Vytvára opakované zapínané{0}}vypnutie 316 ponorných ohrievačov s plášťom z nehrdzavejúcej ocele v neutrálnej deionizovanej vode teplo zvaru-senzibilizácia postihnutej zóny a bodová jamka pod 200 stupňov?

Elektrické vykurovacie rúrky z nehrdzavejúcej ocele 316 sú najčastejším miestom poruchy v systémoch s deionizovanou vodou s nízkou -vodivosťou, dokonca aj pri koncentráciách chloridov pod 10 ppm. Údaje z terénnych služieb o recirkulačných slučkách farmaceutickej vody-na-vstrekovanie (WFI) ukazujú, že prírubové zvary a prírubové-zvary-koncového uzáveru sú po 18-}36 mesiacoch prevádzky často vystavené medzikryštálovému napadnutiu a jamkovej jamke, a to aj napriek tomu, že objemový odpor voči vode je väčší ako 1 M?cm. Toto správanie je v rozpore so všeobecným predpokladom, že voda s nízkym chloridom a neutrálnym pH nie je pre austenitické nehrdzavejúce ocele výrazne korozívna. Primárnou príčinou je kombinácia senzibilizácie zóny ovplyvnenej teplom zvaru (HAZ) a opakovaných tepelných cyklov pri prerušovanom používaní ohrievača. Teplota povrchu plášťa sa mení medzi okolitými a nominálnymi nastavenými hodnotami 150 – 200 stupňov pre systémy WFI s každým cyklom zapnutia{19}}vypnutia. Tento cyklus vedie k lokalizovanému vyčerpaniu chrómu na hraniciach zŕn v HAZ, čím sa tieto oblasti stávajú náchylnými na napadnutie dokonca stopovými oxidačnými molekulami prítomnými vo vysoko čistej vode. Tento článok kvantifikuje vzťah medzi tepelnou históriou zvaru, stupňom senzibilizácie a iniciáciou bodkovania pri nízkoteplotnom cyklovaní, aby poskytol špecifikačný rámec pre inžinierov, ktorí špecifikujú zvárané ponorné ohrievače z nehrdzavejúcej ocele 316 pre vodu s vysokou čistotou.

Preformulujte vetu

Vrátiť sa k pôvodnej vete

Kopírovať vetu

Synonymá

história,

minulosť,

veky,

minulé časy,

roky,

čas,

minulé udalosti,

historické udalosti,

minulosť,

minulé obdobia,

histórie ako celku

priebeh dejín,

historiografia,

minulé storočia,

naša minulosť,

veky,

storočia,

ich minulosť,

dedičstvo,

pozadie,

historický kontext,

minulé udalosti

plynutie času,

časy minulé,

históriu a

historické udalosti

minulá história,

svoju históriu,

kurz histórie,

história tiež,

tradícia,

Metalurgický mechanizmus nízkoteplotnej senzibilizácie zváraných plášťov z nehrdzavejúcej ocele 316
Rozumie sa, že senzibilizácia nehrdzavejúcej ocele 316 nastáva, keď je vystavená teplotám medzi 450 stupňami a 850 stupňami dostatočne dlho na to, aby spôsobila zrážanie karbidov chrómu na hraniciach zŕn. Avšak zváranie tenkostennej plášťovej rúrky (priemerná hrúbka steny 1,0-1,6 mm) vytvára malý HAZ, ktorý sa rýchlo ochladzuje z roztavenej zóny. Táto HAZ má jemnú disperziu karbidov chrómu vytvorenú počas tepelného cyklu zvárania, pričom vedľa každej hranice zŕn zostáva malá zóna ochudobnená o chróm. V typickom korozívnom chloridovom prostredí nemusí táto svetelná senzibilizácia spôsobiť okamžité zlyhanie. Vo vysoko čistej deionizovanej vode obsahujúcej rozpustený kyslík sa však vyvíja iný korózny mechanizmus (zvyčajne 5–8 ppm pri teplote okolia, zníženie na 2–3 ppm pri 80 stupňoch).

Opakované tepelné cykly medzi izbovou teplotou a 150-200 °C urýchľujú dve veci. Diferenciálne tlaky tepelnej rozťažnosti medzi zvarovým kovom (s mierne vyšším koeficientom v dôsledku odlievanej štruktúry) a základným kovom najprv spôsobujú mikrotrhlinky tenkých zón na hranici zŕn ochudobnených o chróm. Po druhé, cyklické vykurovanie a chladenie pumpuje malé množstvá deionizovanej vody dovnútra a von z povrchu, čím porušuje HAZ chyby. Pri zahriatí sa voda z týchto mikroštrbín vyparuje a koncentruje akékoľvek stopové znečisťujúce látky (napríklad zvyšky chloridu z výrobných procesov alebo procesov úpravy vody) faktormi 100–1000. Merania elektrochemického potenciálu na cyklovanom zvare z nehrdzavejúcej ocele 316 naznačujú, že HAZ sa stáva anodickým voči zvarovému kovu a základnému kovu o 150-200 mV počas fázy zahrievania cyklu, čím sa vytvorí poháňaný korózny článok.

