Pri akom konkrétnom prahu koncentrácie kyseliny sírovej vyžaduje 1,2-milimetrový plášť z nehrdzavejúcej ocele 316 dodatočné-žíhanie zvaru, aby sa zabránilo medzikryštalickej korózii v elektrických ponorných ohrievačoch?

Zváranie upevnenia montážnych prírub a armatúr k plášťu z nehrdzavejúcej ocele 316 sa musí vykonať pre výrobných technikov a pracovníkov zabezpečujúcich kvalitu, ktorí majú na starosti elektrické ponorné ohrievače na použitie v prevádzke s kyselinou sírovou. Zváranie generuje teplo, ktoré môže spôsobiť senzibilizáciu, tvorba karbidov chrómu na hraniciach zŕn v tepelne-ovplyvnenej zóne. 316 senzibilizovaná stráca svoju odolnosť proti korózii a stáva sa náchylnou na medzikryštalickú koróziu, ktorá prednostne napáda hranice zŕn, čo spôsobuje rýchlu stratu materiálu a možné zlyhanie ohrievača. Hrúbka steny plášťa riadi rýchlosť ochladzovania po zváraní a nutnosť žíhania po zvare. V tejto práci sme určili prahovú hodnotu koncentrácie kyseliny sírovej vyžadujúcu po-zváraní žíhanie, aby sa zabránilo medzikryštalickému korózii v 1,2 mm 316 plášti.

Mechanizmus senzibilizácie a medzikryštalickej korózie v 316
Keď sa nehrdzavejúca oceľ 316 zahrieva v teplotnom rozsahu 450 stupňov až 850 stupňov (rozsah citlivosti), karbidy chrómu majú tendenciu sa zrážať na hraniciach zŕn. Táto precipitácia vedie k tomu, že oblasti blízko hraníc zŕn sú ochudobnené o chróm, a teda nedostatok 12 % chrómu potrebného na výrobu pasívneho filmu. V korozívnom prostredí sú tieto zóny ochudobnenia chrómu prednostne korodované, čo vedie k napadnutiu hraníc zŕn a v konečnom dôsledku k odstráneniu materiálu. Pre tenkostenný plášť s hrúbkou 1,2 mm je rýchlosť ochladzovania po zváraní rýchla, pretože tepelná hmota je minimálna a teplo sa tak rýchlo rozptýli. Tenká stena vychladne z teploty zvárania pod 450 stupňov za pár sekúnd a strávi málo času v rozsahu senzibilizácie. Pri hrubostenných plášťoch (viac ako 3 mm) je rýchlosť chladenia pomalšia, čo zvyšuje nebezpečenstvo senzibilizácie. Avšak pre stenu s hrúbkou 1,2 mm je rýchlosť ochladzovania vo všeobecnosti dostatočne rýchla, aby sa predišlo senzibilizácii pri konvenčných podmienkach zvárania plynovým volfrámovým oblúkom. Kľúčom nie je len hrúbka steny, ale aj obsah uhlíka v materiáli 316. Nízky uhlík 316L (max 0,03% C) je obzvlášť odolný voči senzibilizácii nezávisle od hrúbky steny. Standard 316 (max 0,08 % uhlíka) môže byť senzibilizovaný, ak sa chladí príliš pomaly.

Kritická koncentrácia kyseliny sírovej na detekciu senzibilizácie
The intergranular corrosion of sensitised 316 is especially severe at certain concentrations of sulphuric acid. The Strauss test (ASTM A262 Practice E) is a test for sensitisation using boiling 16% sulphuric acid with copper sulphate. The most susceptible concentration of sulphuric acid to intergranular assault in service is between 10 and 40% at temperatures over 50°C. Below 10 % the acid is not active enough to target grain boundaries preferentially. Above 40% acid it becomes oxidising and repassivates the surface obscuring sensitisation. 1.2 mm 316 sheath in sulphuric acid. For 60-80°C the concentration threshold for the risk of intergranular corrosion is around 15-25%. A sensitised sheath may live for years without obvious attack below 15 per cent. At >25% kyseliny, oxidačná tendencia kyseliny môže zabrániť intergranulárnemu napadnutiu, ale jamkovanie sa stáva problémom. Senzibilizovaný plášť v kritickom rozsahu 15-25% môže stratiť materiál rýchlosťou 0,5-2,0 mm/rok pozdĺž hraníc zŕn, pričom prerazí 1,2 mm stenu v priebehu niekoľkých mesiacov. Takže pre aplikácie s koncentráciou kyseliny sírovej medzi 15% a 25% pri teplotách nad 50 stupňov sa dôrazne odporúča žíhanie po zváraní, pokiaľ materiál nie je 316L.

