Kuinka aiempi austeniittiraerajojen hammastus liuoshehkutuksen jälkeen 316 lämmittimen vaippaletkun säätelyn virumisen kavitaatiovastus 600 asteessa 10 000 tunnin huoltoa varten

Korkean{0}}lämpötilojen lujuusmenetelmä käyttöliittymäsuunnitteluun

Edellisten austeniittiraerajojen muodolla on suuri vaikutus 316 ruostumattomalla teräksellä päällystetyn sähkölämmitysputken virumiskavitaatiovastukseen, joita käytetään 600 asteen kulmassa, mikä on tämän seoksen jatkuvan käytön yläraja ilma- tai kaasulämmityssovelluksissa. Normaali liuoshehkutus (1 040 astetta, jota seuraa nopea jäähdytys) johtaa suoriin tai hieman taipuneisiin raerajoihin. Muokattu lämpökäsittely, jossa käytetään viivästettyä jäähdytystä 1 100 astetta ja kaksivaiheista vanhentamiskäsittelyä (ensin 950 astetta ja sitten 850 astetta), johtaa sahalaitaisiin tai "siksak"-tyyppisiin raerajoihin, joissa rajataso ei ole{10}}tasomainen 5–25 µm. Sahalaitaisten raerajojen aaltoilu lisää raerajan liukumiseen ja onkalon ytimestymiseen vaadittavaa jännitystä ja vastustaa siten virumiskavitaatiota. 600 asteen ja 80 MPa:n jännityksillä (eli lämmittimen vaippojen yleisiä vannejännitystasoja) sahalaitaiset raeraajat pidentävät virumisrepeämisaikaa kertoimella 2,5-4,0 suorien rajojen yli. Tässä artikkelissa kvantifioidaan yhteys raeraajan hammastusamplitudin, kavitaatioytimien muodostumiseen kuluvan ajan ja virumisajan välillä 600 o C:ssa.

hammastusmekanismi-Parannettu virumisvastus

Austeniittisten ruostumattomien terästen viruminen 600 asteessa aiheuttaa muodonmuutoksia, jotka johtuvat rakeiden sisällä olevien siirtymien liukumisesta ja rakeiden rajojen liukumisesta. Ontelot ydintyvät raerajakolmiopisteissä ja toisen vaiheen hiukkasissa (karbidit) reunoilla liukuessaan luo paikallisia jännityspitoisuuksia. Sahalaitaiset (tunnetaan myös nimellä "migrated" tai "wiggly") raeraajat vastustavat kavitaatiota kolmella menetelmällä. Ensinnäkin geometriset aaltoilut toimivat mekaanisina lukkoina, jotka estävät viereisten rakeiden suhteelliset siirtymät, kunnes kohdistetaan suurempia leikkausvoimia. Toiseksi ytimien onteloiden on edettävä ei-tasomaista polkua pitkin, mikä on energialtaan kalliimpaa kuin eteneminen suoraa rajaa pitkin. Kolmanneksi hammastusprosessi saostaa usein hienoja rakeiden sisäisiä karbideja, jotka vahvistavat rakeiden sisäosia ja vähentävät virumisvenymänopeutta.

Kvantitatiivinen suhde hammastusamplitudin ja virumiselämän välillä 600 asteessa

316-letku, joka antaa raerajojen eri hammastusasteita (mitattu huipusta laaksoon -amplitudilla), minkä jälkeen on suoritettu virumistestit 600 asteessa ja 80 MPa:ssa, on mahdollistanut seuraavien suhteiden muodostamisen.

Raerajojen hammastusamplitudi (μm) Lämpökäsittely 1 %:n virumiskavitaatioon (tuntia, 600 astetta, 80 MPa) Virumisen murtuman kesto (tuntia, 600 astetta, 80 MPa) Suhteellinen virumiskesto (suora=1.0) 60straattinen Suositeltu palvelu 00straattinen 1 040 astetta , vesisammutus 800-1, 200 2, 500-3,500 1.0× Marginaali 2-5 Hehkutus 1 050 astetta , hidas jäähdytys 950 asteeseen , pito 1 h, vesisammutus 1 200-1,{21}}},-{0cable Jäähdytys 1 080 astetta , jäähdytys 950 astetta pito 2h, 850 astetta pito 2h, hidas jäähdytys 1800-3,000 5,000-8,000 2.0× Suositus 10-15 Lämmitys 1100 astetta, askeljäähdytys 1000 astetta kukin viileä (2 astetta →8h), 90 ilmaa 3000-5,000 8,000-12,000 3.0× Paras pitkäikäiseksi
15-20 Erityinen lämpökierto (3-vaiheinen välimuodonmuutos) 5 000-7,000 10, 000-15,000 4.0× Paras (erikoistilaus)20 Kuten yllä plus pitkäaikainen vanheneminen 6 000-8,000 12, 000-18,{12}}× vain erikoiskäyttö
Hiilen ja typen vaikutus hammastuksen muodostumiseen

Jäähtymisen aikana raereunat ovat sahalaitaisia ​​rajojen kulkeutumisen kautta, jota avustaa karbidien ja nitridien saostuminen liikkuvalle rajalle. Hiili- ja typpipitoisuudet lisäävät hammastusta.

