Како је средњи размак карбида на граници зрна после сензибилизације Термичка обрада цеви омотача грејача 316 Контрола интергрануларне стопе корозије у АСТМ А262 пракси Е тесту

Микроструктурни параметар за тежину сензибилизације

За електричне грејне цеви од нерђајућег челика 316 које су биле изложене температурама опсега сензибилизације (450-850 степени) у некој фази производње или сервисирања, озбиљност осетљивости на међугрануларну корозију (ИГЦ) није једноставна функција присуства или одсуства карбида на граници зрна. Кључни микроструктурни параметар је средњи размак честица хром карбида на границама зрна-. Када су честице карбида довољно близу једна другој (на размаку мањим од око 0,5-1,0 µм), зоне осиромашене хромом око суседних честица се преклапају да формирају континуирани пут са ниским садржајем хрома који се брзо напада у оксидирајућим киселинама (АСТМ А262 пракса Е, тест бакар-сумпорна киселина). Ако су честице карбида широко распрострањене (размак > 1-2 м), зоне исцрпљивања се не преклапају и границе зрна су отпорне на интергрануларни напад. Овај чланак квантификује везу између средњег размака карбида, степена сензибилизације и стопе ИГЦ у конвенционалном 24 х Працтице Е тесту.

Механизам преклапања осиромашених зона

Таложење хром карбида на границама зрна нерђајућег челика 316 производи зону осиромашену хромом од ~50-200 нм на свакој страни честице. Као функција температуре и времена падавина, проучава се степен исцрпљивања хрома (често 8-12% минималне концентрације хрома у поређењу са 17-19%). Интергрануларна корозија је критична ако је растојање између два суседна карбида мање од збира ширина две суседне зоне исцрпљивања. Под овим околностима, зоне исцрпљивања се преклапају и континуирани траг материјала са мало-хромираног материјала формира се дуж границе зрна. У интензивно оксидирајућој и зони са-недостатком хрома-селективним кључањем раствора бакар-бакар сулфат-сумпорна киселина (пракса Е) осиромашене зоне се преклапају и брзо кородирају, што доводи до пада зрна и крајњег квара узорка при савијању. За размаке карбида веће од око 1-2 μм, осиромашене зоне су изоловане и не постоји континуирани пут са ниским садржајем хрома.

Квантификована веза између размака карбида и резултата вежбања Е

Следећи прагови су утврђени контролисаном сензибилизацијом 316 цеви (1,5 мм зид, 0,06% Ц) на 650 степени (најбржа температура таложења карбида) за различите временске периоде, и накнадним мерењем средњег размака карбида трансмисијском електронском микроскопом и АСТМ А262 Працтице Е тестом.

Време сензибилизације на 650 степени (хр) Граница зрна Средњи размак карбида (µм) Процењена фракција преклапања осиромашене зоне (%) Пракса Е Резултат (24- х кључања Цу-ЦуСО4-Х2СО4) Дубина интергрануларног напада, µм Препоручено за употребу у Оксидима
0 (жарено, без карбида Н/А пролаз (без лома на кривини)<5 Yes 0.1 5-10 0% Pass <10 Yes 0.5 2-4 0-20% Pass (slight etching) 10-20 Acceptable
1 1-2 20-50% маргина (пукотине на кривинама) 20-40Не препоручује се
2 0.8-1.2 50-80% Неуспешно (тешке пукотине) 80-150 Без грешке (чисте пукотине) 40-80 Не 5 0.4-0.8 80-100%
10 0.2-0.5 100% (continuous) Fail (grain dropping) 150-250 No 24 0.1-0.3 100% (continuous) Fail (severe grain dropping) >250 бр
Утицај садржаја угљеника на критични размак карбида

Количина угљеника у 316 одређује укупан карбид који може да се исталожи, а тиме и најмањи размак карбида који се може постићи за одређени процес сензибилизације.

