ASTM A262 Uygulama E Testinde 316 Isıtıcı Kılıf Borusunun Hassaslaştırma Isıl İşleminden Sonra Ortalama Tane Sınırı Karbür Aralığı Tanelerarası Korozyon Oranını Nasıl Kontrol Ediyor?

Hassasiyetin şiddeti için mikroyapısal parametre

İmalat veya hizmetin bir aşamasında hassaslaştırma aralığı sıcaklıklarına (450-850 derece) maruz bırakılmış 316 paslanmaz çelik kılıflı elektrikli ısıtma tüpleri için, tanecikler arası korozyon (IGC) hassasiyetinin ciddiyeti, tane sınırı karbürlerinin varlığının veya yokluğunun basit bir fonksiyonu değildir. Anahtar mikroyapısal parametre, krom karbür parçacıklarının tane-sınırları üzerindeki ortalama aralığıdır. Karbür parçacıkları birbirine yeterince yakın olduğunda (aralık yaklaşık 0,5-1,0 µm'den az olduğunda), bitişik parçacıkların etrafındaki krom tükenmiş bölgeler, oksitleyici asitlerde hızla saldırıya uğrayan sürekli bir düşük krom yolu oluşturmak üzere üst üste gelir (ASTM A262 Uygulama E, bakır-bakır sülfat-sülfürik asit testi). Karbür parçacıkları geniş bir alana yayılmışsa (aralık > 1-2 m), tükenme bölgeleri üst üste gelmez ve tanecik sınırları tanecikler arası saldırıya karşı dirençlidir. Bu makale, geleneksel 24 saatlik Uygulama E testinde ortalama karbür aralığı, hassasiyet derecesi ve IGC oranı arasındaki bağlantıyı ölçer.

Çakışan Tükenmiş Bölgelerin Mekanizması

316 paslanmaz çeliğin tane sınırlarında krom karbürün çökelmesi, parçacığın her bir tarafında ~50-200 nm'lik kromun tükendiği bir bölge üretir. Yağış sıcaklığı ve süresinin bir fonksiyonu olarak, krom tükenmesinin boyutu (toplu %17-%19'a kıyasla genellikle minimum %8-%12 minimum krom konsantrasyonu) incelenir. İki komşu karbür arasındaki mesafe, iki komşu tükenme bölgesinin genişliklerinin toplamından daha küçükse taneler arası korozyon kritiktir. Bu durumda, tükenme bölgeleri örtüşür ve tane sınırı boyunca sürekli bir düşük{11}}kromlu malzeme izi oluşur. Yoğun oksitleyici ve krom-eksik bölge-seçici kaynayan bakır-bakır sülfat-sülfürik asit çözeltisinde (Uygulama E), tükenmiş bölgeler üst üste gelir ve hızla korozyona uğrar, bu da tanecik düşmesine ve numunenin bükülmesinde nihai hasara neden olur. Yaklaşık 1-2 μm'den büyük karbür aralıkları için tükenmiş bölgeler izole edilir ve sürekli bir düşük krom yolu yoktur.

Karbür Aralığı ve Uygulama E Sonuçları Arasındaki Sayısal Bağlantı

Aşağıdaki eşikler, 316 borunun (1,5 mm duvar, %0,06 C) 650 derecede (en hızlı karbür çökeltme sıcaklığı) çeşitli sürelerde kontrollü hassaslaştırılması ve ardından ortalama karbür aralığının transmisyon elektron mikroskobu ve ASTM A262 Uygulama E testi ile ölçülmesiyle oluşturulmuştur.

650 derecede Hassaslaştırma Süresi (saat) Tane Sınırı Ortalama Karbür Aralığı (μm) Tahmini Tükenmiş Bölge Örtüşme Fraksiyonu (%) Uygulama E Sonucu (24-saat kaynatma Cu-CuSO4-H2SO4) Taneler Arası Saldırı Derinliği, µm Oksitleyici Asitlerde Servis için Önerilen
0 (tavlanmış, Karbür yok Yok Geçti (bükülmede kırılma yok)<5 Yes 0.1 5-10 0% Pass <10 Yes 0.5 2-4 0-20% Pass (slight etching) 10-20 Acceptable
%1 1-2 20-50 Marjinal (bükülmede çatlaklar) 20-40Tavsiye edilmez
%2 0.8-1.2 50-80 Arıza (ciddi çatlaklar) 80-150 Arıza Yok (açık çatlaklar) 40-80 Hayır %5 0.4-0.8 80-100
10 0.2-0.5 100% (continuous) Fail (grain dropping) 150-250 No 24 0.1-0.3 100% (continuous) Fail (severe grain dropping) >250 Hayır
Karbon İçeriğinin Kritik Karbür Aralığı Üzerindeki Etkisi

316'daki karbon miktarı çökelebilecek toplam karbür miktarını ve dolayısıyla belirli bir hassaslaştırma işlemi için elde edilebilecek en düşük karbür aralığını belirler.

