Kuinka interkriittinen hehkutuslämpötila 750 asteen ja 850 asteen välillä säätelee ferriitti-austeniitin jakautumista ja myöhempää pisteytysvastusta duplex--kuin alueilla herkistetyssä 316-lämmittimen vaippaletkussa

Vaiheenvaihtomekanismi korroosionkestävyyden palauttamiseksi.

Interkriittinen hehkutus 750-850 asteessa tarjoaa osittaisen ja joskus hyödyllisen korroosionkestävyyden palautumisen ilman täydellistä liuoshehkutusta 316 ruostumattomasta teräksestä päällystetyille sähkölämmitysputkille, jotka herkistyvät huollon tai valmistuksen aikana, jolloin raerajoilla on jatkuvia kromikarbidien verkostoja ja seurauksena on korroosioalttius. Tällä lämpötila-alueella ferriittifaasi saostuu austeniittimatriisista, ja ferriittifaasi mieluiten absorboi hiiltä ja kromia viereisestä austeniitista. Jäähtyessään ferriitti muuttuu jälleen austeniitiksi jättäen jälkeensä runsaasti kromia sisältävää austeniittia ja hienojakoisempia karbideja. Korroosionkestävyyden palautumisaste riippuu voimakkaasti hehkutuslämpötilasta: 750 asteessa ferriitin tuotanto on hidasta ja rajoitettua (3-8 % ferriittiä), ja pistesyöpymiskestävyys paranee merkittävästi (50-70 % talteenotto). 800 asteessa ferriittiä muodostuu nopeammin (10-20 % ferriittiä) ja pistesyöpymiskestävyys palautuu 70-85 %:iin. Ferriittipitoisuus voi olla jopa 15-30 % 850 asteessa, mutta tuloksena oleva mikrorakenne voi sisältää delta-ferriittiä, jotka ovat myös herkkiä pistesyöpymiselle. Tämä tutkimus kvantifioi kriittisen hehkutuslämpötilan, ferriittifraktion ja pisteresistenssin palautumisen välisen suhteen herkistetyissä 316 vaippassa.

Kromin uudelleen{0}jakautumismekanismi ferriitin kautta

Kun herkistetty 316 (jossa on jatkuvia Cr23C6-karbideja raerajoilla ja kromipuutteisilla vyöhykkeillä) kuumennetaan kriittiselle alueelle (750{5}}850 astetta), tapahtuu kaksi ristiriitaista prosessia. Olemassa olevat karbidit voivat liueta aluksi vapauttaen osittain kromia ja hiiltä. Toiseksi, ja mikä vielä tärkeämpää, ferriitti (runkokeskeinen kuutio, BCC) ydintyy ja kehittyy, yleensä lähellä rakeiden rajoja ja kovametallikohdissa. Samassa lämpötilassa ferriitillä on suurempi hiililiukoisuus ja korkeampi kromipitoisuus kuin austeniitilla. Kun ferriitti kasvaa, se vetää kromia sisään ja ottaa hiiltä pois ympäröivästä austeniitista. Jäännösausteniitissa on runsaasti kromia (paikallisesti jopa 22–25 % Cr). Jäähtyessään ferriitti muuttuu takaisin austeniitiksi (tai osittain martensiitiksi, riippuen jäähtymisnopeudesta), jolla on hienorakeinen rakenne ja uudelleen jakautunut kromi. Kromittomat vyöhykkeet poistetaan, ja karbidit muuttuvat pallomaisiksi ja hajaantuvat.

Interkriittisen hehkutuslämpötilan ja pisteresistenssin palautumisen välisen suhteen kvantifiointi

Seuraavat talteenottoarvot määritettiin esiherkistetyn 316-letkun kontrolloidulla interkriittisellä hehkutuksella (herkistetty 650 asteessa 24 tuntia ja sitten hehkutettu eri lämpötiloissa 1 tunnin ajan ja sammutettu vedellä), mitä seurasi pistekorvaustestit 1 M NaCl:ssa 50 asteessa.

Hehkutuslämpötila ( aste ) Ferriittifraktio hehkutuksen jälkeen ( %) Kromipitoisuus entisillä raerajoilla (at%, AES) Kriittinen pistelämpötila (CPT, aste ) CPT:n palautuminen vs. herkistymätön (100 %) Aika syvennykseen 50 asteessa , 1 M NaCl (tuntia) korroosioriskillä rajoitettu käyttöriski
Hoito (herkistetty) Hoito (herkistetty) Ei 0 8-10 25-30 0% 50-150 Kyllä 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 paras
Kriittisen hehkutusajan vaikutus ferriitin muodostumiseen

Ferriitin tuotantonopeuden lämpötilariippuvuus. Pidemmällä hehkutusajalla muodostuu enemmän ferriittiä, mutta siinä on myös rakeiden kehittymisen vaara.

