Kā vidējais graudu robežas karbīda atstatums pēc sensibilizācijas 316 sildītāja apvalka caurules kontroles starpgranulu korozijas ātruma termiskās apstrādes ASTM A262 prakses E testā

Sensibilizācijas smaguma pakāpes mikrostrukturālais parametrs

316 nerūsējošā tērauda elektriskās sildīšanas caurulēm, kas ir pakļautas sensibilizācijas diapazona temperatūrai (450{3}}850 grādi) kādā ražošanas vai apkopes posmā, starpgranulārās korozijas (IGC) jutības smagums nav vienkārša graudu robežkarbīdu esamības vai neesamības funkcija. Galvenais mikrostrukturālais parametrs ir hroma karbīda daļiņu vidējais attālums uz graudu{7}}robežām. Kad karbīda daļiņas atrodas pietiekami tuvu viena otrai (attālums ir mazāks par aptuveni 0,5{8}}1,0 µm), hroma noplicinātās zonas ap blakus esošajām daļiņām pārklājas, veidojot nepārtrauktu zema hroma satura ceļu, ko ātri uzbrūk oksidējošās skābes (ASTM A262 prakse E, vara sērskābes sulfāta tests). Ja karbīda daļiņas ir plaši izkliedētas (attālums > 1-2 m), noplicināšanas zonas nepārklājas un graudu robežas ir izturīgas pret starpgranulu uzbrukumu. Šajā rakstā ir norādīta saikne starp vidējo karbīda atstarpi, sensibilizācijas pakāpi un IGC ātrumu parastajā 24 stundu prakses E testā.

Noplicināto zonu pārklāšanās mehānisms

Hroma karbīda nogulsnēšanās pie 316 nerūsējošā tērauda graudu robežām rada hroma noplicinātu zonu ~50{7}}200 nm katrā daļiņas pusē. Kā funkcija no nokrišņu temperatūras un laika tiek pētīts hroma samazināšanās apjoms (bieži vien 8-12% minimālā hroma koncentrācija salīdzinājumā ar lielāko daļu 17-19%). Starpgranulu korozija ir kritiska, ja attālums starp diviem blakus esošajiem karbīdiem ir mazāks par divu blakus esošo izsīkuma zonu platumu summu. Šādos apstākļos izsīkuma zonas pārklājas, un gar graudu robežu veidojas nepārtraukta zema{11}}hroma satura celiņa. Intensīvi oksidējošajā un hroma -deficīta zonā-selektīva viršanas vara-vara sulfāta-sērskābes šķīdums (E prakse) noplicinātās zonas pārklājas un ātri tiek sarūsējušas, izraisot graudu krišanu un galīgu parauga saliekšanos. Ja karbīda atstatums ir lielāks par aptuveni 1–2 μm, noplicinātās zonas ir izolētas un nav nepārtraukta maršruta ar zemu hroma saturu.

Kvantificēta saikne starp karbīda atstarpēm un prakses E rezultātiem

Tālāk norādītie sliekšņi ir noteikti, kontrolējot 316 cauruļu (1,5 mm siena, 0,06% C) sensibilizāciju 650 grādu temperatūrā (visātrākā karbīda nokrišņu temperatūra) dažādos laika periodos un pēc tam mērot vidējo karbīda atstatumu ar transmisijas elektronu mikroskopiju un ASTM A262 Practice E testēšanu.

Sensibilizācijas laiks pie 650 grādiem (h) Graudu robežas vidējais atstatums no karbīda (µm) Paredzamā noplicinātās zonas pārklāšanās daļa (%) Prakses E rezultāts (24- h vārīšanās Cu-CuSO4-H2SO4) Starpgranulu uzbrukuma dziļums, µm, ieteicamais Accids
0 (atkvēlināts, bez karbīdiem N/A Pass (nav lūzumu līkumā)<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% robežvērtība (plaisas līkumā) 20-40Nav ieteicams
2 0.8-1.2 50-80% atteice (smagas plaisas) 80–150 Nav atteice (skaidras plaisas) 40–80 Nē 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
Oglekļa satura ietekme uz kritisko karbīdu atstarpi

Oglekļa daudzums 316. nosaka kopējo karbīdu, kas var izgulsnēties, un līdz ar to mazāko karbīda atstarpi, kādu var sasniegt konkrētam sensibilizācijas procesam.

