Kuidas avaldab eelnev austeniidi tera piiride lõikamine pärast 316 küttekeha ümbrise toru juhtlõõmutamist kavitatsioonikindluse 600 kraadi juures 10 000-tunnise hoolduse korral

Kõrge{0}}temperatuuri tugevuse metoodika liidese projekteerimiseks

Eelnevate austeniidi terapiiride kuju mõjutab oluliselt 316 roostevabast terasest pakitud elektriküttetoru roomemiskindlust, mida kasutatakse 600 kraadi juures, mis on selle sulami pideva töö ülempiir õhu- või gaasikütteseadmetes. Standardlahusega lõõmutamine (1040 kraadi, millele järgneb kiire jahutamine) viib sirged või kergelt painutatud terade piirid. Modifitseeritud kuumtöötlus, milles kasutatakse viivitusega jahutamist alates 1100 kraadist ja kaheastmelist vanandamistöötlust (esmalt 950 kraadi ja seejärel 850 kraadi juures), annab sakilised või siksak-tüüpi terapiirid, mille piirtasand ei ole 5–25 µm võrra{10}}tasapinnaline. Sakiliste terade piiride lainetus suurendab pinget, mis on vajalik terade piiride libisemiseks ja õõnsuse tuuma moodustumiseks, ning takistab seega roomamiskavitatsiooni tuuma moodustumist. 600-kraadise ja 80 MPa rakendatud pinge juures (mis esindab küttekehade ümbriste tavalist rõngaspinge taset) pikendavad sakilised terapiirid roomamisrebenemise aega 2,5–4,0 korda üle sirgete piiride. See artikkel kvantifitseerib seose terade piiri hammaste amplituudi, kavitatsiooni tuuma tekkeni kuluva aja ja roomamisaja vahel 600 o C juures.

Hammastusmehhanism-Suurem roomamiskindlus

Austeniitsete roostevaba terase roomamine 600 kraadi juures hõlmab deformeerumist terades paiknevate dislokatsioonide libisemise ja terade piiride libisemise tõttu. Õõnsused tuumastuvad terade piiri kolmikpunktides ja teise faasi osakesed (karbiidid) piiridel, kui libisemine tekitab lokaalseid pingekontsentratsioone. Sakilised (tuntud ka kui "rändavad" või "võnkuvad") terapiirid takistavad kavitatsiooni kolmel meetodil. Esiteks toimivad geomeetrilised lained mehaaniliste lukkudena, takistades naaberterade suhtelist nihkumist, kuni rakendatakse suuremaid nihkejõude. Teiseks peavad tuumaga õõnsused levima mööda mittetasapinnalist rada, mis on energialt kulukam kui levimine mööda sirget piiri. Kolmandaks sadestatakse hammaste lõikamise käigus sageli peeneid graanulisiseseid karbiide, mis tugevdavad tera sisemust ja vähendavad roomamise deformatsioonikiirust.

Kvantitatiivne seos serrationi amplituudi ja roomamisaja vahel 600 kraadi juures

316 torude kasutamine, et anda teravilja piiride erinevad sakilised astmed (mõõdetuna tipu ja oru amplituudiga), millele järgnesid roomekatsed 600 kraadi ja 80 MPa juures, on võimaldanud luua järgmised seosed.

Tera piiride hammaste amplituud (μm) Kuumtöötlemine 1% roomamiskavitatsioonini (tundi, 600 kraadi , 80 MPa) Roomamisrebenemise eluiga (tundi, 600 kraadi, 80 MPa) Suhteline roomamisaeg (sirge=1.0) (Standardne teenus 000 kraadi) 1040 kraadi , veekustutus 800-1, 200 2,500-3,500 1.0× Marginal 2-5 Lõõmutamine 1050 kraadi , aeglane jahutamine 950 kraadini , hoidmine 1h, veekustutus 1200-1,800 3,-{0c3-50-5,-{0c Lõõmutamine 1080 kraadi , jahutamine 950 kraadini 2h, 850 kraadi hoidmine 2h, aeglane jahutamine 1800-3,000 5,000-8,000 2.0× Soovitatav 10-15 Lõõmutamine 1100 kraadi, samm jahe 1000 kraadi iga jahe (2 kraadi → 8 h), õhk 3000–5,000 8,000–12,000 3.0× Parim pika eluea jaoks
15-20 Spetsiaalne termotsükkel (3-astmeline vahepealse deformatsiooniga) 5000-7,000 10,000-15,000 4.0× Parim (eritellimus)20 Nagu eespool pluss pikaajaline vananemine 6000-8,000 12,000-18,{12}}× ainult erirakendus
Süsiniku ja lämmastiku mõju hammaste moodustumisele

Jahtumise ajal muutuvad teravilja piirid piiride rände kaudu sakilisemaks, millele aitab kaasa karbiidide ja nitriidide sadestumine liikuvale piirile. Teravust suurendavad süsiniku ja lämmastiku kontsentratsioonid.

