Softening (Spheroidization)

 

Softening (Spheroidization)

4.2.2 Softening (Spheroidization)

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4.2.2.1 Description of Damage (नुकसान का विवरण)

Spheroidization एक microstructural change है जो steels में तब होता है जब उन्हें 850°F से 1400°F (440°C से 760°C) temperature range में लंबे समय तक expose किया जाता है।

इस प्रक्रिया में carbon steels में मौजूद carbide phases, जो normally plate-like form में होते हैं, वे बदलकर spheroidal (गोलाकार) form में आ जाते हैं। Low alloy steels जैसे 1Cr-0.5Mo में छोटे finely dispersed carbides, बड़े agglomerated carbides में बदल सकते हैं।

यह परिवर्तन material की strength और creep resistance को कम कर सकता है।

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4.2.2.2 Affected Materials (प्रभावित सामग्री)

सभी commonly used carbon steels और low alloy steels प्रभावित होते हैं, जैसे:

• C-0.5Mo
• 1Cr-0.5Mo
• 1.25Cr-0.5Mo
• 2.25Cr-1Mo
• 3Cr-1Mo
• 5Cr-0.5Mo
• 9Cr-1Mo steels

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4.2.2.3 Critical Factors (महत्वपूर्ण कारक)

a) Metal chemistry, microstructure, exposure time और temperature मुख्य factors हैं।

b) Spheroidization की rate temperature और initial microstructure पर depend करती है।
यह 1300°F (552°C) पर कुछ घंटों में हो सकता है, जबकि 850°F (454°C) पर कई वर्षों लग सकते हैं।

c) Annealed steels, normalized steels की तुलना में अधिक resistant होते हैं।
Coarse-grained steels, fine-grained steels की तुलना में अधिक resistant होते हैं।
Fine-grained silicon-killed steels, aluminum-killed steels की तुलना में अधिक resistant होते हैं।

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4.2.2.4 Affected Units or Equipment (प्रभावित इकाइयाँ/उपकरण)

a) 850°F (454°C) से ऊपर operating piping और equipment में spheroidization हो सकता है।
Strength loss लगभग 30% तक हो सकती है, लेकिन सामान्यतः failure नहीं होता जब तक high stress, stress concentration या अन्य damage mechanisms साथ न हों।

b) Strength loss के साथ ductility बढ़ जाती है, जिससे stress concentration वाले areas में deformation हो सकता है।

c) यह mainly FCC, catalytic reforming और coker units के hot wall piping और equipment को प्रभावित करता है। Fired heater tubes और boiler/process tubes में creep strength loss हो सकता है, लेकिन सामान्यतः equipment को replace/repair नहीं किया जाता केवल spheroidization के कारण।

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4.2.2.5 Appearance or Morphology (दिखावट)

a) Spheroidization visually दिखाई नहीं देता। इसे केवल metallography से observe किया जा सकता है। Pearlitic phase धीरे-धीरे time-dependent transformation से partial से complete spheroidization में बदलता है।

b) 5% से 9% Cr-Mo alloys में carbides की fine dispersion बदलकर large agglomerated carbides बन जाती है।

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4.2.2.6 Prevention / Mitigation (रोकथाम)

Long-term elevated temperature exposure को minimize करके spheroidization को रोका जा सकता है।

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4.2.2.7 Inspection and Monitoring (निरीक्षण और निगरानी)

• केवल field metallography या sample removal से detect किया जा सकता है।
• Tensile strength या hardness में कमी spheroidized structure का संकेत हो सकती है।

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4.2.2.8 Related Mechanisms (संबंधित mechanisms)

a) यह graphitization से closely related है।

b) दोनों mechanisms overlapping temperature ranges में compete करते हैं:

• Above ~1025°F (552°C): graphitization spheroidization के बाद हो सकता है।
• Below ~1025°F (552°C): graphitization, full spheroidization से पहले occur कर सकता है।

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4.2.2.9 References

(ASM Handbook, National Board documents, NACE papers आदि)