Hvordan styrer den interkritiske udglødningstemperatur mellem 750 grader og 850 grader ferrit-austenitopdelingen og efterfølgende pitting-modstand i duplex-som regioner i sensibiliserede 316 varmekapperør

Mekanisme for fasereversion til genopretning af korrosionsbestandighed.

Interkritisk udglødning ved 750-850 grader giver en delvis, og nogle gange nyttig, tilbagevenden af ​​korrosionsbestandighed uden en fuld opløsningsudglødning for 316 rustfri stålbeklædte elektriske varmerør, der bliver sensibiliserede under service eller fremstilling, som udviser kontinuerlige netværk af chromcarbider ved korngrænser og resulterende intergranulær korrosionsfølsomhed. I dette temperaturområde udfældes ferritfasen fra austenitmatrixen, og ferritfasen absorberer fortrinsvis kulstof og krom fra naboaustenit. Ved afkøling ændres ferritten igen til austenit og efterlader kromrig austenit og finere, mere fordelte karbider. Graden af ​​genvinding af korrosionsbestandighed afhænger stærkt af udglødningstemperaturen: ved 750 grader er ferritproduktionen træg og begrænset (3-8 % ferrit), med væsentlig forbedring af pitting-modstanden (50-70 % genvinding). Ved 800 grader dannes ferrit hurtigere (10-20% ferrit), og pitting-modstanden genoprettes til 70-85%. Ferritindholdet kan være så højt som 15-30 % ved 850 grader, men den resulterende mikrostruktur kan indeholde strenge af deltaferrit, der også er modtagelige for grubetæring. Denne undersøgelse kvantificerer forholdet mellem interkritisk udglødningstemperatur, ferritfraktion og genvinding af pitting-modstand i sensibiliserede 316 skeder.

Mekanisme for re-distribution af chrom via ferritdannelse

Når sensibiliseret 316 (med kontinuerlige Cr23C6-carbider ved korngrænser og chromudtømte zoner) opvarmes til det interkritiske område (750-850 grader), opstår der to modstridende processer. Eksisterende carbider kan opløses til at begynde med delvist at frigive chrom og kulstof. For det andet, og endnu vigtigere, ferrit (kropscentreret kubisk, BCC) danner kerner og udvikler sig, sædvanligvis nær korngrænser og på carbidsteder. Ved samme temperatur har ferrit en højere kulstofopløselighed og en højere chromkoncentration end austenit. Når ferriten vokser, trækker den krom ind og tager kulstoffet ud af den omgivende austenit. Den resterende austenit er høj i krom (op til 22-25 % Cr lokalt). Ved afkøling skifter ferritten tilbage til austenit (eller delvist til martensit, afhængig af afkølingshastigheden) med en finkornet struktur og omfordelt krom. De chromberøvede zoner fjernes, og karbider bliver sfæroidiserede og mere spredte.

Kvantificering af forholdet mellem interkritisk udglødningstemperatur og genvinding af pitting-modstand

Følgende genvindingsværdier blev bestemt ved kontrolleret interkritisk udglødning af præ-sensibiliseret 316-rør (sensibiliseret ved 650 grader i 24 timer og derefter udglødet ved forskellige temperaturer i 1 time og standset med vand) efterfulgt af pittest i 1 M NaCl ved 50 grader.

Udglødningstemperatur ( grad ) Ferritfraktion efter udglødning (%) Kromindhold ved tidligere korngrænser (ved %, AES) Kritisk pittingtemperatur (CPT, grad )CPT-genvinding vs. usensibiliseret (100 %) Tid til pitinitiering ved 50 grader , 1 M NaCl (timer med begrænset risiko) Egnet til korrosionsservice
Behandling (sensibiliseret) Behandling (sensibiliseret) Nej 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% >5.000 bedste
Interkritisk udglødningstidseffekt på ferritdannelse

Temperaturafhængighed af ferritproduktionshastigheden. Ved længere udglødningstid vil der dannes mere ferrit, men der er også risiko for kornudvikling.

Temperatur ( grad ) Tid til 5 % Ferrit (min) Tid til 10 % Ferrit (min) Tid til 15 % Ferrit (minutter) Anbefalet tid til optimal pitgendannelse 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 til interkritisk udglødning af sensibiliserede komponenter

Interkritisk udglødning ved 800-825 grader i 10-20 min. er et muligt kompromis i tilfælde af sensibiliserede 316-kapper, der ikke kan udglødes fuldstændigt (f.eks. på grund af monteringsbegrænsninger, tilstedeværelsen af ​​andre metallurgisk følsomme komponenter eller omkostningsbegrænsninger).

Starttilstand Interkritisk udglødning Specifikation Pitting-modstand Resulterende Resterende sensibiliseringsrisiko Anbefalet servicemiljø
Mildt sensibiliseret (Praksis E marginal) 800 grader /15 min vandslukning Genvinding 70-80% Lave klorider<500 ppm <80°C
Moderat sensibiliseret (Praktik E mislykkedes) 810 C, 20 min., slukning af vand 75-85 % genvinding Lav-moderat klorider<300 ppm, <70 C
Alvorligt sensibiliseret (korntab) 825 grader , 20 min, vandslukning 80-90 % restitution Moderat (nogle stringere) Klorider<200 ppm, <60°C 
Svært sensibiliseret + koldbearbejdet 800 grader , 10 min, vandslukning 70-80 % genvinding Moderat Klorider<200 ppm, <60°C 
Verifikation af gendannelse af interkritisk annealing

ASTM A262 Praksis A (oxalsyreætsning) er en hurtig testmetode til evaluering af genvinding fra sensibilisering af komponenter udsat for interkritisk udglødning. "trin"-struktur (glatte korngrænser) indebærer fuldstændig genopretning; 'dual' (blandet trin og grøft) viser delvis genopretning; 'grøft' tyder på vedvarende sensibilisering. E (kobber-kobbersulfat-svovlsyre) bøjningspraksis. 3. For at bekræfte, at der ikke længere er intergranulær revnedannelse. For pitting-modstand kvantificerer CPT-test (ASTM G150) i 1 M NaCl genvinding.

Konklusion Interkritisk udglødning til gendannelse af sensibiliseret 316

Til sensibiliserede 316 rustfrit stål varmekapper, hvor fuld opløsningsudglødning er upraktisk, omdanner interkritisk udglødning ved 800-825 grader i 10-20 minutter 10-15 % af mikrostrukturen til ferrit, som ved afkøling omforddeler krom til det omgivende ferritrom fra det omgivende ferritrom. zoner og genvinde 75-90 % af den oprindelige pitting-modstand. Genopretning er kun 45-75% ved lavere temperaturer (750-775 grader); temperaturer over 850 grader opretholder ferritstringere, der også er pit-modtagelige. Når sensibiliserede 316 komponenter er fundet i drift, kan ingeniører anmode om interkritisk udglødning som en redningsterapi. Accept vurderes af ASTM A262 Praksis A (trinstruktur). Ikke desto mindre er det kun fuldstændig opløsningsudglødning ved 1040-1060 grader og vandkøling, der vil give 100 % genopretning og fjerne al sensibilisering. Den her beskrevne ramme giver køberne mulighed for at vælge den bedste redningsvarmebehandling til de sensibiliserede 316 hylstre ved at korrelere den interkritiske udglødningstemperatur med ferritfraktionen, chromomfordeling og genvinding af pitting-modstand.