Süsinikusisaldus (massi%) Lämmastikusisaldus (massiprotsent) Saavutatav hammaste amplituud (µm) standardsammuga-Jahutage soovitatav kuumtöötlusaeg 950 kraadi juures (tunnid)<0.020 <0.05 2-5 1 0.020-0.030 0.05-0.07 5-10 2 0.030-0.040 0.07-0.10 10-15 4 0.040-0.050 0.10-0.12 15-20 6 >0.050 >0.12 >20 8 (sensibiliseerimise oht)
Praktilised Crept{0}}Limited Service kuumtöötluse spetsifikatsioonid

Soovitatavad kuumtöötlemise kriteeriumid 316 ümbrisega küttekehale 600 C tööea ja 10 000 tunni pikkuse tööea jaoks on järgmised.

Creep Life at 600°C Required (hours) Minimum Serration Amplitude (µm) Heat Treatment RecommendedCooling After TreatmentSensitisation Risk 3,000-5,000 3 1,050°C 1h + 950°C 1h Air cool Low (use 316L) 5,000-8,000 6 1,080°C 1h + 950°C 2h + 850°C 2h Slow cool (50°C/h) Moderate (316L required) 8,000-12,000 10 1,100°C 1h + step-cool 1,000→900→800°C (2h each) Slow cool to 500°C then air Moderate-high (use 316L with Ti stabilization) >12,000 15 Spetsiaalne termo-mehaaniline töötlus Controlled High (täiendus 347-le)
Teravilja piiride seratsiooni kontrollimine

Ostjatel, kes soovivad kõrgel temperatuuril roomamiskindluse tagamiseks sakilise teravilja piire, on saadaval kaks kontrollimeetodit. Esimene neist on metallograafiline kontroll pärast elektrolüütilist söövitamist (10% oksaalhapet, 6V DC, 60 s). Sakilised veerised olid selgelt nähtavad 500–1000-kordse suurendusega ja amplituud määrati kujutise analüüsi abil. Teine meetod, elektronide tagasihajumise difraktsiooni (EBSD) terade piiride kaardistamine, mõõdab erinevust ideaalsetest tasapinnalistest piiridest. Hanke spetsifikatsioonide jaoks tuleks määrata minimaalne hammaste amplituud (nt . 6 µm).

Välja identifitseerimine roomamistõrgete korral sakilisel versus sirgetel piiridel

Murdepinna uurimine paljastab 316 küttekeha tera piiride morfoloogia, mis on 600 oC juures roomamise tõttu ebaõnnestunud. Murd on teradevaheline ja terad on lamedad, sirgete servadega. Murdetee on rohkem keerdunud sakiliste ääristega ja üksikutel teradel võib murdepinnal olla "sammu". Sakilisel-piirdematerjalil on palju pikem aeg ebaõnnestumiseks. Olemasolevate kütteseadmete puhul, millel on sirge{7}}piiri rike, ei saa tagasiulatuvalt hammastada. Asendusküttekehad tuleks tellida hammaste kuumtöötluse standardiga.

Järeldus: sakiliste teraviljapiiride roomamisiga 600 kraadi juures

Eelnev austeniidi tera piiri kuju on oluline mikrostruktuuriline omadus, mis määrab 600 kraadi juures töötavate 316 roostevabast terasest korpusega küttekehade vastupidavuse roomamiskavitatsioonile. Sirged piirid (standardlahuse lõõmutamine) kaviteerivad 800-1200 tunni juures ja rebenevad 2500–3500 tunni juures 80 MPa pingel. 6–15 $\\mu$m amplituudiga hammastatud piirid pikendavad kavitatsiooni initsiatsiooni 1800–5000 tunnini ja rebenemise eluiga 5000–12 000 tunnini (2–4-kordne paranemine). 6–10 mikromeetrit 10 000 tunniseks hoolduseks temperatuuril 600 °C. See liidese inseneristrateegia koos kontrollitud süsiniku- ja lämmastikusisaldusega (0,03–0,05% C, 0,08–0,12% N) muudab 316 kehva jõudluse usaldusväärseks pika elueaga tööks. Antud raamistik ühendab terade piiri hammaste amplituudi mõõdetava roomamiskavitatsiooni algus- ja purunemisajastusega 600 kraadi juures, pakkudes ostjatele võimalust taotleda kuumtöötlust, mis optimeerib tera piiride geomeetria kaudu tugevust kõrgel temperatuuril.