Hvordan kontrollerer den interkritiske utglødningstemperaturen mellom 750 grader og 850 grader ferritten-austenittpartisjonering og påfølgende gropmotstand i dupleks-som områder i sensibiliserte 316 varmekapperør

Mekanisme for fasereversjon for gjenvinning av korrosjonsmotstand.

Interkritisk gløding ved 750-850 grader gir en delvis, og noen ganger nyttig, reversering av korrosjonsmotstanden uten en full løsningsgløding for 316 rustfrie stålbeklædte elektriske varmerør som blir sensibiliserte under service eller produksjon, og viser kontinuerlige nettverk av kromkarbider ved korngrenser og resulterer i intergranulær følsomhet for korrosjon. I dette temperaturområdet faller ferrittfasen ut fra austenittmatrisen, og ferrittfasen absorberer fortrinnsvis karbonet og krom fra naboaustenitten. Ved avkjøling endres ferritten igjen til austenitt og etterlater seg kromrik austenitt og finere, mer distribuerte karbider. Graden av gjenvinning av korrosjonsmotstand avhenger sterkt av glødetemperaturen: ved 750 grader er ferrittproduksjonen treg og begrenset (3-8 % ferritt), med betydelig forbedring i gropmotstand (50-70 % gjenvinning). Ved 800 grader dannes ferritt raskere (10-20% ferritt) og gropmotstanden gjenopprettes til 70-85%. Ferrittinnholdet kan være så høyt som 15-30 % ved 850 grader, men den resulterende mikrostrukturen kan inneholde stringere av deltaferritt som også er følsomme for pitting. Denne studien kvantifiserer forholdet mellom interkritisk glødetemperatur, ferrittfraksjon og gjenvinning av gropmotstand i sensibiliserte 316 slirer.

Mekanisme for re-distribusjon av krom via ferrittformasjon

Når sensibilisert 316 (som har kontinuerlige Cr23C6-karbider ved korngrenser og kromutarmede soner) varmes opp i det interkritiske området (750-850 grader), oppstår to motstridende prosesser. Eksisterende karbider kan i utgangspunktet løses opp og frigjøre krom og karbon. For det andre, og enda viktigere, kjernener og utvikler ferritt (kroppssentrert kubikk, BCC), vanligvis nær korngrenser og på karbidsteder. Ved samme temperatur har ferritt en høyere karbonløselighet og en høyere kromkonsentrasjon enn austenitt. Når ferritten vokser, trekker den kromet inn og tar karbonet ut av den omkringliggende austenitten. Den resterende austenitten er høy i krom (opptil 22–25 % Cr lokalt). Ved avkjøling går ferritten tilbake til austenitt (eller delvis til martensitt, avhengig av avkjølingshastigheten) med en finkornet struktur og omfordelt krom. De kromfattige sonene fjernes, og karbidene blir sfæroidiserte og mer spredt.

Kvantifisering av forholdet mellom interkritisk glødetemperatur og gjenoppretting av gropmotstand

Følgende gjenvinningsverdier ble bestemt ved kontrollert interkritisk gløding av pre-sensibiliserte 316-slanger (sensibilisert ved 650 grader i 24 timer og deretter glødet ved forskjellige temperaturer i 1 time og bråkjølt med vann) etterfulgt av groptester i 1 M NaCl ved 50 grader.

Utglødningstemperatur ( grad ) Ferrittfraksjon etter gløding (%) Krominnhold ved tidligere korngrenser (ved %, AES) Kritisk groptemperatur (CPT, grad )CPT-gjenoppretting vs. usensibilisert (100 %) Tid til gropinitiering ved 50 grader , 1 M NaCl (timer) Egnet for korrosjonstjeneste
Behandling (sensibilisert) Behandling (sensibilisert) Nei 0 8-10 25-30 0% 50-150 Ja 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% >5000 Best
Interkritisk glødetidseffekt på ferrittdannelse

Temperaturavhengighet av ferrittproduksjonshastigheten. Med lengre glødetid vil det dannes mer ferritt, men det er også fare for kornutvikling.

