Kif il-perċentwal tat-tnaqqis tat-tpinġija tat-tubu fuq 316 għantijiet tal-heater tal-azzar li ma jsaddadx ibiddlu n-numru ekwivalenti tar-reżistenza għall-pitting f'soluzzjonijiet tal-klorur

Influwenza tad-Deformazzjoni Mekkanika fuq il-Kimika Passiva tal-Films u d-Distribuzzjoni tal-Inklużjoni

The manufacturing history of 316 stainless steel sheathed electric heating tubes, particularly the percentage reduction due to cold drawing to which the tubing is subjected prior to the final annealing, has a measurable, but often ignored, effect on the intrinsic pitting resistance of the material in chloride containing media. The pitting resistance equivalent number (PREN = weight percent Cr + 3.3×Mo + 16×N) is computed from bulk chemistry and is generally a constant material attribute for a specific alloy grade . But cold drawing redistributes non-metallic inclusions, refines the grain structure and may change the effective concentration of chromium and molybdenum at the tube surface by strain-induced diffusion. High reduction percentages (>40-50%) jista 'jwassal għall-qsim ta' inklużjonijiet massivi ta 'sulfid tal-manganiż, li jiġġeneraw microcrevices li huma siti favorevoli għall-bidu tal-pitting, irrispettivament mill-PREN bl-ingrossa. F'dan id-dokument, l-influwenza tat-tpinġija tat-tubu % fuq ir-reżistenza effettiva tal-pitting ta '316-il għant f'soluzzjonijiet ta' klorur sħun hija kkwantifikata u huwa deskritt qafas ta 'speċifikazzjoni għall-għażla tat-tnaqqis tat-tpinġija ibbażat fuq is-severità tal-korrużjoni.

Ir-Relazzjoni Metallurġika Bejn ix-Xogħol Biesaħ u s-Suxxettibilità tal-Pitting

Il-kompożizzjoni kimika tal-massa tibqa 'mhux mibdula mid-deformazzjoni tal-plastik meta 316 tubu tal-istainless steel huwa miġbud kiesaħ biex ibaxxi d-dijametru ta' barra u l-ħxuna tal-ħajt. Madankollu, jimmodifika tliet karatteristiċi mikrostrutturali li jinfluwenzaw il-korrużjoni lokalizzata. L-ewwel effett tad-deformazzjoni huwa t-titwil ta 'inklużjonijiet mhux metalliċi, l-aktar MnS u clusters ta' ossidu, fid-direzzjoni tat-tpinġija. L-inklużjonijiet tawwalija għandhom interface kontinwu akbar mal-matriċi awstenitika tal-madwar u għalhekk iżidu l-possibbiltà ta 'ħofra ffurmata f'inklużjoni waħda biex tinfirex tul il-fruntiera tal-matriċi tal-inklużjoni minflok repassivating. It-tieni, inklużjonijiet kbar ta 'MnS huma maqsuma minn xogħol kiesaħ tqil (tnaqqis> 40%) biex jipproduċu mikroxquq li ma jissewwewx permezz ta' ttemprar sussegwenti sakemm it-temperatura ma tkunx 'il fuq minn 1050 grad. Dawn il-mikroxquq jaġixxu bħala xquq biex iżommu joni tal-klorur u biex isostnu kimika aggressiva lokalment, u b'hekk jibdew il-ħofor f'potenzjali ħafna aktar baxxi mill-potenzjal tal-pitting tal-massa. It-tielet, ix-xogħol kiesaħ jgħolli d-densità tad-dislokazzjoni minn tlieta sa erba' ordnijiet ta' kobor minn madwar 10{sup 8} ċm-2} f'materjal ittemprat għal 10{sup 11} sa 10{sup 12} ċm-2} f'40% materjal miġbud fil-kesħa. Id-dislokazzjonijiet huma żoni ta 'enerġija għolja fejn il-film passiv huwa irqaq u aktar difettuż u għalhekk aktar sensittivi għat-tqassim indott mill-klorur. L-impatt nett huwa li żewġ tubi bi PREN ugwali mill-kimika bl-ingrossa jista 'jkollhom varjazzjonijiet fit-temperatura tal-pitting ta' 10-15 oC sempliċement minn differenzi fil-perċentwali tat-tnaqqis tat-tpinġija fil-kesħa applikati qabel l-ittemprar finali.

