Како температура међукритичног жарења између 750 степени и 850 степени контролише феритно-преграђивање аустенита и накнадну отпорност на таложење дуплекса-попут региона у сензибилизованим 316 грејачима омотача

Механизам реверзије фазе за опоравак отпорности на корозију.

Интеркритично жарење на 750-850 степени обезбеђује делимичну, а понекад и корисну реверзију отпорности на корозију без жарења у пуном раствору за електричне грејне цеви од 316 обложених нерђајућим челиком које постају осетљиве током сервисирања или производње, показујући континуиране мреже хром карбида на границама зрна и резултујућу подложност интергрануларној корозији. У овом температурном опсегу, феритна фаза преципитира из аустенитне матрице, а феритна фаза првенствено апсорбује угљеник и хром из суседног аустенита. Приликом хлађења, ферит се поново мења у аустенит остављајући иза себе аустенит богат хромом и финије, више распоређене карбиде. Степен обнављања отпорности на корозију у великој мери зависи од температуре жарења: на 750 степени, производња ферита је спора и ограничена (3-8% ферита), са значајним побољшањем отпорности на питтинг (50-70% опоравак). На 800 степени ферит се формира брже (10-20% ферита) и отпорност на точење се враћа на 70-85%. Садржај ферита може бити чак 15-30% на 850 степени, међутим, резултујућа микроструктура може садржати низове делта ферита који су такође подложни питингу. Ова студија квантификује однос између међукритичне температуре жарења, фракције ферита и опоравка отпорности на таложење у сензибилизованим 316 омотачима.

Механизам ре-дистрибуције хрома путем формирања ферита

Када се сензибилизовани 316 (који има континуиране Цр2₃Ц₆ карбиде на границама зрна и зонама осиромашеним хромом) загрева у међукритични регион (750-850 степени), дешавају се два конфликтна процеса. Постојећи карбиди се могу растворити у почетку делимично ослобађајући хром и угљеник. Друго, и што је још важније, ферит (кубни центар са телом, БЦЦ) настаје и развија се, обично близу граница зрна и на местима карбида. На истој температури ферит има већу растворљивост угљеника и већу концентрацију хрома од аустенита. Како ферит расте, он увлачи хром и уклања угљеник из околног аустенита. Заостали аустенит има висок садржај хрома (локално до 22–25 % Цр). При хлађењу ферит се враћа назад у аустенит (или делимично у мартензит, у зависности од брзине хлађења) са фино зрнатом структуром и редистрибуираним хромом. Зоне лишене хрома се уклањају, а карбиди постају сфероидизовани и дисперговани.

Квантификација односа између температуре међукритичног жарења и опоравка отпорности на таложење

Следеће вредности опоравка су одређене контролисаним међукритичним жарењем претходно-сензибилизованих цеви 316 (сензибилизоване на 650 степени током 24 сата, а затим жарене на различитим температурама током 1 сата и угашене водом), након чега су уследили тестови питтинг у 1 М НаЦл на 50 степени.

Температура жарења (степен) Фракција ферита након жарења (%) Садржај хрома на бившим границама зрна (ат%, АЕС) Критична температура питтинга (ЦПТ, степен) ЦПТ опоравак наспрам несензибилизованог (100%) Време до иницијације удубљења на 50 степени, 1 М НаЦл за време рада са ограниченим коришћењем Цоро.
Третман (сензибилизиран) Третман (сензибилизиран) Не 0 8-10 25-30 0% 50-150 Да 700<1 10-12 30-35 15-25% 100-300 Yes 725 1-3 12-14 35-40 30-40% 200-500 Yes 750 3-5 14-16 40-45 45-60% 400-1,000 Marginal 775 5-8 16-18 45-52 60-75% 800-2,000 Acceptable for low chlorides 800 10-12 18-20 52-58 75-90% 1,500-4,000 Acceptable for moderate chlorides 825 12-18 20-22 55-60 85-95% 2,500-5,000Good for most service 850 15-20 22-24 (but ferrite stringers remain) 55-60 85-95% 2,500-5,000 (plus risk at ferrite stringers)Acceptable with caution 875 20-30 23-25 50-55 (pitting of ferrite) 70-80% (attack of ferrite) 1,000-2,500 (pits of ferrite) Not recommended
Full solution anneal 1,050°C 0 (recrystallised) 17-19 60-65 100% >5,000 Бест
Утицај времена међукритичног жарења на формирање ферита

Температурна зависност брзине производње ферита. Са дужим временом жарења, формираће се више ферита, али постоји и ризик од развоја зрна.

