زیادہ تر صارفین جانتے ہیں کہ 250 °C سے اوپر پر، ڈوپلیکس درجات ریڑھ کی ہڈی کی سڑن کی وجہ سے ہونے والے جھنجھٹ سے متاثر ہو سکتے ہیں۔لیکن کیا 250 ° C ایک مطلق حد ہے؟نمائش کے وقت کا کیا اثر ہے اور کیا دبلی پتلی اور سپر ڈوپلیکس مختلف طریقے سے برتاؤ کرتی ہیں؟

عوامل محدود آپریٹنگ temps

عام ایپلی کیشنز جن کے لیے ڈوپلیکس مواد کی ضرورت ہوتی ہے کہ وہ زیادہ درجہ حرارت کے حالات میں سامنے آئیں وہ ہیں پریشر ویسلز، پنکھے کے بلیڈ/امپیلرز یا ایگزاسٹ گیس اسکربر۔مادی خصوصیات کے تقاضے اعلی مکینیکل طاقت سے لے کر سنکنرن مزاحمت تک ہوسکتے ہیں۔ اس مضمون میں زیر بحث درجات کی کیمیائی ساخت جدول 1 میں درج ہے۔

ریڑھ کی ہڈی کی سڑن

ریڑھ کی ہڈی کی سڑن (جسے ڈیمکسنگ یا تاریخی طور پر 475 °C-embrittlement بھی کہا جاتا ہے) فیریٹک مرحلے میں مرحلے کی علیحدگی کی ایک قسم ہے، جو تقریباً 475 °C درجہ حرارت پر ہوتی ہے۔سب سے زیادہ واضح اثر مائیکرو اسٹرکچر میں تبدیلی ہے، جس سے α´ مرحلے کی تشکیل ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں مواد کی خرابی ہوتی ہے۔یہ، بدلے میں، حتمی مصنوعات کی کارکردگی کو محدود کرتا ہے۔
شکل 1 میں مطالعہ کیے گئے ڈوپلیکس مواد کے لیے درجہ حرارت کے وقت کی منتقلی (TTT) خاکہ دکھایا گیا ہے، جس میں 475 °C کے علاقے میں اسپنوڈل سڑن کی نمائندگی کی گئی ہے۔واضح رہے کہ یہ TTT خاکہ Charpy-V نمونوں پر اثر سختی کی جانچ کے ذریعے ماپا جانے والی سختی میں 50% کی کمی کی نمائندگی کرتا ہے، جسے عام طور پر گردن زدنی کی نشاندہی کے طور پر قبول کیا جاتا ہے۔کچھ ایپلی کیشنز میں سختی میں زیادہ کمی قابل قبول ہو سکتی ہے، جس سے TTT ڈایاگرام کی شکل بدل جاتی ہے۔لہٰذا، ایک خاص زیادہ سے زیادہ OT مقرر کرنے کا فیصلہ اس بات پر منحصر ہے کہ کس چیز کو قابل قبول سطح پر سمجھا جاتا ہے یعنی حتمی مصنوعات کے لیے سختی میں کمی۔واضح رہے کہ تاریخی طور پر ٹی ٹی ٹی گراف بھی ایک سیٹ تھریشولڈ کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیے گئے تھے، جیسے کہ 27J۔

اعلی ملاوٹ والے درجات

شکل 1 سے پتہ چلتا ہے کہ گریڈ LDX 2101 سے گریڈ SDX 2507 کی طرف ملاوٹ کرنے والے عناصر کا اضافہ تیزی سے سڑنے کی شرح کا باعث بنتا ہے، جب کہ دبلی پتلی ڈوپلیکس سڑن کے تاخیر سے آغاز کو ظاہر کرتی ہے۔اسپائنوڈل سڑن اور کڑھائی پر ملاوٹ کرنے والے عناصر جیسے کرومیم (Cr) اور نکل (Ni) کا اثر پچھلی تحقیقات سے دکھایا گیا ہے۔ 300 سے بڑھ کر 350 °C ہو جاتا ہے اور کم الائے والے DX 2205 کے مقابلے میں اعلیٰ الائیڈ گریڈ SDX 2507 کے لیے زیادہ تیز ہوتا ہے۔
یہ سمجھ صارفین کو زیادہ سے زیادہ OT کا فیصلہ کرنے میں مدد کرنے میں اہم ہو سکتی ہے جو ان کے منتخب کردہ گریڈ اور درخواست کے لیے موزوں ہے۔

زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت کا تعین

جیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا ہے، ڈوپلیکس مواد کے لیے زیادہ سے زیادہ OT اثر کی سختی میں قابل قبول کمی کے مطابق مقرر کیا جا سکتا ہے۔عام طور پر، 50% سختی میں کمی کی قدر کے مطابق OT کو اپنایا جاتا ہے۔

OT درجہ حرارت اور وقت پر منحصر ہے۔

شکل 1 میں ٹی ٹی ٹی ڈایاگرام میں منحنی خطوط کی دم کی ڈھلوان یہ ظاہر کرتی ہے کہ ریڑھ کی ہڈی کی سڑن صرف ایک حد درجہ حرارت پر نہیں ہوتی اور اس سطح سے نیچے رک جاتی ہے۔بلکہ، یہ ایک مستقل عمل ہے جب ڈوپلیکس مواد 475 ° C سے کم آپریٹنگ درجہ حرارت کے سامنے آتے ہیں۔تاہم یہ بھی واضح ہے کہ کم بازی کی شرح کی وجہ سے، کم درجہ حرارت کا مطلب ہے کہ سڑنا بعد میں شروع ہو گا اور بہت آہستہ آگے بڑھے گا۔لہذا، کم درجہ حرارت پر ڈوپلیکس مواد کا استعمال سالوں یا دہائیوں تک مسائل کا باعث نہیں بن سکتا۔اس کے باوجود فی الحال نمائش کے وقت پر غور کیے بغیر زیادہ سے زیادہ OT مقرر کرنے کا رجحان ہے۔اس لیے اہم سوال یہ ہے کہ یہ فیصلہ کرنے کے لیے کیا درجہ حرارت کے وقت کا مجموعہ استعمال کیا جانا چاہیے کہ آیا یہ مواد استعمال کرنا محفوظ ہے یا نہیں؟Herzman et al.10 اس مخمصے کا بخوبی خلاصہ کرتے ہیں: "...اس کے بعد استعمال کو درجہ حرارت تک محدود رکھا جائے گا جہاں ڈیمکسنگ کے حرکیات اتنے کم ہوں گے کہ یہ پروڈکٹ کی ڈیزائن کردہ تکنیکی زندگی کے دوران نہیں ہو گا..."۔

ویلڈنگ کا اثر

زیادہ تر ایپلی کیشنز اجزاء میں شامل ہونے کے لیے ویلڈنگ کا استعمال کرتی ہیں۔یہ بات مشہور ہے کہ ویلڈ مائیکرو اسٹرکچر اور اس کی کیمسٹری بنیادی مواد 3 سے مختلف ہوتی ہے۔فلر میٹریل، ویلڈنگ کی تکنیک اور ویلڈنگ کے پیرامیٹرز پر منحصر ہے، ویلڈز کا مائکرو اسٹرکچر زیادہ تر بلک میٹریل سے مختلف ہوتا ہے۔مائیکرو اسٹرکچر عام طور پر زیادہ موٹا ہوتا ہے، اور اس میں زیادہ درجہ حرارت گرمی سے متاثرہ زون (HTHAZ) بھی شامل ہوتا ہے، جو ویلڈمنٹس میں ریڑھ کی ہڈی کی سڑن کو متاثر کرتا ہے۔بلک اور ویلڈمنٹس کے درمیان مائیکرو اسٹرکچر کا تغیر ایک موضوع ہے جس کا یہاں جائزہ لیا گیا ہے۔

محدود عوامل کا خلاصہ

پچھلے حصے درج ذیل نتائج کی طرف لے جاتے ہیں:

• تمام ڈوپلیکس مواد موضوع ہیں
  475 ° C کے ارد گرد درجہ حرارت پر ریڑھ کی ہڈی کی سڑن تک۔
• مرکب سازی کے مواد پر منحصر ہے، تیز یا سست سڑنے کی شرح متوقع ہے۔اعلی Cr اور Ni مواد تیزی سے ڈیمکسنگ کو فروغ دیتا ہے۔
• زیادہ سے زیادہ آپریٹنگ درجہ حرارت سیٹ کرنے کے لیے:
  - آپریٹنگ وقت اور درجہ حرارت کے امتزاج پر غور کیا جانا چاہیے۔
  - سختی میں کمی کی ایک قابل قبول سطح، یعنی حتمی سختی کی مطلوبہ سطح مقرر کی جانی چاہیے۔
• جب اضافی مائیکرو اسٹرکچرل اجزاء، جیسے ویلڈز، متعارف کرائے جاتے ہیں، زیادہ سے زیادہ OT کا تعین کمزور ترین حصے سے کیا جاتا ہے۔

