Kif tagħmel id-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli tal-karbur f'kisi tal-heater ta' l-azzar li ma jsaddadx 316 wara l-kontroll ta' l-ittemprar tas-soluzzjoni suxxettibilità għall-korrużjoni intergranulari f'ambjenti aċidużi ossidanti

L-Aspett Mikrostrutturali li Jirregola r-Reżistenza għas-Sensitizzazzjoni

Id-daqs, id-distribuzzjoni u l-kontinwità tal-partiċelli tal-karbur fil-konfini tal-qamħ huma kritiċi biex jiġi determinat jekk 316 tubi ta 'tisħin elettriku miksi bl-istainless steel esposti għal aċidi ossidanti bħal aċidu nitriku jew aċidi mħallta li fihom kloruri jirreżistux korrużjoni intergranulari (IGC) jew ifallux b'attakk rapidu tal-konfini tal-qamħ. Il-biċċa l-kbira tal-karburi huma maħlula f'soluzzjoni solida wara ttemprar ta 'soluzzjoni xierqa f'1040-1100 grad segwit minn tkessiħ ta' malajr, u għalhekk tinkiseb struttura nadifa tal-konfini tal-qamħ. Madankollu, jekk it-tkessiħ mit-temperatura ta 'l-ittemprar huwa bil-mod wisq, jew jekk il-materjal sussegwentement jerġa' jissaħħan fil-medda ta 'sensitizzazzjoni (450-850 grad) il-karburi tal-kromju jippreċipitaw fil-konfini tal-qamħ. Is-suxxettibilità tal-IGC tiddependi fuq id-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli ta’ dawn il-karburi, jiġifieri jekk humiex fini u mhux kontinwi (taħt 0.1 µm u spazjati aktar minn 1 µm minn xulxin), jew oħxon u kontinwi (li jiffurmaw film prattikament sħiħ tul il-fruntiera). Hawnhekk hawn kwantifikazzjoni tal-assoċjazzjoni bejn id-daqs tal-partiċelli tal-karbur, ir-rata ta 'korrużjoni intergranulari u l-ħajja tas-servizz f'kundizzjonijiet ta' aċidu ossidanti.

Mekkaniżmu ta 'Korrużjoni Intergranulari minn Karburi Kontinwi

Il-preċipitazzjoni tal-karburi tal-kromju (Cr 23 C 6 ) fil-konfini tal-qamħ fl-istainless steel 316 tirriżulta fit-tnaqqis tal-kromju fil-matriċi ġirien u żona mnaqqsa tal-kromju -wisa 'ta' madwar 50-200 nm hija ffurmata madwar kull partiċella tal-karbur. Jekk l-ispazjar bejn il-karburi huwa żgħir (inqas minn 0.5 µm bejn il-partiċelli) iż-żoni ta' tnaqqis jikkoinċidu u jiffurmaw rotta kontinwa ta'-kromju baxx tul il-konfini tal-qamħ. Madankollu, f'aċidi ossidanti (eż.. 65% aċidu nitriku fit-togħlija jew aċidi inqas ikkonċentrati bi speċi ossidanti) din ir-rotta tal-kromju-eżawrita tinħall preferenzjali b'rati 10-100 darba aktar mgħaġġla mill-interjuri tal-qamħ b'ħafna kromju, li jwassal għal korrużjoni intergranulari. Il-konfini tal-qamħ bil-ħsara jistgħu jissaddad sa fond ta' 100 sa 500 µm fi żmien ġimgħat jew xhur, u dan jirriżulta f'diżintegrazzjoni sħiħa tal-għant. Meta l-karburi jkunu kbar (0.5-2.0 µm) u mifruxa ħafna (aktar minn 2-3 µm 'il bogħod minn xulxin) iż-żoni ta' tnaqqis ma jikkoinċidux u l-konfini tal-qamħ ikollu biżżejjed kromju ('il fuq minn 12 %) bejn il-partiċelli biex isostni l-passività. Il-karburi m'għandhomx rwol fil-korrużjoni intergranulari hawnhekk. Il-kundizzjoni mikrostrutturali ewlenija mhijiex tant il-preżenza ta 'karburi, iżda pjuttost il-formazzjoni ta' netwerk kontinwu.