Hiilipitoisuus (painoprosenttia) Typpipitoisuus (painoprosenttia) saavutettavissa oleva hammastusamplitudi (µm) vakiovaiheella-jäähdytys, suositeltu lämpökäsittelyaika 950 asteessa (tuntia)<0.020 <0.05 2-5 1 0.020-0.030 0.05-0.07 5-10 2 0.030-0.040 0.07-0.10 10-15 4 0.040-0.050 0.10-0.12 15-20 6 >0.050 >0.12 >20 8 (herkistymisvaara)
Käytännön Crept{0}}Rajoitetun palvelun lämpökäsittelyn tekniset tiedot

Suositellut lämpökäsittelykriteerit 316 vaippaiselle lämmittimelle 600 C:n huoltoon, 10 000 tunnin suunnittelukäyttöikään ovat seuraavat.

Creep Life at 600°C Required (hours) Minimum Serration Amplitude (µm) Heat Treatment RecommendedCooling After TreatmentSensitisation Risk 3,000-5,000 3 1,050°C 1h + 950°C 1h Air cool Low (use 316L) 5,000-8,000 6 1,080°C 1h + 950°C 2h + 850°C 2h Slow cool (50°C/h) Moderate (316L required) 8,000-12,000 10 1,100°C 1h + step-cool 1,000→900→800°C (2h each) Slow cool to 500°C then air Moderate-high (use 316L with Ti stabilization) >12,000 15 Erityinen lämpö-mekaaninen käsittely Controlled High (päivitys 347:ään)
Viljarajan sahausvarmennus

Ostajilla, jotka haluavat sahalaitaiset jyrajat korkean lämpötilan virumisenkestävyyden vuoksi, on käytettävissä kaksi tarkastusmenetelmää. Ensimmäinen on metallografinen tarkastus elektrolyyttisen syövytyksen jälkeen (10 % oksaalihappoa, 6V DC, 60 s). Sahalaitaiset marginaalit olivat selvästi näkyvissä 500-1000-kertaisella suurennuksella ja amplitudi määritettiin kuva-analyysillä. Toinen tekniikka, elektronien takaisinsirontadiffraktion (EBSD) raerajojen luonnekartoitus, mittaa eroa ihanteellisista tasorajoista. Hankintamäärityksiä varten tulee määrittää pienin hammastusamplitudi (esim. . 6 µm).

Virumisen epäonnistumisen kenttätunnistus sahalaitaisissa vs. suorissa rajoissa

Murtumispinnan tutkiminen paljastaa raeraajan morfologian 316-lämmittimelle, joka on epäonnistunut virumisen vuoksi 600 oC:ssa. Murto on rakeidenvälinen ja jyvät ovat litteät viisteiset suorat reunat. Murtumisreitti on mutkikkaampi sahalaitaisten reunojen kanssa, ja yksittäisissä rakeissa voi näkyä "askelmia" murtumapinnalla. Sahalaitaisella-reunusmateriaalilla on paljon pidempi aika epäonnistua. Takautuva hammastus ei ole mahdollista olemassa oleville lämmittimille, joissa on suoria{7}}rajoja. Vaihtolämmittimet tulee tilata hammastuslämpökäsittelystandardin mukaisesti.

Johtopäätös: Sahalaitaisten viljarajojen ryömintäikä 600 asteessa

Edellinen austeniitin raerajamuoto on tärkeä mikrorakenteellinen ominaisuus, joka määrittää virumiskavitaatiokestävyyden 316 ruostumattomasta teräksestä päällystetyille lämmittimille, jotka toimivat 600 asteessa. Suorat rajat (standardiliuoshehkutus) kavitoituvat 800-1200 tunnin kohdalla ja repeävät 2500-3500 tunnin kohdalla 80 MPa:n jännityksessä. Sahalaitaiset 6-15 $\\mu$m amplitudin rajat pidentävät kavitaation alkamista 1 800 - 5 000 tuntiin ja repeämisen ikää 5 000 - 12 000 tuntiin (2-4-kertainen parannus). 6-10 um 10 000 tunnin huoltoon 600 celsiusasteessa. Tämä rajapintasuunnittelustrategia yhdessä kontrolloidun hiili- ja typpipitoisuuden (0,03-0,05 % C, 0,08-0,12 % N) kanssa muuttaa 316:n heikon suorituskyvyn luotettavaksi pitkäikäiseksi palveluksi. Annettu runko yhdistää raerajan hammastusamplitudin mitattavissa oleviin virumiskavitaatio-aloitus- ja murtumisajoihin 600 asteessa, mikä tarjoaa ostajille mahdollisuuden pyytää lämpökäsittelyjä, jotka optimoivat lujuuden korkeissa lämpötiloissa raerajageometrian avulla.