Kvantifikácia časov iniciácie jamkovej korózie v testoch HAZ zvaru
Autogénne TIG zvary (bez prídavného kovu) boli testované v de-ionizovanej vode (odpor 18 MΩ cm, rozpustený kyslík 6 ppm, pH 6,8, žiadne ďalšie chloridy) s použitím 316 vzoriek rúrok z nehrdzavejúcej ocele v zrýchlených laboratórnych podmienkach. Vzorky boli tepelne cyklované od 25 stupňov do 180 stupňov pri rýchlosti ohrevu 5 stupňov/min, čo je typické pre pracovný cyklus ohrievača. Každý úplný cyklus pozostával z udržiavania na 180 stupňoch počas 30 minút, po ktorom nasledovalo nútené ochladenie vzduchom na 25 stupňov. Porucha bola definovaná ako zjavná jamka pri 50-násobnom zväčšení alebo perforácia, ako sa určilo kontrolou penetrantu farbiva.

Žiadne cyklovanie, 180 stupňové nepretržité ponorenie: Bez jamiek po 5 000 hodinách. Žiadne cyklovanie tepelného stresu neviedlo k tomu, že HAZ zostala neaktívna.

50 horúcich cyklov (~ 100 hodín vyhrievanej prevádzky). Žiadne zjavné jamkovanie. Testovanie elektrochemickej potenciodynamickej reaktivácie (EPR) ukázalo stupeň senzibilizácie (DOS) 3 %, čo je pod zvyčajným limitom pre aktívnu koróziu.

200 tepelných cyklov (približne. 400 hodín): Počiatočné známky mikro-zárezov v HAZ zvaru. Jamky s priemerom < 20 µm sú pozorovateľné iba pomocou SEM. DOS sa vyšplhal na 8 percent.

600 tepelných cyklov (približne . 1200 hodín) Viditeľné bodovanie na 10-15 miestach pozdĺž HAZ na oboch stranách zvaru. Hĺbka prieniku do najhlbšej jamy: 0,3 mm na vzorke steny 1,2 mm (25 % prienik do steny). DOS: 14 percent.

70 % vzoriek Viacnásobné perforácie jamy 1200 tepelných cyklov (~2400 hodín) Priemerná hĺbka jamy: 0,9 mm, Netesnosť cez 1,2 mm stenu. DOS > 20 %

Na porovnanie, tie isté vzorky vystavené de{0}}deionizovanej vode s 50 ppm dodatočným chloridom sodným (stále nazývaným nízkym obsahom chloridu) zlyhali už po 250 cykloch, čo ukazuje, že mechanizmus senzibilizácie je synergický aj so stopovým množstvom chloridov. Kľúčovým výsledkom je, že dokonca aj čistá deionizovaná voda bez akýchkoľvek detekovateľných chloridov spôsobila po 1 200 cykloch jamkovú poruchu, čisto v dôsledku koncentračných účinkov vo vnútri tepelným cyklom-indukovaných trhlín v HAZ.

Vplyv tepelného vstupu zvaru a spracovania po zváraní na životnosť cyklu
Procesné parametre zvárania v podstatnej miere určujú stupeň senzibilizácie a odolnosť proti jamkovej korózii pri tepelnom cyklovaní. Na výrobu plášťov z nehrdzavejúcej ocele 316 boli testované tri typické podmienky zvárania:

Stav zvaru Príkon tepla (kJ/cm) Šírka HAZ (mm) Merané DOS po zváraní Tepelné cykly až po perforáciu Odporúčaná aplikácia
Autogénny TIG s vysokým tepelným príkonom (80-100 A, pomalý chod) 1.8 - 2.5 1.2 - 1.8 22% 180 - 300Neodporúča sa pre žiadnu cyklistickú prevádzku
Normálna dodávka tepla TIG (50 - 70 A, stredný pohyb) 1.0 - 1.5 0.6 - 1.0 12% 600 - 900 Prerušovaná prevádzka pod 150 stupňov C,<1000 cycles total
Impulzný TIG, nízky tepelný príkon (30-50 A, rýchly dojazd, plnidlo v prípade potreby) 0,5 – 0.8 0.3 – 0.5 5 % 1800 – 2400 Odporúčané pre vodu s vysokou čistotou, cyklus
Nízky tepelný príkon + žíhanie po zváraní (1050 stupňov, ochladzovanie vodou) 0,5 – 0.8 0 (úplne rekryštalizované)<1% >10 000 (žiadna jamka pri testovaní ukončenia) Optimálne pre kritické farmaceutické aplikácie WFI
Stav rozpúšťacieho žíhania úplne eliminuje senzibilizáciu, ale často nie je realizovateľný pre hotové zostavy ohrievača, pretože vnútorný odporový drôt (často NiCr 80/20) nemôže vydržať 1050 stupňov bez oxidácie a rozmerovej deformácie. Preto je vo väčšine vyrábaných ohrievačov najlepším kompromisom medzi vyrobiteľnosťou a odolnosťou proti korózii pulzné zváranie TIG s nízkym tepelným príkonom s prísnou kontrolou tepelného príkonu pod 0,8 kJ/cm.

