Kā līdzvērtīgais hroma satura samazināšanās dziļums 316 sildītāja apvalka caurules metinātajos savienojumos kontrolē starpgranulu pretkorozijas jutību verdošā slāpekļskābē

Mikrostrukturālais gradients metināšanas karstuma{0}}ietekmētajā zonā (HAZ) kā korozijas parametrs

Oksidējošās skābās vidēs karstuma -ietekmētā zona (HAZ), kas atrodas blakus metinājuma saplūšanas līnijai, ir visjutīgākā zona starpgraudu korozijai (IGC) 316 nerūsējošā tērauda elektrisko sildīšanas cauruļu gadījumā, kurām ir nepieciešami metināti gala vāciņi vai atloki, piemēram, spiediena sildītāji vai augstas temperatūras sildītāji ar ievietojamiem sildītājiem. Metināšanas laikā HAZ piedzīvo siltuma ciklu, kas pēc atdzesēšanas var daļēji izšķīdināt esošos karbīdus un atkārtoti nogulsnēt hroma karbīdus uz graudu robežām. Sekojošā hroma samazināšanās sniedzas zināmā mērā no graudu robežas, un to nosaka kā līdzvērtīgu hroma satura samazināšanās dziļumu (parasti 50–500 nm). Hroma samazināšanās dziļums verdošā 65% slāpekļskābē (ASTM A262 prakse C) ir lielāks par 200 nm, un hroma koncentrācija uz graudu robežas ir mazāka par 12%. Starpgraudu uzbrukums notiek strauji, radot svara zudumu 0,5-2 mm gadā. Šajā rakstā tiek mērīta saikne starp hroma samazināšanās dziļumu, graudu robežas hroma koncentrāciju un IGC ātrumu metinātos 316 apvalkos.

Hroma samazināšanās mehānisms ar metināšanu

316 nerūsējošā tērauda metināšanas laikā siltuma ietekmes zona (HAZ) tiek uzkarsēta līdz temperatūrai no 600 grādiem līdz 1300 grādiem. Karsētajā reģionā virs aptuveni 1050 grādiem esošie karbīdi pilnībā izšķīst, un hroms un ogleklis atrodas cietā šķīdumā. Pazeminoties temperatūrai, HAZ iziet cauri sensibilizācijas diapazonam (450-850 grādi) tempā, kas ir atkarīgs no sienas biezuma, priekšsildīšanas un apkārtējās vides apstākļiem. Plānie -sienu sildītāju apvalki (1,5–2,0 mm) diezgan ātri atdziest (10–30 sekundes visā sensibilizācijas diapazonā), bieži novēršot ievērojamu karbīda nogulsnēšanos. Tomēr, ja tiek veiktas vairākas metināšanas reizes vai kad apvalks ir piemetināts pie bieza atloka (kas darbojas kā siltuma izlietne), dzesēšanas ātrums ir lēnāks un hroma karbīdi var izgulsnēties pie graudu robežām, radot 50–500 nm platu zonu, kurā ir noplicināts hroms, un vietējā hroma saturs ir tik zems, kā 9 % s 10 % v. Atbilstošais hroma satura samazināšanās dziļums ir tā apgabala platums, kurā hroms ir mazāks par kritisko vērtību 12%.

Kvantitatīvā attiecība starp izsīkuma dziļumu un korozijas ātrumu starpkristālu korozijā.

Attiecības tika izveidotas, kontrolējot 316 cauruļu (1,5 mm siena) metināšanu ar dažādu siltuma ievadi (0,5–3,0 kJ/mm) un dzesēšanas ātrumu, kam sekoja hroma izsīkuma dziļuma mērīšana ar Augera elektronu spektroskopiju (AES) un IGC testēšanu verdošā 65% HNO₃ (8 stundu cikli katrs).

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 (daudz piespēļu)<5 >500 <6 >3.50 Neveiksme (sairšana) Nepieņemami
Oglekļa satura ietekme uz noplicināšanas dziļumu

Ar tādu pašu dzesēšanas ātrumu Standard 316 (0,08% C) rada dziļākas noplicināšanas zonas nekā 316L (0,03% C), jo karbīdu veidošanā ir vairāk oglekļa.

Dzesēšanas ātrums ( grāds/s) (450-850 grādi ) Iztukšošanās dziļums 316 g (0,08% C) (nm) Iztukšošanās dziļums 316 l (0,03% C) (nm)316 IGC ātrums (mm/gadā)316 L IGC ātrums (mm/gadā)Ieteicams apkalpot<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 >Nepieciešama 1,50 > 0,60 pēc-metinājuma atlaidināšana
Slāpekļskābes servisa praktiskās metināšanas specifikācijas

316 apvalkotajiem sildītājiem, ko izmanto vārošā slāpekļskābē vai citās oksidējošās skābēs, tālāk norādītās metināšanas prasības samazinās hroma noplicināšanas dziļumu un nodrošinās IGC pretestību.

Apkalpošanas nosacījumi Maksimālais pieļaujamais IGC ātrums (mm/gadā) Ieteicamais metināšanas processMaksimālā siltuma padeve (kj/mm) Pēcmetināšanas apstrādes pieņemšanas pārbaude
Intermitējoša, atšķaidīta (20% HNO3) 0,3 GTAW, viena kārta 1,5 Nav (ja 316L) ASTM A262 prakse A