Ittremprar wara t-tpinġija bħala pass ristorattiv kritiku

Ix-xogħol kiesaħ ikkaġunat it-telf tar-reżistenza tal-pitting mhuwiex permanenti. It-ttemprar tas-soluzzjoni sħiħa f'1040-1100 grad u t-tifi ta 'malajr tal-ilma jwasslu għal rikristallizzazzjoni tal-istruttura tal-qamħ, tneħħija ta' dislokazzjonijiet u spheroidisation ta 'inklużjonijiet tawwali. ittemprar jerġa' jġib ir-reżistenza tal-ħofor ta' tubu miġbud kiesaħ ħafna-għal dik ta' tubu miġbud ħafif tal-istess kimika tal-massa . Iżda l-prattika industrijali li tagħmel għantijiet tal-heater tvarja ħafna. Xi manifatturi jiġbdu tubi għal dimensjonijiet finali, inaqqsu l-billetta vojta inizjali b'60-70 %, imbagħad ittemprar qabel ma jaqtgħu għat-tul u tgħawweġ. Oħrajn jiġbdu diversi drabi b'anneals intermedji li jħallu t-tubu f'kundizzjoni nofs-iebsa jew kwart-iebsa (10-25 % xogħol kiesaħ) mingħajr ittemprar sħiħ finali, billi jiddependu fuq is-sħana tal-iwweldjar u l-liwi futuri biex jirrilaxxaw parzjalment it-tensjonijiet. Għal din l-aħħar teknika, ix-xogħol kiesaħ residwu (normalment 10-25 %) inaqqas il-valur ekwivalenti tar-reżistenza effettiva tal-pitting b'2-4 punti. Fil-prattika, it-tubu bil-massa PREN=25 (eż.. 17%Cr, 2.2%Mo, 0.06%N) iġib ruħu bħala PREN=22-23 fil-kundizzjoni maħduma fil-kesħa, li tikkawża tnaqqis fit-temperatura kritika tal-pitting ta '8-12 grad . Fi 80 grad u l-istess konċentrazzjoni ta 'klorur, il-pittura se sseħħ fuq it-tubu maħdum fil-kesħa, filwaqt li t-tubu kompletament ittemprat se jkun passiv.

Kwantifikazzjoni tal-effett tat-tnaqqis tal-ġbid fuq it-temperatura tal-pitting u l-ħin tal-induzzjoni

Konnessjonijiet kwantitattivi ġew stabbiliti mill-ittestjar fil-laboratorju ta 'tubi ta' l-istainless steel 316 bi tnaqqis ikkontrollat ​​tat-tpinġija u kejl sussegwenti potenzjali ta 'pitting f'1 M NaCl fi 80 grad. Għal materjal ittemprat bis-sħiħ (0-5% xogħol kiesaħ) il-potenzjal kritiku ta' pitting huwa normalment 300-350 mV vs. SCE u t-temperatura kritika ta' pitting (CPT) f'1 M NaCl hija 55-65 grad . Għal materjali b'15% xogħol kiesaħ (kwart-iebsa) is-CPT jonqos għal 48-55 grad . Għal 25% xogħol kiesaħ (nofs iebes) jaqa 'saħansitra aktar baxx għal 40-48 grad. Għal 40% xogħol kiesaħ (full-hard) CPT inaqqas għal 30-38 grad. Għas-servizz, għant 316 ittemprat sew ma juri l-ebda pitting għal 5-8 snin f'2000 ppm ilma klorur f'90 grad. Bl-istess kimika bl-ingrossa u 25 % xogħol kiesaħ residwu, il-pittura se tibda fi 12-24 xahar taħt l-istess ċirkostanzi fluwidi. Il-ħin ta 'induzzjoni għall-bidu tal-pitting huwa esponenzjali mal-perċentwali tax-xogħol kiesaħ. Kull żieda ta' 5 % fix-xogħol kiesaħ tnaqqas madwar nofs il-ħin għall-ewwel fossa f'ambjent partikolari b'temperatura tal-klorur. It-tabella hawn taħt turi dawn ir-relazzjonijiet għal kimika 316 tipika (PREN=25) għal varjetà ta' konċentrazzjonijiet ta' klorur u temperaturi operattivi.