Relazzjoni kwantitattiva bejn id-Distribuzzjoni tad-Daqs tal-Karbur u r-Rata tal-IGC

Ġew stabbiliti konnessjonijiet kwantitattivi bejn il-proprjetajiet tal-partiċelli tal-karbur u r-rati ta 'korrużjoni intergranulari għal tubi 316 li ġew soġġetti għal trattament tas-sħana kkontrollat ​​sistematiku segwit minn ttestjar ta' immersjoni f'65 % aċidu nitriku jagħli (ASTM A262 Prattika C). Rati IGC ta 'inqas minn 0.1 mm/sena huma osservati fil-materjal ittemprat b'soluzzjoni sħiħa (l-ebda karburi viżibbli f'ingrandiment ta' 1000×). Materjal b'karburi fini u kontinwi (partiċelli 0.05-0.2 µm, spazjar < 0.3 µm) għandu rati IGC ta' 5-20 mm/sena – biżżejjed biex jeqred ħajt ta' 1.5 mm f'ġimgħat sa xhur. Materjal b'karburi oħxon u mhux kontinwi (partiċelli 0.5-1.5 µm, spazjar 2-5 µm) għandu rati IGC ta 'inqas minn 0.5 mm fis-sena, li huwa adattat għal ħafna servizzi. Il-korrelazzjoni tal-proprjetajiet tal-partiċelli tal-karbur, l-istorja tat-trattament tas-sħana u l-prestazzjoni antiċipata tal-IGC fl-aċidi ossidanti hija mqassra fit-tabella hawn taħt.

Daqs tal-partiċelli tal-karbur, µm Spazjar bejn il-partiċelli, µm Morfoloġija tal-karbur Kondizzjoni ta' sensitizzazzjoni, skont ASTM A26265% HNO3 Rata ta' IGC tat-togħlija (mm/senaĦin sa Perforazzjoni (ħajt ta' 1.5 mm)|Rakkomandat għal Servizz ta' Aċidu Ossidanti
N/A Soluzzjoni kompletament ittemprata Xejn misjuba Għadda<0.1 >15-il sena Iva
0.02-0.10 <0.2 Continuous film Severe sensitisation 10-20 1-3 monthsNo 0.10-0.25 0.2-0.5 Almost continuousmoderate sensitisation 5-10 2-6 monthsNo 0.25-0.50 0.5-1.0 Discontinuous yet frequentMild sensitisation 1-5 3-12 monthsMarginal 0.50-1.00 1.0-2.0 Discontinuous Slight sensitisation 0.5-1.0 1-3 yearsSuitable for light duty
2.0-5.0 1.00-2.00 Single particlesNo Sensitisation (Carbides Present) 0.1-0.5 3-15 yearsYes (with supervision)2.00 >5.0 Aħrax ħafna Iżolat L-ebda sensitizzazzjoni<0.1 >15-il sena Iva
Ir-Rwol tar-Rata tat-Tkessiħ Mit-Temperatura tat-Ttemprar tas-Soluzzjoni

It is found that the transition from a desirable coarse, discontinuous carbide distribution to an unsatisfactory fine, continuous distribution is mostly governed by the cooling rate from solution annealing temperature. When 316 is slowly cooled from 1040 °C (e.g. in still air or in the furnace) carbides nucleate lavishly since the material is in the sensitisation region (450-850 °C) for minutes instead of seconds. The high nucleation rate yields many tiny carbides with close spacing. 316 rapidly quenched (water quench, cooling rate >500 grad /s fuq il-medda ta 'sensitizzazzjoni) m'għandux ħin biex il-karburi jinnukleaw qabel it-temperatura taqa' taħt il-450 grad fejn id-diffużjoni tal-kromju hija insinifikanti. Dan jirriżulta fi struttura tal-karbur-ħielsa jew oħxon ħafna. Ir-rata tat-tkessiħ wara l-ittemprar tal-kisi tal-heater hija determinata mill-ħxuna tal-ħajt u l-mezz tat-tifi. Tubi bi ħxuna tal-ħajt ta '1 sa 2 mm jistgħu jiġu mkessħa bl-ilma b'mod effiċjenti u jiksbu veloċitajiet ta' tkessiħ ta '1000 sa 2000 grad /s. Partijiet eħxen (5 sa 10 mm eż. blokki tal-flanġ) jiksħu aktar bil-mod u jeħtieġu sprej tal-ilma qawwi jew quenchants tal-polimer biex jagħtu tkessiħ adegwat. F'assemblaġġi tal-heater fejn flanġijiet kbar huma wweldjati ma 'kisi irqaq, huwa possibbli li l-għant ma jissensibilizzax mat-tkessiħ iżda l-ħanek ikun, sabiex l-IGC iseħħ fil-ġonta tal-weldjatura.

