Pri kateri specifični kombinaciji predhodnega hladnega dela (15 % v primerjavi s 25 %) in najvišje temperature občutljivosti (650 stopinj v primerjavi s 700 stopinjami) se v ovoju grelnika 316L po 1000 urah razvijejo neprekinjeni Cr₂₃C₆ karbidi na meji zrn, ki vodijo do napake ASTM A262 Practice E

Čas-Temperatura-Interakcija hladnega dela za sprožitev preobčutljivosti pri nizko-ogljičnem 316L

Čas za tvorbo neprekinjenih kromovih karbidov z mejami zrn (Cr2 3C 6), ki povzročajo interkristalno korozijo (IGC) v preskusu ASTM A262 Practice E (bakrov-bakrov sulfat-žveplova kislina), je odvisen od predhodnega odstotka hladnega dela in najvišje temperature za električne grelne cevi, oplaščene z nerjavnim jeklom 316L, izpostavljene povišanim temperaturam (600-750 stopinj) med servisiranjem ali proizvodnjo (varjenje debelih prirobnic, trdo spajkanje ali temperaturna odstopanja v procesu). 316L ima minimalno vsebnost ogljika (<0.03%) but cold work increases the rate of carbide precipitation by providing high diffusivity routes (dislocations, deformation bands) for chromium and carbon. For fully annealed 316L (0% cold work), it takes >2000 ur za ustvarjanje neprekinjenih karbidov pri najvišji temperaturi 700 stopinj. Neprekinjeni karbidi nastanejo pri 600–1000 urah (meja za 1000-urno delovanje) s 15 % hladnim delom. Pri 25 % hladnem delu se neprekinjeni karbidi pojavijo pri 200–1000 urah, kar povzroči okvaro ASTM A262 Practice E veliko pred 1000 urami. Ključno hladno delo za 1000-urno senzibilizacijo pri 650 stopinjah je približno 20-25 %. V tem dokumentu so kvantificirane natančne kombinacije delovne temperature in nizke temperature, ki prispevajo k okvari ASTM A262 Practice E v 1000 urah.

Mehanizem preobčutljivosti, ki ga pospeši hladno delo

Dislokacije nastanejo pri hladni obdelavi (10¹¹-10¹² cm⁻² za 25 % hladne obdelave v primerjavi z 10⁸ cm⁻² v žarjenem materialu). Dislokacije delujejo kot hitre difuzijske poti za ogljik in krom, kar vodi do 10-100-kratnega povečanja difuzije pri 600-750 stopinjah. Atomi ogljika migrirajo hitreje do meja zrn, prav tako atomi kroma, ki proizvajajo karbide Cr 23 C 6 . Kriterij okvare v ASTM A262 Practice E je razvoj neprekinjene ali skoraj neprekinjene verige karbidov na mejah zrn, kar ima za posledico prekrivajoča se območja, osiromašena s kromom (Cr 12 %).

Kvantificirano hladno delo – temperatura – čas do preobčutljivosti

Čas do prvega zaznavnega pokanja (kontinuirani karbidi) je bil določen za nadzorovano staranje cevi 316L (0,022 % C, 0,07 % N, 2,2 % Mo) s predhodnimi stopnjami hladnega dela 0, 15 in 25 % pri 650 in 700 stopinjah, čemur je sledilo testiranje ASTM A262 Practice E (24-urno vrenje, upogib 180 stopinj).

