফিলার মেটাল (উচ্চ ক্রোমিয়াম- থেকে-নিকেল অনুপাত) ব্যবহার করে 5-10% ফেরাইট দিয়ে একটি ওয়েল্ড তৈরি করে ফ্র্যাকচার সংবেদনশীলতা সংশোধন করা যেতে পারে। 316L বেস মেটাল সহ, 316L ফিলার মেটাল সাধারণত 4-8% ফেরাইটে পরিণত হয়। এই ধরনের উপাদান ঢালাই হিটার বন্ধ করার জন্য ব্যবহার করা উচিত নয়। বেস ধাতু সম্পূর্ণরূপে অস্টেনিটিক (যেমন. 310 স্টেইনলেস স্টীল বা কিছু উচ্চ নিকেল 316 তাপমাত্রা) সম্পূর্ণ ফাটল হওয়ার ঝুঁকি এড়াতে কোনও ফিলার মেটাল ব্যবহার করতে পারে না। যাচাইকৃত 4-8% বেস মেটাল ফেরাইট সামগ্রী সহ টিউবিংয়ের প্রাপ্যতা ফিলার মেটালের প্রয়োজনীয়তা দূর করে এবং হিটার প্রস্তুতকারকদের জন্য জোড়ের সামঞ্জস্য নিশ্চিত করে।

হিটার এন্ড ক্যাপ ওয়েল্ডে হট ক্র্যাকিংয়ের ক্ষেত্রের লক্ষণ

অভ্যন্তরীণ ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড পাউডার পরিষেবাতে থাকা হিটারগুলির জন্য একটি ফ্র্যাকচারড এন্ড ক্যাপ ওয়েল্ডে অস্থায়ীভাবে ছোট ফাঁকগুলি সিল করতে পারে, তাই এটি অবিলম্বে ফুটো নাও হতে পারে। তিনটি ক্ষেত্রের চিহ্ন তবুও জোড় ফাটল বোঝায়। প্রথমটি হল সময়ের সাথে সাথে বৈদ্যুতিক নিরোধক প্রতিরোধের ক্রমাগত হ্রাস, কারণ আর্দ্রতা মাইক্রোক্র্যাকের মধ্য দিয়ে প্রবেশ করে এবং MgO কে ভিজিয়ে দেয়। দ্বিতীয়টি হল ঢালাই অঞ্চলের আশেপাশে একটি দৃশ্যমান দাগ বা ক্ষয় ফলাফল যখন হিটারটি ব্যবহার করা হয় না। তৃতীয়টি হল গরম করার সময় (গ্যাস-ভরা হিটারের জন্য) বা গ্রাউন্ড ফল্ট সুরক্ষার মাঝে মাঝে ট্রিপ করার সময় একটি হিংস্র আওয়াজ হয়। নতুন হিটারগুলির জন্য একটি সহজ গুণমান নিশ্চিতকরণ পরীক্ষা হল 0.5 MPa-এ হিলিয়ামের সাথে নির্মিত (কিন্তু এখনও MgO পূর্ণ নয়) আবরণে চাপ দেওয়া এবং একটি ভর স্পেকট্রোমিটার দিয়ে ফুটো হার পরিমাপ করা। একটি ভাল ওয়েল্ডের লিক রেট 1x10 -7 mbar-L/sec এর কম হবে৷ ক্রেতাদের জন্য, ASME সেকশন V-এর প্রতি 100% ডাই পেনিট্রেন্ট পরিদর্শন পাস করা সমস্ত শেষ ক্যাপ ওয়েল্ডের প্রয়োজন, কোনো রৈখিক ইঙ্গিত ছাড়াই গ্রহণযোগ্যতার মানদণ্ড, একটি ব্যবহারিক গুণমান যাচাই প্রদান করে।

উপসংহার: নির্ভরযোগ্য শেষ ক্যাপ ওয়েল্ডের জন্য ফেরাইট সামগ্রী নির্দিষ্ট করা

316 স্টেইনলেস স্টীল শীথ টিউবিংয়ের ডেল্টা ফেরাইট সামগ্রী সরাসরি শেষ ক্যাপ ক্লোজার ওয়েল্ডিংয়ের সময় গরম ক্র্যাকিং নিয়ন্ত্রণ করে। বেস মেটালে 3% এর কম ফেরাইট থাকলে, ওয়েল্ড মেটাল সম্পূর্ণ অস্টেনিটিক স্ট্রাকচারের সাথে শক্ত হয়ে যায়, যা 10-15% এর বেশি হারে শস্যের সীমানায় অমেধ্য আটকে দেয় এবং ফাটল ধরে। 3-7% ফেরাইট সহ ওয়েল্ড মেটাল 4-8% বেস মেটাল ফেরাইট ব্যবহার করে অর্জন করা যেতে পারে যার ফলে ক্র্যাকিং কমে যায়<2-5% and durable end cap seals for pressurised and corrosive use. Engineers specifying 316 sheathed heaters for any application requiring hermetic sealing, including water immersion, pressurised systems or corrosive environments, must require certification of ferrite content (minimum 4% by ferritescope) on the tubing mill certificate or specify that the manufacturer tests each heat before use. This paper outlines the basis for correlating ferrite % with measured rates of weld cracking so that purchasers may pick 316 sheath tubing that provides crack-free end cap welds, so avoiding the insidious failure mode of weld microcracking.