Pie kāda konkrēta iepriekšēja aukstuma darba (5% pret 15% pret 25%) un novecošanas laika 700 grādu (1000 pret 5000 pret 10 000 stundām) kombinācija nodrošina 316 l sildītāja apvalka pāreju no transgranulārās uz starpgranulu plaisāšanas stīpu Under S60.

Aukstā darba-izraisīta šļūdes režīma pāreja zema-oglekļa austenīta nerūsējošajā tēraudā

Šļūdes plaisāšanas režīms (transgranulārais pret starpgranulu) 316 l nerūsējošā tērauda apvalkotās elektriskās apkures caurulēs, kas darbojas 700 grādu temperatūrā zem 60 MPa loka sprieguma, piemēram, augstas temperatūras krāsns sildītājos, pārkarsētāja balstos vai ķīmiskā procesa sildītājos, ir gan iepriekšējā aukstā darba procenta, gan novecošanas laika funkcija. Pilnībā atkausētajam materiālam (5% vai mazāk aukstā darbā) ir vērojama transgranulāra šļūdes plaisāšana (caur graudiem) ar labu elastību un ilgu pārrāvuma laiku līdz pat 10,000+ stundām. Pie 15% pirms aukstuma apstrādes materiāls mainās no transgranulārās uz starpgranulu plaisāšanu (gar graudu robežām) pēc 1000–5000 stundu novecošanas, proporcionāli samazinoties pārraušanas laikam. Pie 25 procentiem iepriekšēja aukstā darba starpgranulu plaisāšana tiek novērota 1000 stundu laikā. Šī pāreja ir saistīta ar paātrinātu M{sub 2} {sub 3} C{sub 6} karbīdu nogulsnēšanos pie graudu robežām, kas darbojas kā kavitācijas kodolu veidošanās vietas. Šajā rakstā ir aprēķinātas īpašās aukstā darba un novecošanas laika kombinācijas, kas noved pie pārejas no transgranulārās uz starpgranulu šļūdes plaisāšanu 700 grādu un 60 MPa loka spriegumā.

Aukstā darba izraisītas šļūdes režīma pārejas mehānisms

Pie 700 C šļūdes deformācija notiek ar dislokācijas kāpumu un graudu robežas slīdēšanu. Atlaidinātā materiālā dominē intragranulāri dislokācijas procesi (mazs dislokācijas blīvums) un tiek novērots transgranulārs lūzums. Iepriekšējais aukstais darbs rada augstu dislokācijas blīvumu un veicina ātru smalko M₂3C₆ karbīdu nogulsnēšanos pie graudu robežām. Šie karbīdi sasprauž graudu robežas, novēršot slīdēšanu, bet ir arī vietas dobuma kodolu veidošanai. Kad dobumi ir izveidoti, tie savienojas gar robežu, izraisot starpgranulu plaisāšanu. Jo ātrāks karbīda nokrišņu daudzums un ātrāka pāreja uz starpgranulu plaisāšanu, jo augstāks ir aukstuma darbs.

Kvantitatīvā saistība starp aukstu darbu, novecošanas laiku un šļūdes krekinga režīmu

Kontrolētā šļūdes pārbaude 316 L caurulēm (0,022% C, 2,2% Mo) ar iepriekšēju aukstuma darbu 5%, 15% un 25% 700 grādu temperatūrā zem 60 MPa loka sprieguma ir noteikusi šādas plaisāšanas režīma pārejas un plīsuma kalpošanas laiku līdz 10 000 stundām.

Iepriekšējais aukstuma darbs (%) Novecošanas laiks pie 700oC (h) M23C6 karbīda atstatums pie graudu robežām (nm) Šļūdes plaisāšanas režīms Šļūdes plīsuma mūžs pie 700oC, 60 MPa (h) Pārrāvuma pagarinājums (%) Ieteicams ekspluatācijai pie 700 grādiem uz h 10,00
5 0 (kā-atlaidināta) N/A (bez karbīdiem) Transgranulārs 12 000-15,000 18-22 Jā
5 1,000 >500 (reti) Transgranulāri 11 000–14,000 17-21 Jā
5 5,000 200-300 Transgranulārs (jaukts) 10 000-13,000 15-19 Jā
5 10,000 150-200 Transgranulārs (pārsvarā) 9000-12,000 14-18 Pieņemams
15 0 N/A Transgranular 11000-14,000 17-21 Jā
15 1,000 100-150 Jaukts (trans + starp) 7000-9,000 10-14 Margināls
15 5,000 60-80 Starpgranulāri (dominējoši) 4000-6,000 6-10 Nav ieteicams.
15 10,000 50-60 Starpgraudains (smags) 3000-4500 4-8N/A 25 0 Nejaukts (daži starp) 8000-11,000 12-16 Marginal 25 1,000 50-80 Starpgranulāri 3500-5,500 5-9 25 5,000 40-60 2500-4,000 3-6Nē 25 10,000 40-50 Starpgranulāri (ļoti smagi) 2000-3,500 2-5 Nē
1000 stundu, 5000 stundu un 10 000 stundu īpašie pārejas ierobežojumi

