Pie kāda konkrēta sērskābes koncentrācijas sliekšņa 1,2 milimetru 316 nerūsējošā tērauda apvalkam ir nepieciešama pēc-metināšanas atlaidināšana, lai novērstu starpkristālu koroziju elektriskajos iegremdējamajos sildītājos?

Montāžas atloku un veidgabalu piestiprināšanas pie 316 nerūsējošā tērauda apvalka metināšana jāveic ražošanas inženieriem un kvalitātes nodrošināšanas personālam, kas ir atbildīgs par elektriskajiem iegremdējamajiem sildītājiem izmantošanai sērskābes servisā. Metināšana rada siltumu, kas var izraisīt sensibilizāciju, hroma karbīdu veidošanās pie graudu robežām karstuma -ietekmētajā zonā. 316, kas ir sensibilizēta, zaudē izturību pret koroziju un kļūst jutīga pret starpkristālu koroziju, kas galvenokārt ietekmē graudu robežas, radot ātrus materiāla zudumus un iespējamu sildītāja bojājumu. Apvalka sieniņu biezums nosaka dzesēšanas ātrumu pēc metināšanas un nepieciešamību veikt pēc-metināšanas atlaidināšanu. Šajā darbā mēs noteicām sērskābes koncentrācijas slieksni, kam nepieciešama pēc-metinājuma atkausēšana, lai izvairītos no starpkristālu korozijas uzbrukuma 1,2 mm 316 apvalkā.

Sensibilizācija un starpgranulu korozijas mehānisms 316. gadā
Karsējot 316 nerūsējošo tēraudu temperatūras diapazonā no 450 grādiem līdz 850 grādiem (sensibilizācijas diapazons), hroma karbīdi mēdz izgulsnēties pie graudu robežām. Šo nokrišņu rezultātā reģionos, kas atrodas netālu no graudu robežām, hroms ir izsmelts un tādējādi trūkst 12% hroma, kas nepieciešams pasīvās plēves ražošanai. Kodīgā vidē šīs hroma samazināšanās zonas galvenokārt tiek korozijas, izraisot graudu robežu uzbrukumu un galu galā materiāla noņemšanu. Plānas sienas apvalkam, kura biezums ir 1,2 mm, dzesēšanas ātrums pēc metināšanas ir ātrs, jo termiskā masa ir minimāla un siltums ātri izkliedējas. Plāna siena atdziest no metināšanas temperatūras līdz zem 450 grādiem sekundēs un pavadīs maz laika sensibilizācijas diapazonā. Biezām -sienu apvalkiem (vairāk nekā 3 mm) dzesēšanas ātrums ir lēnāks, kas palielina sensibilizācijas risku. Tomēr 1,2 mm sienai dzesēšanas ātrums parasti ir pietiekami ātrs, lai izvairītos no sensibilizācijas parastos gāzes volframa loka metināšanas apstākļos. Galvenais ir ne tikai sienas biezums, bet arī oglekļa saturs 316 materiālā. Zema oglekļa satura 316L (maks. 0,03% C) ir īpaši izturīgs pret sensibilizāciju neatkarīgi no sienas biezuma. Standarta 316 (maks. 0,08% oglekļa) var paaugstināties, ja atdzesē pārāk lēni.

Sērskābes kritiskā koncentrācija sensibilizācijas noteikšanai
The intergranular corrosion of sensitised 316 is especially severe at certain concentrations of sulphuric acid. The Strauss test (ASTM A262 Practice E) is a test for sensitisation using boiling 16% sulphuric acid with copper sulphate. The most susceptible concentration of sulphuric acid to intergranular assault in service is between 10 and 40% at temperatures over 50°C. Below 10 % the acid is not active enough to target grain boundaries preferentially. Above 40% acid it becomes oxidising and repassivates the surface obscuring sensitisation. 1.2 mm 316 sheath in sulphuric acid. For 60-80°C the concentration threshold for the risk of intergranular corrosion is around 15-25%. A sensitised sheath may live for years without obvious attack below 15 per cent. At >25% skābes, skābes oksidēšanās tendence var novērst starpgranulu uzbrukumu, bet bedru veidošanās rada bažas. Sensibilizēts apvalks kritiskajā 15-25% diapazonā var zaudēt materiālu ar ātrumu 0,5–2,0 mm/gadā gar graudu robežām, dažu mēnešu laikā caurdurot 1,2 mm sienu. Tāpēc lietojumiem ar sērskābes koncentrāciju no 15% līdz 25% temperatūrā, kas pārsniedz 50 grādus, ir ļoti ieteicama atkausēšana pēc metināšanas, ja vien materiāls nav 316 l.

