Kuidas mõjutab terase piiride keskmine karbiidivahe pärast sensibiliseerimist 316 küttekeha torudevahelise teradevahelise korrosioonikiiruse reguleerimise kuumtöötluse ASTM A262 praktika E testis

Sensibiliseerimise raskusastme mikrostruktuurne parameeter

316 roostevabast terasest ümbrisega elektriküttetoru puhul, mis on mõnes tootmise või hoolduse etapis kokku puutunud sensibiliseerimisvahemiku temperatuuridega (450{3}}850 kraadi), ei ole teradevahelise korrosiooni (IGC) vastuvõtlikkuse tõsidus tera piirkarbiidide olemasolu või puudumise funktsioon. Peamine mikrostruktuurne parameeter on kroomkarbiidi osakeste keskmine kaugus tera piiridel. Kui karbiidiosakesed on üksteisele piisavalt lähedal (vahe vähem kui umbes 0,5{8}}1,0 µm), kattuvad naaberosakeste ümber olevad kroomivaesed tsoonid, moodustades pideva madala kroomisisaldusega tee, mida oksüdeerivad happed kiiresti ründavad (ASTM A262 praktika E, vask-vasksulfaadi test). Kui karbiidiosakesed on laialt levinud (vahe > 1-2 m), ei kattu tühjenemistsoonid ja terade piirid on vastupidavad teradevahelisele rünnakule. See artikkel kvantifitseerib seose keskmise karbiidi vahekauguse, sensibiliseerimisastme ja IGC kiiruse vahel tavapärases 24-tunnises praktikas E.

Ammendatud tsoonide kattumise mehhanism

Kroomikarbiidi sadestumine 316 roostevaba terase terade piiridel tekitab osakese mõlemal küljel kroomivaese tsooni ~50{7}}200 nm. Sademete temperatuuri ja aja funktsioonina uuritakse kroomi ammendumise ulatust (sageli 8-12% minimaalne kroomi kontsentratsioon võrreldes 17-19% massiga). Teradevaheline korrosioon on kriitiline, kui kahe naaberkarbiidi vaheline kaugus on väiksem kui kahe naabruses asuva tühjenemistsooni laiuste summa. Sellisel juhul kattuvad kahanemistsoonid ja piki tera piiri moodustub pidev madala{11}}kroomisisaldusega materjali jälg. Intensiivselt oksüdeeruvas ja kroomi{12}}vaeses tsoonis-selektiivses keevas vask-vasksulfaadi-väävelhappe lahuses (praktika E) kattuvad tühjenenud tsoonid ja korrodeeruvad kiiresti, põhjustades tera väljalangemist ja proovi lõplikku tõrget painutamisel. Kui karbiidist vahekaugus on suurem kui umbes 1–2 μm, on tühjenenud tsoonid isoleeritud ja pidevat madala kroomisisaldusega marsruuti ei ole.

Kvantifitseeritud seos karbiidivahede ja praktika E tulemuste vahel

Järgmised künnised on kehtestatud 316 toru (1,5 mm sein, 0,06% C) kontrollitud sensibiliseerimisega 650 kraadi juures (kõige kiirem karbiidi sadestumise temperatuur) erinevatel ajavahemikel ning sellele järgneva keskmise karbiidide vahekauguse mõõtmisega ülekandeelektronmikroskoopia ja ASTM A262 Practice E testimisega.

Sensibiliseerimisaeg 650 kraadi juures (h) Terapiiri keskmine karbiidivahe (µm) Hinnanguline ammendunud tsooni kattumise osa (%) Praktika E tulemus (24 - h keetmine Cu-CuSO4-H2SO4) Teradevaheline rünnaku sügavus, µm, optimaalne kasutusaeg
0 (lõõmutatud, karbiidideta N/A Pass (ilma murdumiseta kurvis)<5 Yes 0.1 5-10 0% Pass <10 Yes 0.5 2-4 0-20% Pass (slight etching) 10-20 Acceptable
1 1-2 20-50% Piirväärtus (mõrad kurvis) 20-40Ei soovita
2 0.8-1.2 50-80% Ebaõnnestumine (tõsised praod) 80-150 Tõrge puudub (selged praod) 40-80 Ei 5 0.4-0.8 80-100%
10 0.2-0.5 100% (continuous) Fail (grain dropping) 150-250 No 24 0.1-0.3 100% (continuous) Fail (severe grain dropping) >250 nr
Süsinikusisalduse mõju kriitilise karbiidi vahekaugusele

Süsiniku kogus 316-s määrab sadestuda võiva karbiidi koguhulga ja seega väikseima karbiidide vahekauguse, mis konkreetse sensibiliseerimisprotsessi jaoks on võimalik saavutada.