Lämpötila ( aste ) Aika 5 % ferriittiin (min) Aika 10 % ferriittiin (min) Aika 15 % ferriittiin (minuuttia) Suositeltu aika optimaaliseen pistojen palautumiseen 750 30 60 120 60-90 minuuttia 775 15 30 60 30-45 minuuttia 800 8 15 30 15-20 minuuttia
825 5 10 20 10-15 min 850 3 5 10 5-8 min
Käytännön suosituksia herkistyneiden komponenttien interkriittiseen hehkutukseen

Interkriittinen hehkutus 800-825 asteessa 10-20 min. on toteuttamiskelpoinen kompromissi herkistetyille 316-vaippoille, joita ei voida täysin liuoshehkuttaa (esim. kokoonpanorajoitusten, muiden metallurgisesti herkkien komponenttien tai kustannusrajoitusten vuoksi).

Alkutilanne Kriittisen hehkutuksen spesifikaatio Syöpymisvastus Jäljellä oleva herkistyminen Riski Suositeltu huoltoympäristö
Lievästi herkistynyt (harjoitus E marginaalinen) 800 astetta /15 min vesisammutus Talteenotto 70-80 % alhainen kloridi<500 ppm <80°C
Kohtalaisen herkistynyt (E-harjoitus epäonnistui) 810 C, 20 min, vesisammutus 75-85 % talteenotto Matala-kohtalainen kloridit<300 ppm, <70 C
Voimakkaasti herkistynyt (jyvien putoaminen) 825 astetta, 20 min, vesisammutus 80-90 % palautuminen Kohtalainen (jotkut stringerit) Kloridit<200 ppm, <60°C 
Voimakkaasti herkistynyt + kylmämuokattu 800 astetta, 10 min, vesisammutus 70-80 % talteenotto Kohtalaiset kloridit<200 ppm, <60°C 
Kriittisen hehkutuksen palautuksen tarkastus

ASTM A262 Practice A (oksaalihappoetch) on nopea testimenetelmä, jolla arvioidaan interkriittiselle hehkutukselle altistettujen komponenttien herkistymisestä toipumista. "askel"rakenne (tasaiset raeraajat) tarkoittaa täydellistä palautumista; "kaksois" (sekaporras ja oja) näyttää osittaisen palautumisen; "oja" viittaa jatkuvaan herkistymiseen. E (kupari-kuparisulfaatti-rikkihappo) taivutuskäytäntö. 3. Varmistaaksesi, ettei rakeiden välistä halkeilua enää ole. Pisteiskukestävyyden osalta CPT-testaus (ASTM G150) 1 M NaCl:ssa mittaa talteenoton.

Johtopäätös Kriittisten välineiden hehkutus herkistyneen 316:n talteenottamiseksi

Herkistettyjen 316 ruostumattomasta teräksestä valmistettujen lämmittimien vaippaille, joissa täysliuoshehkutus on epäkäytännöllistä, kriittisten välinen hehkutus 800-825 asteessa 10-20 minuutin ajan muuttaa 10-15 % mikrorakenteesta ferriitiksi, joka jäähtyessään jakaa kromia uudelleen ympäröivästä austeniitista. kromivajeisiin vyöhykkeisiin ja palauttaa 75-90 % alkuperäisestä pistesyöpymiskestävyydestä. Talteenotto on vain 45-75 % alemmissa lämpötiloissa (750-775 astetta); yli 850 asteen lämpötilat ylläpitävät ferriittiä, jotka ovat myös alttiita pistesyöpymiselle. Kun käytössä havaitaan herkistettyjä 316-komponentteja, insinöörit voivat pyytää kriittistä hehkutusta pelastushoitona. Hyväksymisen arvioi ASTM A262 Practice A (vaiherakenne). Kuitenkin vain täydellinen liuoshehkutus 1040-1060 asteessa ja vesisammuttaminen antavat 100 % palautumisen ja poistavat kaiken herkistymisen. Tässä kuvattu kehys tarjoaa ostajille tavan valita paras pelastuslämpökäsittely herkistetyille 316-vaippoille korreloimalla interkriittistä hehkutuslämpötilaa ferriittifraktioon, kromin uudelleenjakaumaan ja pisteresistanssin palautumiseen.