Temperatur ( grad ) Tid til 5 % ferritt (min) Tid til 10 % ferritt (min) Tid til 15 % ferritt (minutter) Anbefalt tid for optimal gjenoppretting av groper 750 30 60 120 60-90 minutter 775 15 30 60 30-45 minutter 800 8 15 30 15-20 minutter
825 5 10 20 10-15 min 850 3 5 10 5-8 min
Praktiske anbefalinger for interkritisk annealing av sensibiliserte komponenter

Interkritisk gløding ved 800-825 grader i 10-20 min. er et mulig kompromiss for tilfellet med sensibiliserte 316-kapper som ikke kan løses fullstendig (f.eks. på grunn av monteringsbegrensninger, tilstedeværelsen av andre metallurgisk sensitive komponenter eller kostnadsbegrensninger).

Utgangstilstand Interkritisk glødingsspesifikasjon Pittingmotstand Resulterende Gjenværende sensibiliseringsrisiko Anbefalt servicemiljø
Lett sensibilisert (Praksis E marginal) 800 grader /15 min vannslukking Gjenvinning 70-80% Lave klorider<500 ppm <80°C
Middels sensibilisert (Praksis E mislykkes) 810 C, 20 min, vannslukning 75-85 % gjenvinning Lav-moderat klorider<300 ppm, <70 C
Alvorlig sensibilisert (kornavfall) 825 grader, 20 min, vannslukking 80-90 % gjenvinning Moderat (noen stringere) Klorider<200 ppm, <60°C 
Alvorlig sensibilisert + kaldbearbeidet 800 grader , 10 min, vannslukking 70-80 % gjenvinning Moderat klorider<200 ppm, <60°C 
Interkritisk gjenopprettingsverifisering av gløding

ASTM A262 Praksis A (oksalsyreetsing) er en rask testmetode for evaluering av gjenvinning fra sensibilisering av komponenter utsatt for interkritisk utglødning. "trinn"-struktur (glatte korngrenser) innebærer fullstendig gjenoppretting; 'dual' (blandet trinn og grøft) viser delvis utvinning; 'grøft' antyder vedvarende sensibilisering. E (kobber-kobbersulfat-svovelsyre) bøyepraksis. 3. For å bekrefte at intergranulær sprekkdannelse ikke lenger er tilstede. For gropmotstand kvantifiserer CPT-testing (ASTM G150) i 1 M NaCl gjenvinning.

Konklusjon Interkritisk utglødning for utvinning av sensibilisert 316

For sensibiliserte 316 rustfrie varmekapper, der heloppløsningsgløding er upraktisk, konverterer interkritisk gløding ved 800-825 grader i 10-20 minutter 10-15 % av mikrostrukturen til ferritt, som ved avkjøling omfordeler krom til det omgivende ferritromet til det omgivende ferritromet. soner og gjenvinner 75-90 % av den opprinnelige gropmotstanden. Utvinningen er bare 45-75 % ved lavere temperaturer (750-775 grader); temperaturer over 850 grader opprettholder ferrittstringere som også er pitting-mottakelige. Når sensibiliserte 316-komponenter blir funnet i bruk, kan ingeniører be om interkritisk gløding som en bergingsterapi. Aksept blir evaluert av ASTM A262 Praksis A (trinnstruktur). Ikke desto mindre er det bare fullstendig oppløsningsgløding ved 1040-1060 grader og vannkjøling som vil gi 100 % gjenvinning og fjerne all sensibilisering. Rammeverket beskrevet her gir kjøperne en måte å velge den beste bergingsvarmebehandlingen for de sensibiliserte 316 kappene ved å korrelere den interkritiske glødetemperaturen med ferrittfraksjonen, omfordeling av krom og gjenvinning av gropmotstand.