Verifika fuq il-Qasam tad-Distribuzzjoni tal-Karbur u Suxxettibilità għall-IGC

Tliet metodi huma pprovduti għall-iċċekkjar tad-distribuzzjoni xierqa tal-karbur ta' 316-il heater magħluq għal servizz ta' aċidu ossidanti. L-ewwel huwa t-test tal-inċiżjoni tal-aċidu ossaliku (ASTM A262 Prattika A), li fih kampjun illustrat huwa inċiż elettrolitikament f'10 % aċidu ossaliku. Struttura "pass" (konfini tal-qamħ lixx) turi mikrostruttura tajba. Struttura "foss" (trinek inċiżi fil-konfini tal-qamħ) tindika karburi kontinwi u sensitizzazzjoni. It-tieni proċedura hija t-test tar-ram-sulfurat tar-ram-aċtu sulfuriku (ASTM A262 Prattika E) fejn kampjun mgħawweġ jiġi mgħaddas għal 24 siegħa. Xquq fil-liwja=ikkonfermat sensitizzazzjoni. It-tielet mod jinvolvi l-investigazzjoni diretta ta' cross section illustrat-b'ingrandiment ta' 500-1000× permezz ta' mikroskopju elettroniku tal-iskannjar. Kwantitattivament, id-daqs tal-karbur u l-ispazjar jistgħu jitkejlu bl-użu ta 'analiżi tal-immaġni. Għall-akkwist, l-assigurazzjoni tal-kwalità infurzabbli hija li jeħtieġ li l-manifattur tal-heater jiċċertifika li l-materjal tal-għant jgħaddi mill-ASTM A262 Prattika A bi struttura ta '"pass" u l-ebda sinjali ta' sensitizzazzjoni.

Mitigazzjoni ta' Mikrostrutturi Sensitizzati

Jekk il-mikrostruttura tal-għant 316 tiġi skoperta li tkun sensitizzata (karburi fini u kontinwi), hemm tliet għażliet. L-ewwel huwa li jerġa'-ittempra l-heater kollu f'1040-1100 grad segwit minn tkessiħ ta' malajr tal-ilma. Din it-terapija tneħħi l-karburi u tirrestawra r-reżistenza IGC. It-ttemprar mill-ġdid ta' heater komplut jista' jagħmel ħsara lill-insulazzjoni interna tal-MgO, jiddeforma l-għant jew jossidizza l-komponenti interni. Alternattiva oħra hija li jiġi utilizzat il-heater biss f'kundizzjonijiet mhux-ossidanti (eż. kloruri newtrali, aċidi li jnaqqsu) fejn il-korrużjoni intergranulari ma sseħħx minħabba li ż-żoni mnaqqsa mill-kromju jibqgħu passivi. It-tielet alternattiva hija li tissostitwixxi l-heater b'wieħed magħmul minn 316L (karbonju baxx, taħt 0.03 %). Kontenut baxx ta 'karbonju jevita wkoll il-produzzjoni ta' karbiti kontinwi bi tkessiħ aktar bil-mod peress li m'hemmx biżżejjed karbonju biex jippreċipita netwerk kontinwu. Għas-servizz ta 'aċidu ossidanti, huwa rakkomandat ħafna li 316L jiġi speċifikat aktar milli 316 ordinarju.

Konklużjoni: Id-Definizzjoni tal-Karbur-Mikrostrutturi Ħieles fis-Servizz Aċidu

Is-suxxettibilità għall-korrużjoni intergranulari ta 'ħiters imgeżwer ta' l-istainless steel 316 f'ambjenti ta 'aċidu ossidanti hija rregolata mhux mill-preżenza jew in-nuqqas ta' karburi iżda mid-distribuzzjoni tad-daqs u l-kontinwità tagħhom. Karburi kontinwi fini (spazjar tal-partiċelli ta' inqas minn 0.5 µm) iwasslu għal żoni mċaħħda mill-kromju li jikkoinċidu li jitnaqqru b'5-20 mm fis-sena. Karburi oħxon u mhux kontinwi (spazjar > 2 µm) ma jinduċux IGC peress li żoni defiċjenti huma segregati. Inġiniera li jispeċifikaw ħiters għal aċidu nitriku, aċidi mħallta jew midja ossidanti oħra għandhom jitolbu prova ta 'dispersjoni adegwata tal-karbur permezz ta' ttestjar ASTM A262 u jispeċifikaw 316L biex joffru marġni addizzjonali kontra s-sensitizzazzjoni matul il-manifattura. Billi tikkorrelata d-daqs tal-partiċelli tal-karbur u l-ispazjar għal rati IGC li jistgħu jitkejlu, il-qafas mogħti hawn jippermetti lix-xerrejja jagħżlu 316-il għant li jirreżistu l-attakk intergranulari fl-iktar kundizzjonijiet tal-aċidu ostili.