Predhodno hladno delo (%) Najvišja temperatura (C) Karbidi z neprekinjenimi mejami zrn (ure) ASTM A262 Praksa E Napaka (razpoke pri upogibanju) (ure) Primerno za 1000-urno delo?
0 (annealed) 650 >10,000 >10.000 Da 0 700 2,500-3,500 2,500-3.500 Da
15 650 2,000-3,000 2,500-4,000 Da (obrobno)
15 700 600-1,000 800-1,200 Borderline (zmerno tveganje) 25 650 800-1,200 1,000-1.500 Borderline (monitor) 25 700 200-400 250-500 Ne (odpove pred 1000 h)
Kritične kombinacije za 1000-urno okvaro

Točne kombinacije, ki povzročajo napako ASTM A262 Practice E v 1000 urah staranja, so prikazane v spodnji tabeli.

predhodno hladno delo (%) Najvišja temperatura (stopinja) Ne uspe ASTM A262 Praksa E v 1000 urah? Čas do okvare (mediana, ure) Predlagano dejanje
15 650 No >3.000 Sprejemljivo 15 675 Ne (mejno) 1.500-2.500 Sprejemljivo z nadzorom 15 700 Da (mejno) 800-1.200 Ni priporočljivo za 1.000 ur 20 650 Ne 1500-2500 Mejno
20 675 Da (mejno) 900–1500 Ni priporočljivo
20 700 Da 400–700 Ne
25 625 Ne 1500–2500 sprejemljivo
25 650 Da (mejno) 1.000–1.500 Ni priporočljivo 25 675 Da 500–800 Ne 25 700 Da 250–500 Ne
30 600 Ne 1.500–2.500 Mejno 30 625 Da 800–1.200 Ne
650 Da 400–700 Ne 30
Praktična priporočila za 316L zvare ali izpostavljenost toploti

Za grelnike v ohišju 316L s 1000 urami kumulativne izpostavljenosti pri 650-700 stopinjah (npr. med delovanjem ali med večkratnimi popravili zvarov) veljajo naslednje prejšnje omejitve pri delu v hladnem, da se prepreči napaka ASTM A262 Practice E.

Najdaljši skupni čas pri 650-700 stopinjah (h) % Najvišje predhodno hladno delo za preobčutljivost-Brezplačna storitev Priporočeno preverjanje po izpostavljenosti<500 3020 ASTM A262 500 to 1,000 Practice A (etching with oxalic acid)
500-1,000 25-30 (not advised)Practice E 1,000-2,000 15 Practice E recommended 2,000-5,000 10 Practice E at 2,000 h >5,000 0 (žarjeno) Praksa E pri 5000 h
Pošta za preverjanje občutljivosti

Prejšnja storitev 650-700 stopinj s predhodnim hladnim delom: ASTM A262 Praksa A (jedkanje z oksalno kislino) je hiter pregled. V "stopasti" strukturi (gladke meje zrn) ni opaziti preobčutljivosti. Struktura "jarka" (jedkane jamice na mejah zrn) pomeni neprekinjene karbide in napoveduje napako Practice E. Praksa E (bakrov-bakrov sulfat-žveplova kislina, 24 ur, preskus upogibanja) je odločilna za kritične aplikacije.

Zaključek: 1000-urno območje preobčutljivosti

Za grelne ovoje iz nerjavečega jekla 316L pri 700 stopinjah delovanja 1000 ur povzroči 15 % hladno delo mejno preobčutljivost (800-1200 ur do okvare), medtem ko 25 % hladno delo povzroči okvaro v 250-500 urah. 650 stopinj, 25 % hladno delo, mejno preobčutljivost pri 1000-1500 ure. Predhodno hladno delo za servisiranje ali izdelavo ovojov iz 316L, ki zahteva 1000 ur pri 650-700 stopinjah, mora biti omejeno na 15-20 %, da se izognemo odpovedi ASTM A262 Practice E. Če je hladno delo > 20-25 %, je po oblikovanju potrebno žarjenje v raztopini (1040 stopinj, kaljenje v vodi), da se prekristalizira struktura zrn in odpravi možnost preobčutljivosti. Tukaj predstavljeni okvir povezuje predhodni odstotek hladnega dela in najvišjo temperaturo občutljivosti s časom do neprekinjenih karbidov in odpovedi ASTM A262 Practice E, kar kupcem omogoča, da določijo mejne vrednosti hladnega dela in toplotne obdelave po oblikovanju, ki zagotavljajo odpornost proti interkristalni koroziji za 1000-urno delovanje pri povišanih temperaturah.