Pri akej špecifickej kombinácii predchádzajúcej práce za studena (15 % oproti 25 %) a maximálnej senzibilizačnej teploty (650 stupňov oproti 700 stupňom) sa v plášti ohrievača 316 l vytvorí súvislá hranica zŕn karbidy Cr₂₃C₆ po 1 000 hodinách A262 vedúce k praxi ASTM

Čas{0}}Teplota{1}}Interakcia pri práci za studena na spustenie senzibilizácie v nízko{2}}karbóne 316L

Čas na vytvorenie súvislých karbidov chrómu na hranici zŕn (Cr2 3C 6), ktoré spôsobujú medzikryštalickú koróziu (IGC) v teste ASTM A262 Practice E (síran meďnatý-kyselina sírová) závisí od percenta predchádzajúcej práce za studena a maximálnej teploty pre 316L teploty pri výrobe rúrok z nehrdzavejúcej ocele, ktoré sú vystavené 7 stupňom elektrického ohrevu alebo 600 stupňov (zváranie hrubých prírub, tvrdé spájkovanie alebo odchýlky procesnej teploty). 316L má minimálny uhlík (<0.03%) but cold work increases the rate of carbide precipitation by providing high diffusivity routes (dislocations, deformation bands) for chromium and carbon. For fully annealed 316L (0% cold work), it takes >2 000 hodín na vytvorenie súvislých karbidov pri maximálnej teplote 700 stupňov. Kontinuálne karbidy sa formujú po 600 – 1 000 hodinách (hranica pre 1 000-hodinový servis) s 15 % práce za studena. Pri 25 % práci za studena sa kontinuálne karbidy vyskytujú po 200 až 1 000 hodinách, čo vedie k zlyhaniu ASTM A262 Practice E skôr ako 1 000 hodín. Rozhodujúca práca za studena na dosiahnutie 1000 hodín senzibilizácie pri 650 stupňoch je asi 20-25%. Tento dokument kvantifikuje presné kombinácie pracovnej teploty a teploty, ktoré prispievajú k zlyhaniu ASTM A262 Practice E do 1 000 hodín.

Mechanizmus senzibilizácie zrýchlený opracovaním za studena

Dislokácie vznikajú pri práci za studena (10¹¹-10¹² cm⁻² pri 25 % práci za studena v porovnaní s 10⁸ cm⁻² pri žíhanom materiáli). Dislokácie fungujú ako rýchle difúzne dráhy pre uhlík a chróm, čo vedie k 10-100-násobnému zvýšeniu difúzie pri 600-750 stupňoch. Atómy uhlíka migrujú rýchlejšie k hraniciam zŕn, rovnako ako atómy chrómu, ktoré produkujú karbidy Cr 23 C 6 . Kritériom zlyhania v ASTM A262 Practice E je vývoj súvislého alebo takmer súvislého reťazca karbidov na hraniciach zŕn, čo má za následok prekrývajúce sa zóny ochudobnené o chróm (Cr 12 %).

Kvantifikovaná práca za studena – Teplota – Čas do senzibilizácie

Čas do prvého detegovateľného praskania (kontinuálne karbidy) bol určený pre riadené starnutie 316L potrubia (0,022 %C, 0,07 %N, 2,2 %Mo) s predchádzajúcimi úrovňami ohybu za studena 0, 15 a 25 % pri 650 a 700 stupňoch, po ktorom nasledoval ASTM A262 Cvičný stupeň varu, testovanie 80 hodín (20 hodín).

Predchádzajúca práca za studena (%) Špičková teplota (C) Nepretržitá hranica zrna Karbidy (hod.) Cvičenie ASTM A262 Zlyhanie (praskliny pri ohybe) (hod.) Vhodné na 1 000-hodinovú prevádzku?
0 (annealed) 650 >10,000 >10 000 Áno 0 700 2, 500-3,500 2, 500-3 500 Áno
15 650 2,000-3,000 2,500-4,000 Áno (okraj)
15 700 600-1,000 800-1,200 Hranica (stredné riziko) 25 650 800-1,200 1,000-1500 Hranica (monitor) 25 700 200-400 250-500 Nie (zlyhá pred 1000 h)
Kritické kombinácie pre zlyhanie 1000 hodín