Residual Cold Work after Drawing (%) Heat Treatment after Drawing Effective PREN (calculated) Critical Pitting Temperature in 2000 ppm Cl⁻ (°C) Time to Pit Initiation at 90 °C, 500 ppm Cl⁻ Recommended Service Environment 0-5 (completely annealed) Full solution anneal 1040 °C + quench 25 58 >8 snin Is-servizz kollu tal-klorur sa 3000 ppm, 90 grad 5-10 Solliev parzjali mill-istress biss 24-25 53-58 5-8 snin Aċċettabbli għal kloruri moderati (<1500 ppm) 
10-15 Ebda ittemprar; bħala 23-24 48-533-5 snin ta' servizz tal-klorur (<800ppm)
15-20 Ebda ttemprar, miġbud nofs iebsa 22-23 44-48 2-3 snin Marġinali, Kloruri baxxi biss (<400 ppm)
20-25 Ebda ttemprar, miġbud iebes21-22 40-44 12-24 xhur Mhux adattat għal klorin ta' servizz kontinwu
25-35 Ebda ittemprar; full-hard 19-21 34-40 6-12 xhur Mhux aċċettabbli għal kwalunkwe ambjent ta' klorur niedja
Any , post anneal Full solution anneal after all drawing Full PREN restored 55-65 (depends on bulk chemistry) >8 snin (dipendenti PREN bl-ingrossa) Standard preferut għas-servizz korrużiv kollu
Verifika Prattika tal-Istat tax-Xogħol Biesaħ u Adegwatezza tat-Ttemprar

Hemm tliet modi prattiċi għax-xerrejja ta '316-il heater magħluq għall-użu tal-klorur biex jiżguraw li t-tubu jkun ittemprat għal kollox u jkollu xogħol kiesaħ residwu minimu. L-ewwel huwa l-kejl tal-permeabilità manjetika bl-użu ta 'ferritescope. L-istainless steel awstenitiku 316 ittemprat bis-sħiħ huwa mhux manjetiku b'permeabilità relattiva (μr) inqas minn 1.02. Ir-razza-martensite indotta, li hija ferromanjetika, hija ffurmata f'cold wrought 316. Qari 'l fuq minn 1.05 jissuġġerixxi mill-inqas 10-15% xogħol kiesaħ, filwaqt li 1.10 jirrakkomanda 20-25% xogħol kiesaħ. It-tieni metodu huwa l-ittestjar tal-mikroebusija fuq porzjon tal-ħajt tat-tubu. Ittemprat 316 għandu ebusija Vickers ta' 150-180 HV. Materjal kwart iebes huwa 200-240 HV. Nofs iebes huwa 250-300 HV. Full-hard huwa 320 HV u lil hinn. It-tielet test huwa test ta 'riattivazzjoni potenzjokinetika elettrokimika (EPR) li jkejjel il-grad ta' sensitizzazzjoni u ħsara tax-xogħol kiesaħ. Valuri EPR inqas minn 0.5 C/cm2 jindikaw materjal ittemprat sewwa, filwaqt li valuri akbar minn 2.0 C/cm2 jissuġġerixxu deformazzjoni residwa sinifikanti. Speċifikazzjoni ta 'ċertifikat ta' ttemprar ta 'soluzzjoni sħiħa (temperatura, ħin, u metodu ta' quench) flimkien ma 'permeabilità manjetika massima ta' 1.05 fl-ispeċifikazzjonijiet tax-xiri toffri assigurazzjoni ta 'kwalità infurzabbli.

