Hogyan működik az átlagos szemcsehatár keményfém távolság érzékenyítés után a 316-os fűtőköpeny-cső szabályozó szemcseközi korróziós aránya az ASTM A262 gyakorlati E tesztben

Az érzékenység súlyosságának mikroszerkezeti paramétere

A 316 rozsdamentes acél burkolatú elektromos fűtőcső esetében, amelyeket a gyártás vagy a szervizelés valamely szakaszában érzékenységi tartomány hőmérsékletének (450{3}}850 fok) tettek ki, a szemcseközi korrózióra (IGC) való érzékenység súlyossága nem a szemcsehatár-karbidok jelenlétének vagy hiányának egyszerű függvénye. A legfontosabb mikroszerkezeti paraméter a króm-karbid részecskék átlagos távolsága a szemcse-határokon. Ha a karbid részecskék elég közel vannak egymáshoz (körülbelül 0,5{8}}1,0 µm-nél kisebb távolságra), a szomszédos részecskék körüli krómszegény zónák átfedik egymást, és folyamatos, alacsony krómtartalmú utat képeznek, amelyet az oxidáló savak gyorsan megtámadnak (ASTM A262 Practice E, a réz-kénsav teszt-). Ha a keményfém részecskék széles körben elterjedtek (távolság > 1-2 m), a kimerülési zónák nem fedik át egymást, és a szemcsehatárok ellenállnak a szemcsék közötti támadással szemben. Ez a cikk számszerűsíti az átlagos karbidtávolság, az érzékenység mértéke és az IGC sebesség közötti kapcsolatot a hagyományos 24 órás gyakorlati E tesztben.

A kimerült zónák átfedésének mechanizmusa

A króm-karbid kicsapása a 316-os rozsdamentes acél szemcsehatárainál ~50{7}}200 nm krómszegény zónát hoz létre a részecske mindkét oldalán. A csapadékhőmérséklet és az idő függvényében vizsgálják a krómfogyás mértékét (gyakran 8-12% a minimális krómkoncentráció az ömlesztett 17-19%-hoz képest). A szemcseközi korrózió kritikus, ha két szomszédos karbid közötti távolság kisebb, mint a két szomszédos kimerülési zóna szélességének összege. Ilyen körülmények között a kimerülési zónák átfedik egymást, és alacsony{11}}krómtartalmú anyagok folyamatos nyomvonala alakul ki a szemcsehatár mentén. Az intenzíven oxidáló és króm{12}}hiányos zónában-szelektív forráspontú réz-réz-szulfát-kénsavas oldat (E gyakorlat) a kimerült zónák átfedik egymást, és gyorsan korrodálódnak, ami szemcseesést és a minta végső meghibásodását okozza a hajlítás során. Körülbelül 1-2 μm-nél nagyobb keményfém távolságok esetén a kimerült zónák el vannak szigetelve, és nincs folyamatos alacsony krómtartalmú útvonal.

Számszerűsített kapcsolat a keményfém térköz és az E gyakorlat eredményei között

A következő küszöbértékeket állapították meg a 316-os cső (1,5 mm-es fal, 0,06% C) ellenőrzött érzékenyítésével 650 fokon (a leggyorsabb karbidkiválási hőmérséklet) különböző időtartamokon keresztül, majd az átlagos karbidtávolság mérésével transzmissziós elektronmikroszkóppal és ASTM A262 Practice E teszttel.

Szenzibilizációs idő 650 fokon (óra) Szemcsehatár Átlagos karbidtávolság (µm) Becsült kimerült zóna átfedési hányad (%) E gyakorlat eredménye (24- óra forrás Cu-CuSO4-H2SO4) Szemcsék közötti támadási mélység, µm-ben javasolt a szervizelés
0 (hevített, nincs keményfém N/A Pass (nincs törés a kanyarban)<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% Marginális (repedések a kanyarban) 20-40Nem javasolt
2 0.8-1.2 50-80% meghibásodás (súlyos repedések) 80-150 nem hiba (tiszta repedések) 40-80 nem 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 sz
A széntartalom hatása a kritikus karbid távolságra

A 316-ban lévő szén mennyisége határozza meg az összes karbidot, amely kicsapódhat, és így az adott szenzibilizációs folyamat során elérhető legkisebb karbidtávolságot.