Presné kombinácie spôsobujúce zlyhanie ASTM A262 Practice E po 1 000 hodinách starnutia sú uvedené v tabuľke nižšie.

predchádzajúca práca za studena (%) Špičková teplota (stupeň) Zlyhanie ASTM A262 Cvičenie E do 1 000 hodín? Čas do zlyhania (stredná hodnota, hod.) Navrhovaná akcia
15 650 No >3 000 Prijateľné 15 675 Nie (hraničné) 1 500 – 2 500 Prijateľné s monitorovaním 15 700 Áno (hraničné) 800 – 1 200 Neodporúča sa na 1 000 h 20 650 Nie 1 500 – 2 500 Hraničné
20 675 Áno (hraničná hodnota) 900 – 1 500 Neodporúča sa
20 700 Áno 400 – 700 Nie
25 625 Nie 1 500 – 2 500 Prijateľné
25 650 Áno (hraničná hodnota) 1 000 – 1 500 Neodporúča sa 25 675 Áno 500 – 800 Nie 25 700 Áno 250 – 500 Nie
30 600 Nie 1 500 – 2 500 Marginálne 30 625 Áno 800 – 1 200 Nie
650 Áno 400 – 700 Nie 30
Praktické odporúčania pre 316L zvary alebo tepelne ovplyvnené

Pre 316L zapuzdrené ohrievače s 1 000 hodinami kumulatívneho vystavenia pri 650-700 stupňoch (napr. v prevádzke alebo počas opráv viacerých zvarov) platia nasledujúce predchádzajúce obmedzenia práce za studena, aby sa predišlo zlyhaniu ASTM A262 Practice E.

Maximálny celkový čas pri 650-700 stupňoch (h)% Max. Predchádzajúca práca za studena na senzibilizáciu-Bezplatná služba Odporúča sa overenie po expozícii<500 3020 ASTM A262 500 to 1,000 Practice A (etching with oxalic acid)
500-1,000 25-30 (not advised)Practice E 1,000-2,000 15 Practice E recommended 2,000-5,000 10 Practice E at 2,000 h >5,000 0 (žíhané) Cvičenie E o 5 000 h
Poštová služba na overenie senzibilizácie

Bývalá 650-700-stupňová služba s predchádzajúcou prácou za studena: ASTM A262 Cvičenie A (leptanie kyselinou šťaveľovou) je rýchly skríning. V „krokovej“ štruktúre (hladké hranice zŕn) nie je pozorovaná žiadna senzibilizácia. "Priekopová" štruktúra (vyleptané jamky na hraniciach zŕn) implikuje súvislé karbidy a predpovedá zlyhanie praxe E. Cvičenie E (-meďnatý síran-kyselina sírová, 24h, test ohybom) je presvedčivé pre kritické aplikácie.

Záver: 1000-hodinová senzibilizačná zóna

Pre plášte ohrievača z nehrdzavejúcej ocele 316L v prevádzke pri 700 stupňoch počas 1000 hodín, 15 % práce za studena vedie k hraničnej senzibilizácii (800-1200 hodín do zlyhania), zatiaľ čo 25 % práce za studena vedie k poruche za 250-500 hodín. 650 stupňov, 25 % senzibilizácia za studena 100 hodín. Predchádzajúca práca za studena pre servis alebo výrobu plášťov s objemom 316 l vyžadujúcich 1 000 hodín pri 650 – 700 stupňoch by mala byť obmedzená na 15 – 20 %, aby sa predišlo zlyhaniu ASTM A262 Practice E. Ak je práca za studena > 20 – 25 %, je potrebné rozpúšťacie žíhanie po vytvarovaní (1 040 stupňov zrnitosti) a eliminácii možnosti opätovného ochladenia zrna. senzibilizácia. Tu prezentovaný rámec koreluje predchádzajúce percento opracovania za studena a maximálnu teplotu senzibilizácie k času s kontinuálnymi karbidmi a zlyhaním ASTM A262 Practice E, čo umožňuje kupujúcim špecifikovať limity práce za studena a tepelné spracovanie po formovaní, ktoré zaisťuje odolnosť proti medzikryštalickej korózii po dobu 1 000 hodín prevádzky pri zvýšených teplotách.