Tālāk esošajā tabulā ir norādītas precīzas aukstā darba vērtības, kas izraisa pāreju no transgranulārās plaisāšanas uz lielākoties starpgranulu plaisāšanu katrā laika punktā.

Ageing Time (hr) at 700°CCold Work (%) 50% Intergranular Cracking ModeCold Work Intergranular Cracking Mode (%) >80% ieteicamais maksimālais aukstums 1. transgranulārajam režīmam, 000 15-18 22-25 12 % 5,000 10-12 15-18 8 % 10,000 7-9 10-12 5 % (pilnībā atkausēta)
Praktiski ieteikumi apkalpošanai 700 grādu leņķī

316L apvalkotajiem sildītājiem, kas paredzēti darbam 700 grādu leņķī pie 60 MPa loka sprieguma, ir jāievēro šādi iepriekš minētie aukstā darba ierobežojumi, lai nodrošinātu transgranulāro (labāka elastība, ilgāks kalpošanas laiks) šļūdes plaisāšanu pēc noteikta ekspluatācijas ilguma.

Mērķa kalpošanas laiks 700 grādu leņķī (stundas) Maksimālais iepriekšējais aukstuma darbs transgranulārai dominējošai plaisāšanai (%) ieteicamais Pirms-apkalpošanas stāvoklis Paredzamais pārrāvuma ilgums (stundas) 5, 000 15 7,000-10 000 Kā{12}}nozīmēts,{{8 3500–5500 Nepieciešama pēcvilkšanas rūdīšana 10,000 8 8,000–11 000 Viegli vilkta vai rūdīta
10,000 12 (robeža) 6 000–8 000 Atlaide ieteicamā 15, 000 5 10 000–13 000 Pilnībā atkausēta (0–5% CW)
V. Šļūdes plaisāšanas režīma pārbaude pēc apkopes

Plaisāšanas režīms ir parādīts, izmantojot metalogrāfisko izmeklēšanu gareniskā šķērsgriezumā- pēc kodināšanas sildītājiem, kas darbojas 700 grādu leņķī. Transgranulāri lūzumi iekļūst caur graudiem (taisni, akūti, bieži bez atzarojumiem). Starpgraudu plaisas gar graudu robežām (robotainas, sazarotas) Iepriekšēja aukstā darba mērījumu var noteikt pēc cietības (pilnīgi atkvēlināts 316L ~ 150-170 HV; 15% CW ~ 200-230 HV; 25% CW ~ 250-280 HV).

Secinājums: Iepriekšēja aukstuma darba kontrole, lai saglabātu transgranulāro šļūdei 10 000 stundu laikā 700 grādu temperatūrā

Transgranulārā šļūdes plaisāšana (lielāka lokanība, 9000–12, 000+ stundu pārrāvuma laiks) saglabājas 10 000 stundas 316 l nerūsējošā tērauda sildītāju apvalkos 700 grādu leņķī zem 60 MPa loka sprieguma ar 5% vai mazāku pirms aukstā darba. Iepriekšēja 15% aukstuma apstrāde izraisa materiāla starpgranulu plaisāšanu 1000–5000 stundās, saīsina plīsuma ilgumu līdz 4000–6000 stundām. 25% aukstā darba pirms iedarbības rezultātā starpgranulu plaisāšana notiek 1000 stundās un plīsuma ilgums ir mazāks par 4000 stundām. Projektētājiem, kas nosaka 316 l apvalkus 10 000 stundu darbībai 700 grādu temperatūrā, ir jānodrošina iepriekšējs aukstuma darbs.<8-10% and, for sensitive applications, specify totally annealed tubing (0-5% cold work). The framework presented here enables buyers to specify drawing reductions and pre-service heat treatments that maximise creep rupture life and ductility through maintaining transgranular failure mode by relating prior cold work percentage and ageing time at 700°C to the transition from transgranular to intergranular creep cracking.