Carbon Content (wt%) Minimum Carbide Spacing after Complete Sensitisation (µm) Practice E Result at Minimum SpacingMaximum Allowable Service Temperature To Avoid Sensitisation >0,020 (madal) 2-3 läbimine 450 kraadi 0,020-0,030 (316L) 1,5-2,5 läbimine (piir) 425 kraadi 0.030-0.040 1.0-1.8 Piir 400 kraadi 0.040-0.050 0.8-1.2 Tõrge 375 kraadi 0.050-0.060 0.5-0.8 Tõrge 375 kraadi 0.050-0.060 0.5-0.8 Tõrge 350 kraadi) (standardne 0.08) 0.08. 0,3-0,6 rike 325 kraadi
Sensibiliseerimise praktiline vältimine küttekehade valmistamisel

Selleks, et vältida karbiidi vahekaugust alla 1–2 µm piirmäära 316 korpusega küttekehas, mis keevitatakse või võivad töö ajal kokku puutuda sensibiliseeriva temperatuuriga, on soovitatav järgida järgmisi kriteeriume.

Tootmis- või teenindustingimused Maksimaalne kokkupuude temperatuuril ( kraad ) Maksimaalne aeg temperatuuril Soovitatav süsinikusisaldus Pärast kokkupuudet testimise nõue
Keevitamine (ühekäiguline, täiteaineta) kiire jahutus, max 1200–1400 sekundit (HAZ jahtub kiiresti) Kõik (HAZ, kui õhuke, ei ole tundlik) Puudub õhukese seina jaoks (<2mm)
Keevitamine (paks osa, mitu{0}}käiku) 450-850 (kokku)316L Min. (C<0.03%)Practice E Weld coupon
Keevisõmbluse kuumtöötlus-järgne (stressi leevendamine) 400–450 kraadi 1–2 tundi 316 l (kõik) Puudub (alla tuvastamispiiri)
Service temperature excursion 450-550°C >Vajalik 10 tundi kumulatiivselt 316 liitrit. Praktika E 5 aasta pärast
Jootmine või jootmine 500-700 kraadi Minutitest kuni tundideni 316L või stabiliseeritud (321/347) Vajalik praktika E
ASTM A262 praktika E aktsepteerimise kvaliteeditest

ASTM A262 Practice E testimine annab lõpliku tagatise IGC vastupidavuse kohta neile ostjatele, kes täpsustavad 316 kesta, mis võivad tootmise ajal sensibiliseerida. Katsemenetlus hõlmab järgmist:

keetmine 24 tundi vask-vasksulfaat-väävelhappe lahuses (ASTM A262, protseduur E)

Proov painutatakse 180 kraadi üle toru, mille läbimõõt on võrdne proovi paksusega

Painutatud pinna pragude vaatamine 10-kordse suurendusega

Vastuvõtukriteeriumid: Kui pärast painutamist pragusid ei täheldata, on tegemist "läbilaskmisega" (sensibiliseerimata). Mõrade (mis tahes pikkusega) ilmnemisel registreeritakse "tõrge" (sensibiliseeritud). Katse on tundlik karbiidi vahekauguste suhtes < ~1-2 μm.

Sensibiliseerimisest põhjustatud IGC-de välituvastus

316-soojendis, mis ei toimi oksüdeeriva happega (nt lämmastikhape, peitsimislahused) või oksüdeeriva komponendiga kloriidikeskkonnas, ilmneb sensibiliseerimisest tulenev teradevaheline korrosioon piki terade piire tekkivate pragude võrgustikuna, mida on näha väikese suurendusega (50-100 korda söövitatud poleeritud plaadil). Lõhedel võib olla "skeleti" muster, mis näitab varasemaid austeniidi terasid. Sensibiliseerimist kinnitab ASTM A262 Practice E rikkis küttekehast võetud proovil. Skaneeriva elektronmikroskoopia abil metallograafiliselt määratud vahekaugus on väiksem kui 0,5-1,0 µm. Vastus sellistele tõrgetele on 316L kasutamine või keevitusjärgse lahusega lõõmutamine.

Järeldus: karbiidi vahekauguse spetsifikatsiooni juhtimine sensibiliseerimise teel

Teradevahelise korrosiooni kiirus, mis põhineb standardil ASTM A262 Practice E 316 roostevabast terasest mantliga küttekehade puhul, põhineb karbiidi keskmisel terapiiri vahekaugusel pärast sensibiliseerimistemperatuure. Kui karbiidi vahekaugus on väiksem kui 1-2 µm, kattuvad kroomi-vaesed tsoonid üksteisega, moodustades pideva madala kroomisisaldusega marsruudi, mis korrodeerub kiiresti ja läbib praktika E testi. Rakendustes, kus keevitus- või töötemperatuur on vahemikus 450–850 kraadi, peavad 316 kesta määravad insenerid tagama 316 liitrit (süsinik<0.03%) to ensure that the carbide spacing will be above the critical threshold. After minimum sensitisation (1-2 hours at 650°C) carbide spacing for standard 316 (0.06-0.08% C) is less than 1 µm which results in sensitisation and IGC susceptibility. The framework offered herein, which correlates the average carbide spacing with quantitative Practice E results, allows purchasers to define combinations of material and heat treatment that will not allow overlapping depletion zones, and will retain intergranular corrosion resistance.