Interkristalna korozija je tipična lokalizirana korozijska okvara avstenitnega nerjavečega jekla, kot je 316. Korozija prednostno napada meje zrn namesto kovinske matrice, kar povzroči resno krhkost grelne cevi. Obdelovanec lahko izgubi mehansko trdnost in se zlomi pod rahlo zunanjo silo, tudi če na zunanji površini ni očitnega tanjšanja. Večina takšnih okvar izvira iz nepravilnega varjenja in termične obdelave in se jim je mogoče učinkovito izogniti s standardizirano izbiro materiala in termično kontrolo procesa.
1. Mehanizem nastanka interkristalne korozije
Ko nerjavno jeklo 316 ostane v temperaturnem območju občutljivosti 450 stopinj ~850 stopinj za določeno obdobje, atomi ogljika v materialu difundirajo do meja zrn in se združijo s kromom, da oborijo s kromom -bogate karbide (Cr₂₃C₆). Postopek obarjanja porabi veliko količino kroma blizu meja zrn, kar tvori cono-osiromašeno s kromom, kjer je vsebnost kroma prenizka, da bi tvoril popoln in gost pasivni film. V korozivnih medijih, ki vsebujejo kloridne ione ali kislino, meje z-zrn z malo kroma postanejo anodno območje elektrokemične celice in se prednostno raztopijo. Korozija se širi vzdolž meja zrn, sčasoma loči zrna in povzroči drobljenje materiala v prah in uhajanje.
2. Glavni delovni postopki, ki sprožijo preobčutljivost
(1) Varilni toplotni cikel (primarna spodbuda)
Med argonsko obločnim varjenjem prirobnic, zavojev v obliki črke U in cevnih spojev gre toplotno-območje zvara neizogibno skozi temperaturno območje občutljivosti. Počasno ohlajanje po varjenju podaljša čas zadrževanja v tem temperaturnem intervalu, kar poslabša obarjanje kromovega karbida in zmanjšanje količine kroma na mejah zrn. Navadni 316 brez nizko-ogljične optimizacije je najbolj nagnjen k preobčutljivosti pri zvarih.
(2) Naknadno ogrevanje in toplotna obdelava
Vroče upogibanje, žarjenje za razbremenitev napetosti ali ponavljajoča segrevalna popravila brez natančnega nadzora temperature bodo povzročili, da bo celotna cev vstopila v interval občutljivosti, kar bo imelo za posledico splošno nagnjenost grelne cevi k intergranularni koroziji namesto samo lokalne okvare zvara.
(3) Dolgotrajna-visoka{2}}temperaturna uporaba nad 450 stopinj
Če je površinska gostota moči grelne cevi previsoka in dolgoročna-temperatura stene preseže 450 stopinj, bo osnovni material med delovanjem postopoma podvržen občutljivosti in skrita tveganja korozije se bodo pojavila po več mesecih delovanja.
3. Hierarhični preventivni in nadzorni ukrepi
① Dajte prednost nizko{1}}ogljičnemu materialu 316L pri izvoru
Vsebnost ogljika v 316L je strogo nadzorovana pod 0,03 %, kar močno zmanjša vir padavin kromovega karbida. Tudi po varjenju in konvencionalni toplotni obdelavi je stopnja osiromašenja kroma na mejah zrn izjemno nizka, kar bistveno zavira interkristalno korozijo. Je najbolj ekonomičen in zanesljiv preventivni ukrep za varjenje -grelnih cevi.
② Optimizirajte postopek varjenja, da skrajšate čas zadrževanja preobčutljivosti
Uporabite majhen tok in hitro varjenje, da zožite toplotno{0}}območje; uporabite hitro hlajenje s prisilnim zrakom ali vodo takoj po varjenju, da hitro presežete temperaturno območje občutljivosti 450 ~ 850 stopinj in se izognete počasnemu naravnemu hlajenju.
③ Raztopinsko žarjenje za-delovne pogoje z visoko korozijo
Za debelo{0}}ogrevalne cevi, ki se uporabljajo v okoljih z močno kislino in-kloridom, izvedite toplotno obdelavo s polno raztopino po varjenju: segrejte na 1050–1100 stopinj za ohranjanje toplote in nato hitro gašenje. Raztopite oborjene karbide nazaj v matriko zrn in obnovite enakomerno porazdelitev kroma v materialu.
④ Strogo omejite delovno temperaturo in gostoto moči
Razumno načrtujte površinsko gostoto moči, da preprečite lokalno pregrevanje stene cevi; izogibajte se dolgotrajnemu neprekinjenemu delovanju grelnega elementa, ko je temperatura medija nad 400 stopinj, da preprečite poslabšanje preobčutljivosti med-delovanjem.
⑤ Standardna obdelava s pasiviranjem po-varju
Kemična pasivacija lahko popravi pasivni film na površini toplotno-prizadete cone, oslabi nagnjenost k elektrokemični koroziji kromovih-meja zrn in služi kot dodatna proti-korozijska zaščita.
4. Razlika med interkristalno korozijo in navadno luknjičasto korozijo
Jamična korozija se začne pri površinskih napakah in se razširi navznoter kot posamezne jamice; interkristalna korozija se širi vzdolž meja zrn v mrežasti obliki. Slednji ima močnejšo prikritost in grelna cev se lahko pod pritiskom ali tresljaji nenadoma zlomi brez očitnega opozorila o puščanju.
表格
| Nadzorna metoda | Učinek izvajanja | Uporabni prizor |
|---|---|---|
| Zamenjajte z osnovnim materialom 316L | Odpravite večino tveganja preobčutljivosti | Vsi izdelki iz varjenih grelnih cevi |
| Hitro varjenje + hitro hlajenje po -varjenju | Zmanjšajte preobčutljivost-prizadetega območja | Konvencionalna 316 varilna obdelava |
| Polno raztopinsko žarjenje | Popolnoma odpravite obarjanje karbida | Debelostene-cevi v surovem korozivnem okolju |
| Omejite gostoto moči za nadzor temperature stene | Preprečite-dolgotrajno{1}}preobčutljivost med uporabo | Visokotemperaturni-delovni pogoji ogrevanja |
Zaključek
Medkristalno korozijo 316 grelnih cevi skoraj v celoti povzroči toplotna občutljivost. Zamenjava surovine z nizko- vsebnostjo ogljika in standardiziranim postopkom hlajenja pri varjenju lahko odpravi več kot 95 % primerov takšnih okvar, s čimer se izognete nenadnemu zlomu opreme in nesrečam srednje velikega puščanja v industrijski proizvodnji.