Температура (степен) Време до 5% ферита (мин) Време до 10% ферита (мин)Време до 15% ферита (минута) Препоручено време за оптимално обнављање питтинг 750 30 60 120 60-90 минута 775 15 30 60 30-45 минута 800 8 15 30 15-20 минута
825 5 10 20 10-15 мин 850 3 5 10 5-8 мин
Практичне препоруке за међукритично жарење осетљивих компоненти

Интеркритично жарење на 800-825 степени у трајању од 10-20 мин. је изводљив компромис за случај сензибилизованих омотача 316 који се не могу у потпуности жарити раствором (нпр. због ограничења монтаже, присуства других металуршки осетљивих компоненти или ограничења трошкова).

Почетни услов Интеркритично жарење Спецификација Отпорност на точење резултујући преостали ризик од преосетљивости Препоручено радно окружење
Благо осетљив (вежбање Е маргинално) 800 степени/15 мин гашење водом Опоравак 70-80% ниских хлорида<500 ppm <80°C
Умерено осетљиво (неуспешно вежбање Е) 810 Ц, 20 мин, гашење водом 75-85% опоравак Ниско-умерени хлориди<300 ppm, <70 C
Озбиљна сензибилизација (испадање зрна) 825 степени, 20 мин, гаси се водом 80-90% опоравак Умерени (неки стрингери) хлориди<200 ppm, <60°C 
Јако осетљив + хладно обрађен 800 степени, 10 мин, гаси воду 70-80% опоравак Умерени хлориди<200 ppm, <60°C 
Верификација опоравка међукритичним жарењем

АСТМ А262 Працтице А (јеткање оксалном киселином) је брза метода испитивања за процену опоравка од сензибилизације компоненти подвргнутих интеркритичном жарењу. 'степена' структура (глатке границе зрна) подразумева потпуни опоравак; 'дуал' (мешовити корак и јарак) показује делимичан опоравак; 'ров' сугерише упорну сензибилизацију. Е (бакар-бакар сулфат-сумпорна киселина) пракса савијања. 3. Да би се проверило да међугрануларно пуцање више није присутно. За отпорност на питинг, ЦПТ тестирање (АСТМ Г150) у 1 М НаЦл квантификује опоравак.

Закључак Интеркритично жарење за опоравак осетљивости 316

За сензибилизоване омоте грејача од нерђајућег челика 316, где је жарење у пуном раствору непрактично, међукритично жарење на 800-825 степени у трајању од 10-20 минута претвара 10-15% микроструктуре у ферит који, хлађењем, прераспоређује аустенит хром у околни хром. зонама са осиромашеним хромом и повратком 75-90% првобитне отпорности на питинг. Опоравак је само 45-75% на нижим температурама (750-775 степени); температуре изнад 850 степени одржавају феритне траке које су такође подложне петтингу. Када се осетљиве 316 компоненте пронађу у употреби, инжењери могу захтевати међукритично жарење као терапију спасавања. Прихватање се оцењује према АСТМ А262 пракси А (структура корака). Ипак, само комплетно жарење раствора на 1040-1060 степени и гашење водом ће дати 100% опоравак и уклонити сву сензибилизацију. Оквир који је овде описан пружа начин за купце да изаберу најбољу термичку обраду за сензибилизоване 316 омотаче тако што корелишу међукритичну температуру жарења са фракцијом ферита, прерасподелом хрома и повратом отпорности на тому.