Carbon Content (wt%) Minimum Carbide Spacing after Complete Sensitisation (µm) Practice E Result at Minimum SpacingMaximum Allowable Service Temperature To Avoid Sensitisation >0,020 (alacsony)2-3 Pass 450 fok 0,020-0,030 (316L) 1,5-2,5 Pass (marginális) 425 fok 0.030-0.040 1.0-1.8 Szegély 400 fok 0.040-0.050 0.8-1.2 Hiba 375 fok 0.050-0.060 0.5-0.8 Meghibásodás 375 fok 0.050-0.060 0.5-0.8 Meghibásodás 350 fok 0.016 0.08. 0,3-0,6 Fail 325 fok
Az érzékenység gyakorlati elkerülése a fűtőberendezések gyártása során

Annak elkerülése érdekében, hogy a keményfém térköz az alapvető 1-2 µm-es határ alatt legyen a hegesztendő, vagy üzem közben érzékenyítő hőmérsékletnek kitett 316 burkolatú fűtőtesteknél, a következő kritériumok betartása javasolt:

Gyártási vagy szolgáltatási állapotMaximális hőmérsékleti expozíció ( fok ) Maximális hőmérséklet a hőmérsékleten Javasolt széntartalom Az expozíció utáni vizsgálat követelménye
Hegesztés (egymenetes, töltőanyag nélkül) gyors hűtés, max 1200-1400 másodperc (HAZ gyorsan hűl) Bármilyen (HAZ, ha vékony, nincs érzékeny) Nincs vékony falhoz (<2mm)
Hegesztés (vastag szakasz, több{0}}menet) 450-850 (összesen) 316 L min. (C<0.03%)Practice E Weld coupon
Hegesztési -hőkezelés (feszültségcsillapítás) 400-450 fok 1-2 óra 316L (mind)Nincs (érzékelési határ alatt)
Service temperature excursion 450-550°C >10 óra kumulatív 316L szükséges E gyakorlat 5 év után
Forrasztás vagy forrasztás 500-700 fok perctől óráig 316 liter vagy stabilizált (321/347) E gyakorlat szükséges
ASTM A262 Practice E minőségi teszt az elfogadáshoz

Az ASTM A262 Practice E teszt végső biztosítékot ad az IGC-ellenállásra azoknak a vásárlóknak, akik 316 hüvelyt adnak meg, amelyek a gyártás során érzékennyé válhatnak. A vizsgálati eljárás a következőket tartalmazza:

forraljuk 24 órán át réz-réz-szulfát--kénsav oldatában (ASTM A262, E eljárás)

A mintát 180 fokkal meghajlítják a minta vastagságával megegyező átmérőjű tüskére

A hajlított felület repedéseinek megtekintése 10-szeres nagyításban

Elfogadási kritériumok: Ha a hajlítás után nem észlelhető repedés, akkor "pass"-ról (érzékeletlen). Ha bármilyen hosszúságú (bármilyen hosszúságú) repedést észlel, „hiba” (szenzibilizált) üzenet kerül rögzítésre. A teszt érzékeny a < ~1-2 μm keményfém távolságokra.

Szenzitizáció által kiváltott IGC-k helyszíni azonosítása

Egy 316-os fűtőberendezésben, amely nem működik oxidáló savval (pl. salétromsav, pácoló oldatok) vagy oxidáló komponenst tartalmazó kloridos környezetben, az érzékenyítésből adódó szemcseközi korrózió a szemcsehatárok mentén kis nagyítással (50{4}}100-szor maratva) látható repedések hálózataként jelenik meg egy polírozott felületen. A repedések "csontváz" mintázatúak lehetnek, jelezve a korábbi ausztenitszemcséket. Az érzékenységet az ASTM A262 Practice E igazolja a meghibásodott fűtőberendezésből vett mintán. A pásztázó elektronmikroszkóppal metallografikusan meghatározott távolság 0,5-1,0 µm-nél kisebb lesz. Az ilyen hibákra a válasz a 316L használata vagy az utólagos hegesztési megoldás szükségessége.

Következtetés: A keményfém térköz specifikációjának szabályozása érzékenyítéssel

Az ASTM A262 Practice E szabványon alapuló szemcseközi korróziós sebesség a 316-os rozsdamentes acél burkolatú fűtőtesteknél az érzékenyítési hőmérsékletek utáni átlagos szemcsehatár-karbid távolságon alapul. Ha a karbid távolság kisebb, mint 1-2 µm, a króm-hiányos zónák átfedik egymást, és egy folyamatos krómszegény útvonalat alkotnak, amely gyorsan korrodál, és nem teljesíti az E gyakorlati tesztet. Azokban az alkalmazásokban, ahol a hegesztési vagy üzemi hőmérséklet 450-850 fokos tartományban van, a 316 burkolatot előíró mérnököknek 316 literes (szén)<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.