Carbon Content (wt%) Minimum Carbide Spacing after Complete Sensitisation (µm) Practice E Result at Minimum SpacingMaximum Allowable Service Temperature To Avoid Sensitisation >0,020 (zems) 2-3 450 grādi 0,020-0,030 (316L) 1,5-2,5 425 grādi 0.030-0.040 1.0-1.8 Robeža 400 grādi 0.040-0.050 0.8-1.2 Neatbilstība 375 grādi 0.050-0.060 0.5-0.8 Neatbilstība 375 grādi 0.050-0.060 0.5-0.8 Neatbilstība 375 grādi 0.08 0.08. 0,3-0,6 Fail 325 grādi
Praktiska izvairīšanās no sensibilizācijas sildītāja ražošanā

Lai izvairītos no karbīda atstatuma zem būtiskā 1–2 µm robežvērtības 316 apvalkotajos sildītājos, kas tiks metināti vai ekspluatācijas laikā var tikt pakļauti sensibilizācijas temperatūrai, ieteicams ievērot šādus kritērijus:

Ražošanas vai apkalpošanas apstākļi Maksimālā temperatūras iedarbība ( grāds ) Maksimālais laiks pie temperatūras Ieteicamais oglekļa saturs Pēcekspozīcijas testa prasība
Metināšana (vienā piegājienā, bez pildvielas) ātri atdzesē, maks. 1200–1400 sekundes (HAZ ātri atdziest) Jebkurš (HAZ, ja plāns nav sensibilizēts) Nav paredzēts plānai sienai (<2mm)
Metināšana (bieza daļa, vairāku gājienu) 450-850 (kopā)316L Min. (C<0.03%)Practice E Weld coupon
Pēc-metināšanas šuves termiskā apstrāde (spriedzes mazināšana) 400–450 grādi 1–2 stundas 316 L (visi) Nav (zem noteikšanas robežas)
Service temperature excursion 450-550°C >Nepieciešamas 10 stundas kumulatīvi 316L Prakse E pēc 5 gadiem
Lodēšana vai lodēšana 500-700 grādi Minūtes līdz stundām 316L vai stabilizēta (321/347) Nepieciešama E prakse
ASTM A262 prakses E kvalitātes pārbaude akceptēšanai

ASTM A262 Practice E testēšana sniedz galīgo garantiju par IGC pretestību tiem pircējiem, kuri norāda 316 apvalkus, kas var tikt paaugstināti ražošanas laikā. Testa procedūra ietver:

vārot 24 stundas vara -vara sulfāta- sērskābes šķīdumā (ASTM A262, E procedūra)

Paraugs ir saliekts par 180 grādiem virs serdeņa, kura diametrs ir vienāds ar parauga biezumu

Skatoties plaisas saliektajā virsmā ar 10x palielinājumu

Pieņemšanas kritēriji: Ja pēc lieces nav novērotas plaisas, tas ir "pass" (nesensibilizēts). Ja tiek pamanītas (jebkura garuma) plaisas, tiek reģistrēta "neatteice" (sensibilizēta). Tests ir jutīgs pret karbīda atstarpēm < ~1-2 μm.

Sensibilizācijas izraisīto IGC lauka identifikācija

316 sildītājā, kas nedarbojas oksidējošās skābes darbībā (piemēram, slāpekļskābe, kodināšanas šķīdumi) vai hlorīdu vidē ar oksidējošu komponentu, sensibilizācijas izraisītā starpgraudu korozija izpaužas kā plaisu tīkls gar graudu robežām, ko var redzēt zemā palielinājumā (50{4}}100 x), kas ir iegravēts uz pulētas virsmas. Plaisām var būt "skeleta" raksts, kas norāda uz iepriekšējiem austenīta graudiem. Sensibilizāciju apstiprinās ASTM A262 Practice E paraugam, kas ņemts no bojātā sildītāja. Metalogrāfiski, izmantojot skenējošu elektronu mikroskopiju, noteiktais attālums būs mazāks par 0,5-1,0 µm. Atbilde uz šādām kļūmēm ir izmantot 316L vai pieprasīt pēcmetināšanas šķīduma atlaidināšanu.

Secinājums: karbīda atstatuma specifikācijas kontrole ar sensibilizāciju

Starpgranulu korozijas ātrums, kas balstīts uz ASTM A262 Practice E 316 nerūsējošā tērauda sildītājiem ar apvalku, ir balstīts uz vidējo graudu robežas karbīda atstarpi pēc sensibilizācijas temperatūras. Ja atstatums starp karbīdu ir mazāks par 1-2 µm, hroma-noplicinātās zonas pārklājas viena ar otru, veidojot nepārtrauktu zema hroma satura ceļu, kas ātri korodē un neiztur E prakses testu. Lietojumiem, kur metināšanas vai ekspluatācijas temperatūra ir 450-850 grādu diapazonā, inženieriem, kas norāda 316 apvalkus, jānodrošina 316 l (oglekļa<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.