Pri akej špecifickej kombinácii času a teploty v rozsahu senzibilizácie (500 stupňov až 800 stupňov) vyvinú rúrky plášťa ohrievača 316 l detegovateľný intergranulárny útok v praxi ASTM A262 E

Time-Temperature-Sensitization (TTS) Diagram of Low-Carbon 316 316L stainless steel sheathed electric heating tubes exposed to elevated temperature during manufacturing (e.g. welding, brazing or stress relief) or during service (e.g. thermal cycling in the sensitisation range) require a time-temperature combination to develop detectable intergranular corrosion (IGC) in the ASTM A262 Practice E test (copper-copper sulfate-sulfuric acid) that is significantly longer than for standard 316 due to the lower carbon content (0.03%). 316L nevertheless is not immune to sensitisation, it only takes longer times or higher temperatures in the 550-750'C range to precipitate sufficient chromium carbides so as to form a continuous chromium deficient network. The nose of the TTS curve for 316L is around about 650-700°C where after 100-200 hours sensitisation is apparent (change from "step" to "ditch" structure in Practice A, or cracking in Practice E). At 600°C, 500-1,000 hours are needed for sensitisation; at 750°C, 50-100 hours; at 550°C, >2 000 hodín. Vzťah časovej-teploty-senzibilizácie bol kvantifikovaný pre 316L plášte ohrievačov . To umožňuje posúdenie rizika spojeného so zváraním tepelne ovplyvnených zón alebo predĺženým prevádzkovým vystavením. Mechanizmus senzibilizácie nízkouhlíkového 316L je difúzia uhlíka na hranice zŕn a precipitácia karbidov bohatých na chróm (Cr 23 C6). Obsah uhlíka sa zníži na<0.03% and the amount of carbon available for precipitation is limited. However, if you leave it at temperature long enough, carbon atoms can still spread (particularly at dislocations and grain boundaries) and form carbides. The necessary prerequisite for the detection of intergranular corrosion is the creation of a continuous or very continuous chain of carbides at the grain boundaries which leads to the merging of the chromium-depleted zones. Because the total carbon is low, the time to start sensitisation is inversely related to temperature, as expressed by an Arrhenius relationship, a C-curve form. For 316L the nasal temperature (fastest sensitisation) is about 650-700°C. TTS Data for 316L (0.025% C) in ASTM A262 Practice E Controlled ageing of 316L tubing (0.025% C, 0.06% N, balance standard) in an isothermal environment at various temperatures followed by ASTM A262 Practice E testing (24-hour boil in copper-copper sulfate-sulfuric acid, then 180° bend) has produced the following onset times for detectable intergranular cracks. Ageing Temperature (℃)Practice A Practice E Practice A Practice E Time to First Detectable IGC Cracks Time to Continuous Grain Boundary Carbides (hours) (hours) Indicated time after which maximum exposure for sensitisation is recommended Avoidance 500 >5,000 (none identified) >10,000 Step 5,000 hours 5253,000-4,000 5,000-7,000 Step 3,000 550 1,500-2,500 3,000-5,000Dual → Step (after 2,500h) 1,500 hours 575 800-1,200 1,500-2,500 Dual 800 hours 600 400-800 800-1,500 Dual → Ditch (after 800h) 400 hours 625200-400 400-800 Ditch 200 h 100-200 650 200-500 675 100 hours Ditch80-150 150-300 Ditch 80 hours 700 50-100 100-200 Ditch 40 hours 50 hours 725 40-80 80-150 750 30-60 60-120 Ditch 30 hours 775 40-80 (onset slows)40 Ditch 80-150 800 80-150 (slower) 150-300 ditch → dual 80 hrs 850 200-400 (partial redissolution) 400-800 Dual → Step 200 hours