عالمی معیارات

اس منصوبے کے لیے کئی یورپی اور امریکی معیارات کا جائزہ لیا گیا۔انہوں نے دباؤ والے برتنوں اور پائپنگ کے اجزاء میں ایپلی کیشنز پر توجہ مرکوز کی۔عام طور پر، نظرثانی شدہ معیارات میں تجویز کردہ زیادہ سے زیادہ OT کے بارے میں تضاد کو یورپی اور امریکی نقطہ نظر میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔
سٹینلیس سٹیل کے لیے یورپی مواد کی تفصیلات کے معیارات (مثلاً EN 10028-7, EN 10217-7) زیادہ سے زیادہ OT 250 °C کا اشارہ دیتے ہیں اس حقیقت سے کہ مادی خصوصیات صرف اس درجہ حرارت تک فراہم کی جاتی ہیں۔مزید برآں، پریشر ویسلز اور پائپنگ کے لیے یورپی ڈیزائن کے معیارات (بالترتیب EN 13445 اور EN 13480) ان کے مادی معیارات میں دیے گئے زیادہ سے زیادہ OT کے بارے میں مزید معلومات نہیں دیتے ہیں۔
اس کے برعکس، امریکی مواد کی تفصیلات (مثلاً ASME سیکشن II-A کا ASME SA-240) کسی بھی بلند درجہ حرارت کا ڈیٹا پیش نہیں کرتا ہے۔اس کے بجائے یہ ڈیٹا ASME سیکشن II-D، 'پراپرٹیز' میں فراہم کیا گیا ہے، جو پریشر ویسلز کے لیے عام تعمیراتی کوڈز، ASME سیکشن VIII-1 اور VIII-2 کو سپورٹ کرتا ہے (بعد ازاں ایک زیادہ جدید ڈیزائن روٹ پیش کرتا ہے)۔ASME II-D میں، زیادہ سے زیادہ OT کو واضح طور پر 316 °C کے طور پر زیادہ تر ڈوپلیکس الائے کے لیے بتایا گیا ہے۔
پریشر پائپنگ ایپلی کیشنز کے لیے، ڈیزائن کے اصول اور مادی خصوصیات دونوں ASME B31.3 میں دی گئی ہیں۔اس کوڈ میں، زیادہ سے زیادہ OT کے واضح بیان کے بغیر 316 °C تک ڈوپلیکس الائے کے لیے مکینیکل ڈیٹا فراہم کیا جاتا ہے۔اس کے باوجود، آپ ASME II-D میں لکھی گئی باتوں کی تعمیل کرنے کے لیے معلومات کی تشریح کر سکتے ہیں، اور اس طرح، امریکی معیارات کے لیے زیادہ سے زیادہ OT زیادہ تر معاملات میں 316 °C ہے۔
زیادہ سے زیادہ OT معلومات کے علاوہ، امریکی اور یورپی دونوں معیارات کا مطلب یہ ہے کہ بلند درجہ حرارت (>250 °C) پر طویل نمائش کے اوقات میں رکاوٹ کا سامنا کرنا پڑتا ہے، جس پر ڈیزائن اور سروس دونوں مرحلے پر غور کیا جانا چاہیے۔
ویلڈز کے لیے، زیادہ تر معیارات ریڑھ کی ہڈی کے سڑنے کے اثرات پر کوئی پختہ بیان نہیں دیتے ہیں۔تاہم، کچھ معیارات (مثلاً ASME VIII-1، Table UHA 32-4) ویلڈ کے بعد مخصوص ہیٹ ٹریٹمنٹ انجام دینے کے امکان کی نشاندہی کرتے ہیں۔یہ نہ تو مطلوب ہیں اور نہ ہی ممنوع، لیکن جب انہیں انجام دیتے ہیں تو انہیں معیار میں پہلے سے طے شدہ پیرامیٹرز کے مطابق انجام دیا جانا چاہئے۔