Matica požiadaviek na žíhanie pre zvárané 316 plášte
Nižšie uvedená tabuľka poskytuje odporúčania pre žíhanie po-zváraní 1,2 mm 316 plášťov podľa koncentrácie kyseliny sírovej, prevádzkovej teploty a konkrétneho použitého stupňa 316. Zváracia zostava sa zahrieva na teplotu 1 050 stupňov počas 15 minút a rýchlo sa ochladí (vodné ochladenie alebo nútený plyn).

Koncentrácia kyseliny sírovej Prevádzková teplota Je potrebné žíhanie po zváraní stupňa 316? Alternatívne odporúčanie
Menej ako 10 percent teploty 316 alebo 316 l Nie je povolené štandardné zváranie
10 – 15 % Pod 60 stupňov 316L Nie Preferované 316L
10 – 15% <60°C 316No, however 316L recommended Good without annealing
10 – 15 % 60 – 90 stupňov 316L Nie Upozornenie pred útokom
10 – 15 % 60 – 90 stupňov 316 Áno Žíhanie alebo použitie 316L 15 – 25%Pod 50oC 316L Neprijateľné 316L 15 – 25%Tabuľka 11.2.2.1.2. Zloženie a aplikácie 316 a 316L SS pri zvýšených teplotáchAkákoľvek teplota Akákoľvek 316 N/A Senzibilizácia nie je prevládajúcim spôsobom poruchy; Dominantné sú jamky
nad 40 %Akákoľvek teplota Akýkoľvek 316 Neaplikovateľné Oxidujúca kyselina; intergranulárny útok nie je pravdepodobný
Pre kritický rozsah koncentrácií 15-25% pri teplotách nad 50 stupňov, ak sa použije štandard 316, je potrebné po zváraní žíhanie 1,2 mm plášťa 316. Ale žíhanie poskytuje dodatočnú mieru bezpečnosti aj pri 316L. Ak sa žíhanie nevykoná, v zóne navareného prírubového nástavca sa môže v priebehu 3 až 12 mesiacov vyvinúť medzikryštalická korózia prenikajúca cez tenkú stenu, ktorá spôsobí oddelenie príruby alebo netesnosť plášťa.

Praktické úvahy o žíhaní tenkostenných plášťov
Diskutuje sa o praktických ťažkostiach post{0}}zváracieho žíhania 1,2 mm rúrky z 316. Ak zostava nie je správne chránená, vysoká teplota 1050 stupňov môže umožniť oxidáciu vnútorného odporového drôtu. Žíhanie by sa malo vykonávať v kontrolovanej peci s použitím buď argónu alebo disociovaného amoniaku, aby sa zabránilo oxidácii. Alternatívne môže byť zvarová zóna lokálne žíhaná indukčným ohrevom bez ohrevu celého ohrievača. Izolácia MgO v zápustkách ohrievača sa rozpína ​​inak ako oceľ a môže rozbiť plášť, preto nie je možné úplné žíhanie ohrievačov, ktoré boli predtým zakované izoláciou MgO. Preto sa žíhanie musí vykonať po zváraní, ale pred kovaním alebo lokalizované len na oblasť zvaru. Inžinieri by mali stanoviť, že po každom zváraní vykonanom na 316 plášťoch, ktoré budú fungovať v 15 až 25 percentnej kyseline sírovej, by malo nasledovať lokálne indukčné žíhanie tepelne-ovplyvnenej zóny. Žíhaná zóna musí presahovať aspoň 10 mm na každú stranu zvaru. Správne žíhanie je možné skontrolovať pomocou feritového merača alebo odoslaním vzorky zvaru na testovanie ASTM A262 Practice E. Dodávateľ, ktorý nemôže vykonávať po{19}}žíhanie po zváraní alebo ponúkať overovacie testovanie, nesmie byť zamestnaný na používanie kyseliny sírovej v kritickom rozsahu koncentrácií. Náklady na jednu poruchu medzikryštalickej korózie, ktorá je zvyčajne neočakávaná a bez varovania, sú výrazne vyššie ako náklady na dobré procesy žíhania. Pre nové inštalácie výber 316L namiesto štandardného 316 eliminuje potenciál senzibilizácie pre steny s hrúbkou 1,2 mm za všetkých okrem tých najextrémnejších podmienok a dôrazne sa odporúča pre akékoľvek použitie kyseliny sírovej s koncentráciou nad 10 %.