The Effect of Carbon Content on Location of TTS Curve The time to sensitisation is roughly inversely proportional to the carbon amount. Less carbon means longer safe exposure duration. Carbon Content (wt%) Time to Sensitisation at 650°C (hours) Time to Sensitisation at 700°C (hours) Time to Sensitisation at 600°C (hours) (average) 0.025 120-200 60-100 500-800 (premium) 0.020 200-350 100-150 800-1,200 (very cheap) 0.015 350-600 150-250 1,200-2,000 (speciality) 0.008 >1,000 >500 >3 000 max 316L 0.030 100-150 50-80 400-600 Praktické dôsledky pre výrobu a servis ohrievačov Pre 316L zapuzdrené ohrievače platia časové{5}}obmedzenia teploty uvedené nižšie, aby sa predišlo senzibilizácii (zlyhanie postupu E). Typický rozsah teplôt Stupeň stavu procesu alebo prevádzky Maximálny povolený čas do senzibilizácie Riziko Navrhovaná akcia Jednoprechodové zváranie GTAW 1 200 – 1 400 (špička), 450 – 850 (chladenie) sekúnd (chladenie cez 450 – 850 stupňov) Žiadne riziko pre stenu<3mm Multi-pass welding (thick flanges) Cumulative time in 550-750°C >5-10 minutes total Use 316L, limit passes, cool between passes Stress reduction after welding 400-450°C < 24 h No danger (below sensitisation) Brazing (furnace, 5 minutes) 5 minutes 600-700°CNo risk (not enough time) Brazing (long cycle, >30 min) 600-700°C >30-60 minút Riziko senzibilizácie; použite 347 alebo 316L s<0.02% C Service temperature excursion 550-650°C >500-1,500 hours Monitor; after 10,000 hours, test Practice E Continuous service 550°C 550°C>2,500-5,000 hours Test coupon at 5,000 hours Continuous service @ 600 deg C 600 deg C >500-1,000 hours Not recommended for >5,000 hours 650°C Continuous service >100-200 hodín 316L nevhodné na dlhodobé overenie senzibilizácie 650 stupňov Pre ohrievače 316L v prevádzke po dlhú dobu v rozsahu 500-750 stupňov platia nasledujúce kritériá schválenia: Poľná metalografia (replika) - Skontrolovaný povrch môže byť leštený 50X a karbón môže byť leštený disperzia s použitím repliky acetátu celulózy. Akceptácia: žiadne karbidy na hraniciach zŕn (stupňová štruktúra) Deštruktívne testovanie (ohrievač vzorky) Odrežte časť, urobte ASTM A262. Cvičenie E. Akceptácia: žiadne praskliny po ohýbaní Testovanie tvrdosti: Senzibilizácia výrazne nemení tvrdosť, a preto nie je užitočná. 316L Kvantifikácia rizika senzibilizácie pomocou TTS CurveConclusion ASTM A262 Detegovateľné medzikryštálové napadnutie pre plášte ohrievača z nehrdzavejúcej ocele 316L Cvičenie E vyžaduje expozíciu v rozsahu senzibilizácie 50 h – 600 stupňov 750 stupňov až 1 500 - 2 500 h pri 550 stupňoch. Nos krivky TTS leží na 650-700 stupňoch, kde sa senzibilizácia dosiahne po 100-200 hodinách. Plášte tenkostenných ohrievačov nie sú vystavené riziku senzibilizácie počas štandardných cyklov zvárania a spájkovania (sekundy až minúty). Avšak dlhodobá prevádzka pri 550-650 stupňoch po tisíce hodín alebo opakované dlhodobé tepelné cykly môžu senzibilizovať 316L. Technici, ktorí špecifikujú 316L plášte na nepretržité používanie nad 500 stupňov, by mali vypočítať kumulatívny čas strávený v rozsahu 550-650 stupňov a porovnať ho s obmedzeniami TTS. Pre životnosť nad 2 000 – 5 000 hodín pri 550 – 600 stupňoch sa odporúča upgrade na 347 (stabilizovaný nióbom) alebo pravidelné testovanie ohrievačov na vzorkách praxou E. Tu uvedený rámec, ktorý súvisí s časom, teplotou a začiatkom senzibilizácie v ASTM A262 Practice E, umožňuje kupujúcim predvídať a vyhnúť sa medzikryštalickej korózii v plášťoch ohrievačov 316L vystavených zvýšeným teplotám.