Inžinierske riešenia na predĺženie životnosti zvarov v službe cyklovania de-ionizovanej vody
Päť metód návrhu a špecifikácie môže zabrániť alebo oddialiť zlyhanie jamkovej jamky HAZ, keď prevádzkové prostredie obsahuje deionizovanú vodu alebo vodu s reverznou osmózou s prerušovaným cyklovaním ohrievača. Každá séria zvarov musí byť výrobcom ohrievača kvalifikovaná testom EPR podľa ASTM G108 s maximálnym povoleným DOS 8 % pre všeobecný servis alebo 5 % pre farmaceutické aplikácie. 2. Vyžaduje sa zváranie s vlečným plynovým štítom (argónom alebo dusíkom) na vnútornom priemere plášťovej rúrky, ak je prístupná. To zabraňuje oxidácii vnútorného koreňa zvaru, ktorá lokálne vyčerpáva chróm. Po tretie, predpíšte po-zvarení mechanické leštenie vonkajšej oblasti HAZ na povrchovú úpravu Ra < 0,4 µm. Leštenie odstraňuje tenkú povrchovú vrstvu, kde je vyčerpanie chrómu najzávažnejšie. Elektrochemické testovanie odhalilo, že leštenie zvaru s počiatočným DOS 12% znižuje efektívny DOS na povrchu na 6%, čím sa zdvojnásobuje životnosť tepelného cyklu. Po štvrté, vytvorte prevádzkovú rutinu na zníženie počtu tepelných cyklov. To by malo zahŕňať nepretržitú cirkuláciu alebo-pohotovostný{16} režim s nízkou spotrebou energie, a nie úplné vypnutie-ohrievača. Farmaceutické zariadenie prešlo z ovládania zapnuté{19}}vypnuté na proporcionálne ovládanie s 60-stupňovou pohotovostnou teplotou a zlyhania zvarov sa znížili z 15 % ročne na menej ako 1 %. Po piate, vyžadovať rozpúšťacie žíhanie všetkých zvarových spojov po zváraní a pred konečnou montážou v prípade nových inštalácií, u ktorých sa očakáva viac ako 2 000 teplotných cyklov počas desať-ročnej životnosti, aj keď sa vyžaduje dvoj-výrobný postup s opätovným{27}}zváraním vnútorných komponentov.

Špecifikácia kvality zvárania pre dlhodobú spoľahlivosť ohrievačov vody s vysokou čistotou
Pri špecifikácii elektrických ponorných ohrievačov z nehrdzavejúcej ocele 316 pre deionizovanú vodu, permeát s reverznou osmózou alebo destilovanú vodu by mali technici špecifikovať normy kvality zvaru v špecifikácii nákupu. Poskytnite kópie záznamov o kvalifikácii postupu zvárania (WPQR), ktoré zahŕňajú parametre tepelného vstupu a uvádzajú výsledky testu EPR na kupóne zváranom s rovnakými nastaveniami. Pre situácie, keď je projektovaná frekvencia cyklovania ohrievača väčšia ako dva cykly za deň, je potrebné pulzné zváranie TIG s nízkym tepelným príkonom s maximálnym tepelným príkonom 1,0 kJ/cm a maximálnou šírkou HAZ 0,7 mm. V oblastiach, kde je merný odpor vody vyšší ako 1 MΩ.cm (vodivosť menšia ako 1 µS/cm), stanovte, že všetky mokré zvary budú elektrolyticky vyleštené, aby sa odstránilo 20-}30 µm povrchového materiálu. Tým sa odstráni vrstva najviac ochudobnená o chróm. Tým, že sa senzibilizácia zvaru považuje za hlavný mechanizmus zlyhania, namiesto predpokladu, že nízky obsah chloridu zaisťuje odolnosť proti korózii, môžu inžinieri dosiahnuť životnosť ohrievača presahujúcu desať rokov v náročných aplikáciách cyklu s vysokou čistotou vody.