Kuidas kontrollib samaväärne kroomisisalduse vähenemise sügavus 316 küttekeha torude keevitatud liitekohtades teradevahelist korrosioonitundlikkust keevas lämmastikhappes

Mikrostruktuurne gradient keevitussoojus{0}}mõjutatud tsoonis (HAZ) korrosiooniparameetrina

Oksüdeerivates happelistes keskkondades on keevisõmbluse sulamisliiniga külgnev kuum{0}}mõjutatud tsoon (HAZ) kõige tundlikum piirkond teradevahelise korrosiooni (IGC) suhtes 316 roostevabast terasest ümbrisega elektriküttetorude puhul, mis vajavad keevitatud otsakatteid või äärikuid (nt survesoojendid või termosoojenditega kõrgtemperatuurilised sõlmed). Keevitamise ajal kogeb HAZ kuumutustsüklit, mis võib jahutamisel osaliselt lahustada olemasolevaid karbiide ja sadestada kroomkarbiidid terade piiridel. Sellele järgnev kroomi kahanemine ulatub teatud sügavusele tera piirist ja seda kvantifitseeritakse kui kroomisisalduse ekvivalentset kahanemise sügavust (tavaliselt 50–500 nm). Kroomi kahanemise sügavus keevas 65% lämmastikhappes (ASTM A262 praktika C) on suurem kui 200 nm ja kroomi kontsentratsioon terade piiril on alla 12%. Teradevaheline rünnak kulgeb kiiresti, põhjustades kaalukaotust 0,5-2 mm aastas. Selles artiklis mõõdetakse seost kroomi ammendumise sügavuse, kroomi terapiiri kontsentratsiooni ja IGC kiiruse vahel keevitatud 316 ümbrises.

Kroomi kahanemise mehhanism keevitamise teel

316 roostevaba terase keevitamise ajal kuumutatakse kuumusega mõjutatud tsoon (HAZ) temperatuurini 600–1300 kraadi. Kuumutatud piirkonnas üle 1050 kraadi lahustuvad olemasolevad karbiidid täielikult ning kroom ja süsinik on tahkes lahuses. Temperatuuri langedes läbib HAZ sensibiliseerimisvahemiku (450-850 kraadi) tempos, mis sõltub seina paksusest, eelsoojendusest ja ümbritsevast keskkonnast. Õhukesed-seinaküttekehad (1,5–2,0 mm) jahtuvad üsna kiiresti (10–30 sekundit läbi sensibiliseerimisvahemiku), vältides sageli märkimisväärset karbiidi sadenemist. Kui aga keevitatakse mitu korda või kui ümbris keevitatakse paksu ääriku külge (mis toimib jahutusradiaatorina), on jahutuskiirus aeglasem ja kroomkarbiidid võivad tera piiridel sadestuda, luues 50–500 nm laiuse kroomivaese tsooni, mille kohalik kroomisisaldus on nii madal kui 9%s-10%-10 (v5-10%). Vastav kroomisisalduse kahanemise sügavus on selle piirkonna laius, kus kroomisisaldus on väiksem kui kriitiline väärtus 12%.

Kvantifitseeritud seos ammendumise sügavuse ja korrosioonikiiruse vahel teradevahelises korrosioonis.

Seos tuvastati erinevate soojussisenditega (0,5–3,0 kJ/mm) ja jahutuskiirustega 316 toru (1,5 mm sein) kontrollitud keevitamise teel, millele järgnes kroomi ammendumise sügavuse mõõtmine Augeri elektronspektroskoopia (AES) abil ja IGC testimine keevas 65% HNO₃ (iga 48 tundi tsüklit).

Weld Heat Input (kJ/mm) HAZ Cooling Rate (450-850°C, °C/s) Chromium Depletion Depth (nm) Minimum Grain Boundary Chromium (wt%) IGC Rate in Boiling 65% HNO3 (mm/year)Acceptable with monitoring 1.5-2.0 15-30 100-200 10-12 0.40-1.00 Fail (moderate IGA) Not recommended 2.0-2.5 10-15 200-350 8-10 1.00-2.00 Fail (severe IGA) No 2.5-3.0 5-10 350-500 6-8 2.00-3.50 Fail (very severe) No >3.0 (palju läbimist)<5 >500 <6 >3.50 Ebaõnnestumine (lagunemine) Vastuvõetamatu
Süsinikusisalduse mõju ammendumise sügavusele

Sama jahutuskiiruse korral annab Standard 316 (0,08% C) sügavamad ammendumistsoonid kui 316L (0,03% C), kuna karbiidide moodustamiseks on rohkem süsinikku.

Jahutuskiirus ( kraad/s) (450–850 kraadi) ammendumissügavus 316 l (0,08% C) (nm) tühjenemise sügavus 316 liitris (0,03% C) (nm) 316 IGC kiirus (mm/aastas) 316 l IGC kiirus (mm/aastas) Soovitame hoolduseks 10<30 <10 <.05 <.05 316 acceptable 50-100 30-80 10-30 .10-.30 <.10 316L preferred 30-50 80-150 30-60 .30-.80 .10-.25 316L required 15-30 150-300 60-150 .80-1.50 .25-.60 316L with post-weld anneal <15 >300 >150 >Kummagi jaoks on vajalik 1,50 > 0,60 järel-keevitus
Lämmastikhappe teenuse praktilised keevitamise spetsifikatsioonid

Keevas lämmastikhappes või muudes oksüdeerivates hapetes kasutatavate 316 ümbrisega küttekehade puhul vähendavad järgmised keevitusnõuded kroomi ammendumise sügavust ja tagavad IGC-kindluse.

Teenindustingimus Maksimaalne lubatud IGC kiirus (mm/aastas) Soovitatav keevitusprotsess Maksimaalne soojussisend (kj/mm) Keevitusjärgse töötlemise vastuvõtutest
Vahelduv, lahjendatud (20% HNO3) 0,3 GTAW, ühekordne läbimine 1,5 Puudub (kui 316L) ASTM A262 praktika A