Atlaidināšanas prasību matrica metinātiem 316 apvalkiem
Tālāk esošajā tabulā sniegti ieteikumi 1,2 mm 316 apvalku pēc-metināšanas atlaidināšanai atbilstoši sērskābes koncentrācijai, darba temperatūrai un konkrētajai izmantotajai 316 klasei. Metināšanas agregātu uzkarsē līdz 1050 grādu temperatūrai 15 minūtes un ātri atdzesē (ar ūdeni vai piespiedu gāzi).

Nepieciešama sērskābes koncentrācijas darba temperatūra 316. pakāpes pēcmetināšanas atlaidināšana? Alternatīvs ieteikums
Mazāk par 10 procentiem no316 vai 316L temperatūras Standarta metināšana nav atļauta
10–15% Zem 60 grādiem 316L Nav vēlamā 316L
10 – 15% <60°C 316No, however 316L recommended Good without annealing
10 – 15% 60 – 90 grādi 316L Nē Uzmanību pret uzbrukumu
10 – 15% 60 – 90 grādi 316 Jā Atlaidināt vai izmantot 316L 15 – 25%Zem 50oC 316L Nav pieņemams 316L 15 – 25%11.2.2.1.2.tabula. 316 un 316L SS sastāvs un pielietojums paaugstinātā temperatūrāJebkura temperatūra Jebkura 316 N/A Sensibilizācija nav dominējošais atteices režīms; Dominējošs ir pittings
Vairāk nekā 40% Jebkura temperatūra Jebkura 316 Nav piemērojams Oksidējoša skābe; starpgranulu lēkme nav iespējama
Kritiskajam koncentrācijas diapazonam 15-25% temperatūrā virs 50 grādiem, ja tiek izmantots standarts 316, ir nepieciešama 1,2 mm 316 apvalka atkausēšana pēc metināšanas. Bet atkausēšana dod papildu drošības rezervi pat ar 316L. Ja atkvēlināšana netiek veikta, metinātā atloka stiprinājuma zonā 3–12 mēnešu laikā var veidoties starpkristālu korozija, kas iekļūst plānā sienā, izraisot atloka atdalīšanu vai apvalka noplūdi.

Praktiski apsvērumi par plānsienu apvalku atkausēšanu
Tiek apspriestas praktiskās grūtības, kas rodas, veicot 1,2 mm caurules 316 pēc-metināšanas atlaidināšanu. Ja mezgls nav pareizi aizsargāts, augstā 1050 grādu temperatūra var izraisīt iekšējās pretestības stieples oksidāciju. Atlaidināšana jāveic kontrolētas vides krāsnī, izmantojot argonu vai disociētu amonjaku, lai izvairītos no oksidēšanās. Alternatīvi, metināšanas zonu var lokāli atkausēt ar indukcijas karsēšanu, nesildot visu sildītāju. Sildītāja plāksnēs esošā MgO izolācija izplešas savādāk nekā tērauds un var saplīst apvalku, tādēļ sildītājiem, kas iepriekš ir sasmērēti ar MgO izolāciju, nav iespējama pilna krāsns atkvēlināšana. Tāpēc atkvēlināšana jāveic pēc metināšanas, bet pirms smērēšanas vai lokalizēta tikai metināšanas zonā. Inženieriem ir jāparedz, ka jebkurai metināšanai, kas tiek veikta 316 apvalkiem, kas darbosies 15–25 procentu sērskābē, ir jāveic lokāla siltuma ietekmētās zonas indukcijas atkausēšana. Atkausētā zona sniedzas vismaz par 10 mm abās metinātās šuves pusēs. Pareizu atlaidināšanu var pārbaudīt, izmantojot ferīta mērītāju vai iesniedzot metinājuma paraugu ASTM A262 Practice E testēšanai. Piegādātāju, kas nevar veikt pēc-metināšanas atlaidināšanu vai piedāvāt verifikācijas testus, nedrīkst izmantot sērskābes apkalpošanai kritiskās koncentrācijas diapazonā. Vienas starpkristālu korozijas bojājuma izmaksas, kas parasti ir negaidītas un bez brīdinājuma, ir ievērojami lielākas nekā labu atlaidināšanas procesu izmaksas. Jaunām instalācijām izvēloties 316L, nevis standarta 316, 1,2 mm sienām tiek novērsta sensibilizācijas iespēja jebkuros apstākļos, izņemot ekstrēmākos apstākļus, un ir ļoti ieteicama sērskābes izmantošanai, ja koncentrācija pārsniedz 10%.