انڈسٹری کیا کہتی ہے۔

ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل کے کئی دوسرے مینوفیکچررز کی طرف سے تیار کردہ معلومات کا جائزہ لیا گیا کہ وہ اپنے درجات کے درجہ حرارت کی حدود کے بارے میں کیا بات چیت کرتے ہیں۔2205 ATI کے ذریعہ 315 ° C پر محدود ہے، لیکن Acerinox اسی گریڈ کے لئے OT کو صرف 250 ° C پر سیٹ کرتا ہے۔یہ گریڈ 2205 کے لیے اوپری اور نچلی OT کی حدیں ہیں، جب کہ ان کے درمیان دیگر OTs کو Aperam (300 °C)، Sandvik (280°C) اور Arcelor Mittal (280 °C) کے ذریعے بتایا جاتا ہے۔یہ صرف ایک گریڈ کے لیے تجویز کردہ زیادہ سے زیادہ OTs کے وسیع پیمانے کو ظاہر کرتا ہے جو مینوفیکچرر سے مینوفیکچرر تک بہت موازنہ خصوصیات کے مالک ہوں گے۔
پس منظر کی استدلال کہ کیوں ایک کارخانہ دار نے ایک مخصوص OT سیٹ کیا ہے ہمیشہ ظاہر نہیں ہوتا ہے۔زیادہ تر معاملات میں، یہ ایک خاص معیار پر مبنی ہے۔مختلف معیارات مختلف OTs سے بات چیت کرتے ہیں، لہذا اقدار میں پھیلاؤ۔منطقی نتیجہ یہ ہے کہ امریکی کمپنیاں ASME معیار میں بیانات کی وجہ سے زیادہ قیمت مقرر کرتی ہیں، جبکہ یورپی کمپنیاں EN معیار کی وجہ سے کم قیمت مقرر کرتی ہیں۔

گاہکوں کو کیا ضرورت ہے؟

حتمی درخواست پر منحصر ہے، مواد کے مختلف بوجھ اور نمائش کی توقع کی جاتی ہے.اس پراجیکٹ میں، ریڑھ کی ہڈی کے گلنے کی وجہ سے ہونے والی جھریاں سب سے زیادہ دلچسپی کا باعث تھیں کیونکہ یہ پریشر ویسلز پر بہت لاگو ہوتی ہے۔
تاہم، ایسی متعدد ایپلی کیشنز ہیں جو ڈوپلیکس گریڈز کو صرف درمیانے مکینیکل بوجھ سے ظاہر کرتی ہیں، جیسے اسکربرز 11–15۔ایک اور درخواست پنکھے کے بلیڈ اور امپیلرز سے متعلق تھی، جو تھکاوٹ کے بوجھ سے متاثر ہوتے ہیں۔ادب سے پتہ چلتا ہے کہ جب تھکاوٹ کا بوجھ لگایا جاتا ہے تو ریڑھ کی ہڈی کی سڑن مختلف طریقے سے برتاؤ کرتی ہے۔اس مرحلے پر، یہ واضح ہو جاتا ہے کہ ان ایپلی کیشنز کا زیادہ سے زیادہ OT اسی طرح سیٹ نہیں کیا جا سکتا جس طرح پریشر ویسلز کے لیے ہوتا ہے۔
درخواستوں کی ایک اور کلاس صرف سنکنرن سے متعلق ایپلی کیشنز کے لیے ہے، جیسے میرین ایگزاسٹ گیس اسکربر۔ان صورتوں میں، سنکنرن مزاحمت میکانی بوجھ کے تحت OT کی حد سے زیادہ اہم ہے۔تاہم، دونوں عوامل حتمی مصنوع کے عمل کو متاثر کرتے ہیں، جس پر زیادہ سے زیادہ OT کی نشاندہی کرتے وقت غور کیا جانا چاہیے۔ایک بار پھر، یہ معاملہ پچھلے دو مقدمات سے مختلف ہے۔
مجموعی طور پر، جب کسی صارف کو ان کے ڈوپلیکس گریڈ کے لیے موزوں زیادہ سے زیادہ OT کا مشورہ دیتے ہیں، تو درخواست کی قسم قیمت کو ترتیب دینے میں بہت اہمیت کی حامل ہوتی ہے۔یہ ایک گریڈ کے لیے ایک ہی OT کو ترتیب دینے کی پیچیدگی کو مزید ظاہر کرتا ہے، کیونکہ جس ماحول میں مواد کو تعینات کیا جاتا ہے اس کا گہرا اثر پڑتا ہے۔