Carbon Content (wt%) Minimum Carbide Spacing after Complete Sensitisation (µm) Practice E Result at Minimum SpacingMaximum Allowable Service Temperature To Avoid Sensitisation >0,020 (низак)2-3 Пролаз 450 степени 0,020-0,030 (316Л) 1,5-2,5 Пролаз (маргинални) 425 степени 0.030-0.040 1.0-1.8 Маргинални 400 степени 0.040-0.050 0.8-1.2 Неуспех 375 степени 0.050-0.060 0.5-0.8 Неуспех 350 степени (010 стандард)-0. 0,3-0,6 Фаил 325 степени
Практично избегавање сензибилизације у производњи грејача

Да би се избегао размак између карбида испод основне границе од 1-2 µм у 316 обложених грејача који ће бити заварени или могу бити изложени температурама осетљивости у раду, препоручују се следећи критеријуми:

Производни или сервисни условиМаксимално излагање температури (степен) Максимално време на температури Предложени садржај угљеника Захтев за тестирање након излагања
Заваривање (један пролаз, без пунила) брзо хлађење, максимално 1.200-1.400 секунди (ХАЗ се брзо хлади) Било које (ХАЗ ако танак није осетљив) Ништа за танке зидове (<2mm)
Заваривање (дебео пресек, више{0}}пролаз) 450-850 (укупно)316Л Мин. (Ц<0.03%)Practice E Weld coupon
Термичка обрада након{0}заваривања (ублажавање напрезања) 400-450 степени 1-2 сата 316Л (све)Нема (испод границе детекције)
Service temperature excursion 450-550°C >10 сати кумулативно за 316Л потребна је пракса Е након 5 година
Лемљење или лемљење 500-700 степени Минута до сати 316Л или стабилизовано (321/347) Потребна вежба Е
АСТМ А262 Пракса Е Тест квалитета за прихватање

АСТМ А262 Працтице Е тестирање пружа коначну сигурност ИГЦ отпорности за оне купце који специфицирају 316 омотача који могу бити осетљиви током производње. Процедура испитивања треба да садржи:

кључање 24 х у раствору бакар-бакар-сулфата-сумпорне киселине (АСТМ А262, поступак Е)

Узорак је савијен за 180 степени преко трна пречника који је једнак дебљини узорка

Посматрање фисура на савијеној површини при увећању од 10к

Критеријуми прихватања: Ако се након савијања не уоче пукотине, то је "пролаз" (несензибилизован). „Неуспех“ (сензибилизован) се бележи ако се виде пукотине (било које дужине). Тест је осетљив на размаке карбида < ~1-2 μм.

Теренска идентификација ИГЦ изазваних сензибилизацијом

У грејачу 316 који не успева у оксидационој киселини (нпр. азотна киселина, раствори за кисељење) или у хлоридним срединама са оксидирајућом компонентом, интергрануларна корозија услед преосетљивости се манифестује као мрежа пукотина дуж граница зрна које се могу видети под малим увећањем (50-100× и сл.) на укрштеном секу. Пукотине могу имати узорак "скелета", што указује на претходна зрна аустенита. Сензибилизација ће бити потврђена АСТМ А262 Пракса Е на узорку узетом из неисправног грејача. Размак одређен металографски помоћу скенирајуће електронске микроскопије биће мањи од 0,5-1,0 µм. Одговор на такве кварове је коришћење 316Л или захтевање жарења након заваривања.

Закључак: Контрола спецификације размака карбида путем сензибилизације

Стопа интергрануларне корозије заснована на АСТМ А262 Працтице Е за грејаче са плаштом од нерђајућег челика 316 заснована је на средњем размаку карбида на граници зрна након температура сензибилизације. Када је размак између карбида мањи од 1-2 µм, зоне осиромашене хромом-преклапају се једна на другу, формирајући континуирани пут са ниским садржајем хрома који брзо кородира и не испуњава тест Працтице Е. За апликације где су температуре заваривања или рада у опсегу од 450-850 степени, инжењери који специфицирају 316 омотача морају обезбедити 316Л (угљеник<0.03%) to ensure that the carbide spacing will be above the critical threshold. After minimum sensitisation (1-2 hours at 650°C) carbide spacing for standard 316 (0.06-0.08% C) is less than 1 µm which results in sensitisation and IGC susceptibility. The framework offered herein, which correlates the average carbide spacing with quantitative Practice E results, allows purchasers to define combinations of material and heat treatment that will not allow overlapping depletion zones, and will retain intergranular corrosion resistance.