Како проценат претходног рада на хладно из цртежа цеви од 316Л омотача грејача контролише стопу рекристализације и раста зрна током рада на 600 степени

Параметар микроструктурне еволуције за високу температуру. Задржавање снаге

Проценат претходног хладног рада из цртежа цеви диктира брзину рекристализације и накнадног развоја зрна који се дешавају током излагања високој-температури за електричне грејне цеви умотане од нерђајућег челика од 316Л које раде на 600 степени, што је горња граница употребе за континуирану употребу ове легуре. Као -извучена цев је ускладиштила енергију пластичне деформације (густина дислокације одговара % хладног рада). Ова ускладиштена енергија изазива рекристализацију на 600 степени: производњу нових зрна без напрезања која замењују деформисану микроструктуру. Период почетка рекристализације драматично опада са повећањем хладног рада: код 10% хладног рада, то је 1.000-2.000 сати; на 20% хладног рада, 200-500 сати; на 30% хладног рада, 50-150 сати. Рекристализација доводи до формирања зрна. Ово угрушава микроструктуру и смањује снагу пузања. 10, 000 сати рада на 600 степени, оптимални опсег хладног рада је 10-15% (равнотежа: одлаже рекристализацију довољно да преживи 10.000 сати, али не тако брзо да се формирају груба зрна). Овај рад процењује везу између претходног хладног рада, кинетике рекристализације, развоја зрна и века пузања на 600 степени.

Механизам рекристализације и раста зрна у 316Л хладно обрађеној

Рекристализација је термички стимулисан процес. Нова зрна настају на местима велике густине дислокација (границе зрна, деформационе траке, инклузије) и развијају се у искривљену матрицу. Погонска сила је пропорционална ускладиштеној енергији хладног рада, која је пропорционална квадрату напона протока (око линеарног са процентом хладног рада до 30-40%). Хладан рад доводи до експоненцијалног повећања брзине нуклеације. Након што је рекристализација завршена, експанзија зрна се дешава граничном миграцијом изазваном смањењем граничног подручја зрна. Велика зрна расту на рачун малих зрна (Оствалдово зрење). Фина, стабилна величина зрна (АСТМ 6-8) пружа најбољу отпорност на пузање на 600 °Ц. Показано је да веома фино зрна (АСТМ 10+) и крупнозрна (АСТМ 3-5) зрна скраћују век пузања, клизећи по граници зрна.

Однос између хладног рада, времена рекристализације и величине зрна на 600 степени.

Контролисано изотермно старење на 600 степени са периодичним металографским испитивањем је коришћено за одређивање стопа рекристализације и развоја зрна у хладно-цеви од 316Л:

Previous Cold Work (%) Time to Recrystallise 50% at 600°C (hours) Recrystallised Grain Size After Completion (ASTM, µm) Time to Grain Growth to ASTM 5 (>70 µm, hours) Creep Rupture Life at 80 MPa, 600°C (hours) Recommended for 10,000 hour Service at 600°C 0 (annealed) N/A (no cold work) 8-9 (20-30 µm) initial >20.000 (стабилно) 2.500-3.500 Да (ако је већ добро)
5 5,000-10,000 8-9 (20-30 µм) 15,000-20,000 3,000-4,000 Да
10 1,500-3,000 7-8 (25-35 µм) 8,000-12,000 3,500-5,000 Да (најбоље)
12 1,000-2,000 7-8 (25-35 µм) 6,000-9,000 3,500-5,000 Да
15 500-1,000 6-7 (35-50 µм) 4,000-7,000 3,000-4,500 Прихватљиво
20 200-500 5-6 (50-70 µм) 2,000-4,000 2,000-3,500 Маргинал 25 100-200 4-5 (70-90 µм) 1,000-2,000 1,500-2,500 Не препоручује се 30 50-150 3-4 (90-1) 500-1,500 1,000-2,000 Не препоручује се 35 30-80 3 (100-130 µм) 300-800 800-1,500 Не 40 20-50 2-3 (120-150 µм) 200-500 600-1,000 Не
Утицај почетне величине зрна на кинетику рекристализације

Брзина рекристализације зависи од почетне величине зрна пре хладног извлачења. Дакле, што је супстанца финија, брже ће се поново{1}}кристализовати. Има више места нуклеације.

Почетна АСТМ величина зрна пре цртања Релативна стопа рекристализације (10% ЦВ) Под истим радом на хладном 10.000 сати Препоручени радни век 10 (изузетно фино, 10 µм) 1,5× (брже) 8% 8 (фино, 20 µм% бас)
6 (средње, 45 µм) 0,7× (спорије) 12%
4 (грубо, 80 µм) 0,4× (далеко спорије) 15% Практичне препоруке за производњу цеви за грејач од 316Л

За омоте од 316Л за рад од 600 степени са пројектованим веком трајања од 10.000 сати предлажу се следећи параметри хладног рада и термичке обраде пре{4}}услуга.

Жељени радни век (сати) 600 степени Предложени хладни рад пре сервисирања (%) Величина зрна после пре-термичке обраде после 10.000 х на 600 степени (АСТМ) Очекивани век пуцања при пузању (сати) 5,000 15-20 Нема (као што је нацртано) 5-7 µм 3,000-4,500 10,000 10-12 Нема (како је нацртано) 6-7 (35-50 µм) 3,500-5,000 10,000 0-5 Потпуно жарење + фино зрно 7-8 (25-35 µм) 3,000-50 µм 3,000-5} (850 степени, 2 х) 7 (30-40 µм) 5,000-7,000 20,000 + отпорност на корозију 0 жарење пуног раствора + стабилизација 7-8 4,000-6,000
Државна верификација рекристализације

За купце који захтевају одређену микроструктурну стабилност нуде се два поступка верификације. Први је испитивање тврдоће. Тврдоћа као-извученог 316Л је 180-320 ХВ у зависности од хладног рада. Рекристализација узрокује смањење тврдоће на 140-160 ХВ (потпуно мекано). Ако је тврдоћа након 1.000 х на 600 степени већа од 200 ХВ, рекристализација још није извршена. Други је металографски преглед након јеткања (глицерегија или електролитичка оксална киселина). Формирање структура "огрлица" (редови финих нових зрна дуж некадашњих граница зрна) означава почетак рекристализације.

Закључак Побољшање хладног рада за радни век од 600 степени

На кинетику рекристализације и каснији развој зрна грејача од нерђајућег челика 316Л на 600 степени утиче претходни рад на хладном %. Рекристализација се постиже након хладне обраде од 10-12% и 1,500-3,000 сати, што резултира фином (АСТМ 7-8) прекристализованом структуром зрна која задржава добру снагу пузања 10,000+ сати. Већи рад на хладном (20-30%) резултира брзом рекристализацијом (200-500 сати) и крупним зрнима (АСТМ 4-5) која краће време пузања за 40-60%. Микроструктура је већ рекристализована и стабилна на мање од 5% хладног рада (жарена), али недостатак радног очвршћавања смањује чврстоћу како је формирана. За 10.000 сати рада на 600 степени, инжењери који специфицирају омоте од 316Л могу очекивати 10-15% хладног рада од извлачења цеви. Након извлачења, користи се стабилизацијска топлотна обрада (850 степени, 2 сата) за оптимизацију микроструктуре за дугорочну стабилност величине зрна за рад преко 10.000 сати. Оквир који је овде предложен омогућава купцима да специфицирају смањења извлачења која максимизирају животни век пузања путем контролисане микроструктурне еволуције повезујући % хладног рада са кинетиком рекристализације и развојем зрна на 600 степени.