ڈوپلیکس کے لیے زیادہ سے زیادہ آپریٹنگ درجہ حرارت کیا ہے؟

جیسا کہ ذکر کیا گیا ہے، زیادہ سے زیادہ آپریٹنگ درجہ حرارت ریڑھ کی ہڈی کی سڑن کے انتہائی کم حرکیات کے ذریعے طے کیا جاتا ہے۔لیکن ہم اس درجہ حرارت کی پیمائش کیسے کرتے ہیں اور "کم حرکیات" کیا ہیں؟پہلے سوال کا جواب آسان ہے۔ہم پہلے ہی بتا چکے ہیں کہ سختی کی پیمائش عام طور پر سڑنے کی شرح اور پیشرفت کا اندازہ لگانے کے لیے کی جاتی ہے۔یہ سب سے زیادہ مینوفیکچررز کی طرف سے پیروی کے معیار میں مقرر کیا جاتا ہے.
دوسرا سوال، کم حرکیات سے کیا مراد ہے اور جس قدر پر ہم درجہ حرارت کی حد مقرر کرتے ہیں وہ زیادہ پیچیدہ ہے۔یہ جزوی طور پر ہے کیونکہ زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت کی حدود کی شرائط خود زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت (T) اور آپریٹنگ ٹائم (t) دونوں سے مرتب کی جاتی ہیں جس پر یہ درجہ حرارت برقرار ہے۔اس Tt مجموعہ کو درست کرنے کے لیے، "کم ترین" سختی کی مختلف تشریحات استعمال کی جا سکتی ہیں:

نچلی باؤنڈری جو تاریخی طور پر سیٹ کی گئی ہے اور ویلڈز کے لیے لگائی جا سکتی ہے 27 جولز (J)
• معیارات کے اندر زیادہ تر 40J ایک حد کے طور پر مقرر کی گئی ہے۔
ابتدائی سختی میں 50% کمی کو بھی اکثر نچلی حد مقرر کرنے کے لیے لاگو کیا جاتا ہے۔

اس کا مطلب ہے کہ زیادہ سے زیادہ OT پر بیان کم از کم تین متفقہ مفروضوں پر مبنی ہونا چاہیے:

• حتمی مصنوعات کے درجہ حرارت کے وقت کی نمائش
• سختی کی قابل قبول کم از کم قیمت
• درخواست کا آخری میدان (صرف کیمسٹری، مکینیکل لوڈ ہاں/نہیں وغیرہ)

ضم شدہ تجرباتی علم

تجرباتی اعداد و شمار اور معیارات کے وسیع سروے کے بعد زیر جائزہ چار ڈوپلیکس درجات کے لیے سفارشات مرتب کرنا ممکن ہو گیا ہے، جدول 3 دیکھیں۔ یہ تسلیم کیا جانا چاہیے کہ زیادہ تر ڈیٹا لیبارٹری کے تجربات سے بنایا گیا ہے جو 25 ° C کے درجہ حرارت کے مراحل کے ساتھ کیے گئے ہیں۔ .
یہ بھی واضح رہے کہ یہ سفارشات RT میں باقی رہنے والی سختی کے کم از کم 50% کا حوالہ دیتی ہیں۔جب جدول میں "طویل مدت" کی نشاندہی کی جائے تو RT میں کوئی خاص کمی دستاویزی نہیں کی گئی ہے۔مزید یہ کہ ویلڈ کا تجربہ صرف -40 ° C پر کیا گیا ہے۔آخر میں، یہ یاد رکھنا چاہیے کہ DX 2304 کے لیے طویل نمائش کا وقت متوقع ہے، 3,000 گھنٹے کی جانچ کے بعد اس کی زیادہ سختی کو دیکھتے ہوئےتاہم، نمائش کو کس حد تک بڑھایا جا سکتا ہے اس کی مزید جانچ کے ساتھ تصدیق کی جانی چاہیے۔

نوٹ کرنے کے لئے تین اہم نکات ہیں:

• موجودہ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ اگر ویلڈز موجود ہیں، تو OT تقریباً 25 °C کم ہو جاتا ہے۔
• قلیل مدتی اسپائکس (T=375 °C پر دسیوں گھنٹے) DX 2205 کے لیے قابل قبول ہیں۔ چونکہ DX 2304 اور LDX 2101 کم مرکب درجات ہیں، اس لیے موازنہ کرنے والی قلیل مدتی درجہ حرارت کی بڑھتی ہوئی شرحیں بھی قابل قبول ہونی چاہئیں۔
• جب مواد گلنے کی وجہ سے جھنجھوڑ جاتا ہے، تو DX 2205 کے لیے 550 - 600 °C اور SDX 2507 کے لیے 500 °C پر 1 گھنٹے کے لیے تخفیف ہیٹ ٹریٹمنٹ 70% تک سختی کو بحال کرنے میں مدد کرتا ہے۔