Ir-relazzjoni ta 'xogħol kiesaħ, iwweldjar u possibbiltajiet ta' ttemprar finali

Limitazzjoni tipika tal-manifattura hija l-fatt li ttemprar ta 'soluzzjoni sħiħa mhux dejjem ikun possibbli wara liwi u wweldjar. Ħiters tat-tubi twal U-, partikolarment dawk bi flanġijiet u thermowells imwaħħla, ma jistgħux jiġu prattikament ittemprati, peress li t-temperatura għolja tgħawweġ l-assemblaġġ, jossidizza l-MgO intern jew tagħmel ħsara lill-komponenti mhux- metalliċi. F'dawk il-każijiet l-aktar fattur importanti għar-reżistenza finali tal-korrużjoni huwa l-istat tax-xogħol kiesaħ tat-tubi mhux maħdum qabel l-iffurmar. Jekk it-tubu għandu jitwassal fil-kondizzjoni kompletament ittemprat (0 sa 5 fil-mija xogħol kiesaħ) qabel il-liwi, allura anke biż-żieda ta '10 sa 15 fil-mija xogħol kiesaħ mill-operazzjoni tal-liwi, ir-razza residwa aħħarija tkun inqas minn 20 fil-mija. Għal ħiters li jridu jiġu utilizzati f'kundizzjoni mgħawġa mingħajr ittemprar finali, l-għażla ta' tubi b'kontenut ogħla ta' molibdenu (eż.. 316L b'2.5-2.7 % Mo minflok minimu ta' 2.0 %) toffri żieda ta' kumpens fil-PREN bl-ingrossa. Tubu bi PREN bl-ingrossa=27 u 15% xogħol kiesaħ residwu għandu PREN effettiv ≈ 25, l-istess bħal standard kompletament ittemprat 316. Dan l-approċċ ta 'użu ta' kimika premium biex tikkumpensa għar-restrizzjonijiet tal-manifattura huwa tipiku għal assemblaġġi ta 'heaters kbar u kkumplikati fejn it-ttemprar wara l-fabbrikazzjoni mhix għażla.

Konklużjoni – Definizzjoni tal-Kondizzjoni tat-Ttemprar bil-Kimika għal Servizz Korrużiv

Ir-reżistenza tal-ħofor ta 'ħiters miksija ta' l-istainless steel 316 f'soluzzjonijiet ta 'klorur mhijiex funzjoni tal-PREN bl-ingrossa kif irrappurtat fiċ-ċertifikat tal-mitħna biss. It-tnaqqis tat-tpinġija kiesħa użat waqt il-manifattura tat-tubu u jekk it-tubu jingħatax ittemprar ta 'soluzzjoni sħiħa wara l-operazzjonijiet kollha ta' formazzjoni jista 'jbiddel it-temperatura effettiva tal-pitting b'10-20 grad u jibdel il-ħin għall-bidu tal-fossa b'fattur ta' 5-10. Għal ħiters ta' servizz kontinwu f'kloruri 'l fuq minn 500 ppm jew f'temperaturi 'l fuq minn 80 grad, ix-xerrej għandu jfittex ċertifikazzjoni li l-għant komplut (inklużi liwjiet u weldjaturi) ġie kompletament ittemprat b'soluzzjoni. Meta l-ittemprar ta 'wara l-fabbrikazzjoni ma jkunx prattikabbli, l-użu ta' kimika premium (316L b'PREN akbar minn jew ugwali għal 26) u li jeħtieġu d-dħul ta 'kondizzjoni ittemprat ta' tubu (ebusija < 180 HV, permeabilità Inqas minn jew ugwali għal 1.02) hija għażla raġonevoli. Paradigma żviluppata f'dan id-dokument tikkorrelata it-tnaqqis tat-tpinġija tat-tubu % u l-istorja tal-ittemprar mar-reżistenza osservabbli tal-pitting. Dan jippermetti lill-inġiniera li jagħżlu 316-il ħiter miksi li jagħtu prestazzjoni ta 'korrużjoni prevedibbli, aktar milli jiddependu fuq il-kimika bl-ingrossa biss.