Carbon Content (wt%) Minimum Carbide Spacing after Complete Sensitisation (µm) Practice E Result at Minimum SpacingMaximum Allowable Service Temperature To Avoid Sensitisation >0,020 (düşük)2-3 Geçti 450 derece 0,020-0,030 (316L) 1,5-2,5 Geçti (marjinal) 425 derece 0.030-0.040 1.0-1.8 Marjinal 400 derece 0.040-0.050 0.8-1.2 Başarısız 375 derece 0.050-0.060 0.5-0.8 Başarısız 350 derece 0,060-0,080 (standart 316) 0,3-0,6 Başarısız 325 derece
Isıtıcı imalatında hassasiyetin pratik olarak önlenmesi

Kaynak yapılacak veya kullanım sırasında hassaslaşma sıcaklıklarına maruz kalabilecek 316 muhafazalı ısıtıcılarda karbür aralığının temel 1-2 µm sınırının altına düşmesini önlemek için aşağıdaki kriterler önerilir:

Üretim veya Hizmet DurumuMaksimum Sıcaklığa Maruz Kalma (derece) Sıcaklıkta Maksimum Süre Önerilen Karbon İçeriğiMaruz Kalma Sonrası Test Gereksinimi
Kaynak (tek geçişli, dolgusuz) hızlı soğutma, maksimum 1.200-1.400 Saniye (HAZ hızlı soğur)Herhangi biri (HAZ, ince hassas değilse)İnce duvar için yok (<2mm)
Kaynak (kalın kesit, çoklu-geçişli) 450-850 (toplam)316L Min. (C<0.03%)Practice E Weld coupon
Kaynak sonrası ısıl işlem (stres azaltma) 400-450 derece 1-2 saat 316L (tümü)Yok (tespit sınırının altında)
Service temperature excursion 450-550°C >10 saatlik kümülatif 316L gerekli 5 yıl sonra E Uygulaması
Sert lehimleme veya lehimleme 500-700 derece Dakika ila saat 316L veya stabilize (321/347) Uygulama E gerekli
ASTM A262 Uygulama E Kabul Kalite Testi

ASTM A262 Uygulama E testi, üretim sırasında hassaslaşabilecek 316 kılıfı belirten alıcılar için IGC direncine ilişkin nihai güvence sağlar. Test prosedürü aşağıdakilerden oluşacaktır:

bakır-bakır sülfat-sülfürik asit çözeltisi içinde 24 saat kaynatma (ASTM A262, prosedür E)

Numune, numune kalınlığına eşit çaptaki bir mandrel üzerinde 180 derece bükülür.

Bükülmüş yüzeydeki çatlakların 10x büyütmede görüntülenmesi

Kabul kriterleri: Bükme sonrasında herhangi bir çatlak gözlenmiyorsa "geçmiştir" (hassaslaştırılmamış). Herhangi bir çatlak (herhangi bir uzunlukta) görülürse bir "başarısızlık" (hassaslaştırılmış) kaydedilir. Test, < ~1-2 μm karbür aralıklarına duyarlıdır.

Duyarlılığın Neden Olduğu IGC'lerin Saha Tanımlaması

Oksitleyici asit servisinde (örneğin, nitrik asit, dekapaj çözeltileri) veya oksitleyici bileşenli klorür ortamlarında başarısız olan bir 316 ısıtıcıda, hassaslaştırmadan kaynaklanan tanecikler arası korozyon, cilalanmış ve kazınmış bir kesit üzerinde düşük büyütmede (50-100x) görülebilen, tanecik sınırları boyunca bir çatlak ağı olarak kendini gösterir. Çatlaklar önceki ostenit tanelerini gösteren bir "iskelet" desenine sahip olabilir. Arızalı ısıtıcıdan alınan bir numune üzerinde hassaslaşma ASTM A262 Uygulama E ile doğrulanacaktır. Taramalı elektron mikroskobu kullanılarak metalografik olarak belirlenen aralık 0,5-1,0 µm'den küçük olacaktır. Bu tür arızaların çözümü 316L kullanmak veya kaynak sonrası çözüm tavlaması gerektirmektir.

Sonuç: Karbür Aralığı Spesifikasyonunun Hassaslaştırma Yoluyla Kontrolü

316 paslanmaz çelik kılıflı ısıtıcılar için ASTM A262 Uygulama E'ye dayanan tanecikler arası korozyon oranı, hassaslaştırma sıcaklıklarından sonra ortalama tane sınırı karbür aralığına dayanmaktadır. Karbür aralığı 1-2 µm'den az olduğunda, kromu- tüketen bölgeler birbiriyle örtüşür ve hızlı bir şekilde paslanan ve Pratik E testini geçemeyen sürekli bir düşük kromlu rota oluşturur. Kaynak veya servis sıcaklıklarının 450-850 derece aralığında olduğu uygulamalar için, 316 kılıf belirten mühendisler 316L (karbon) sağlamalıdır.<0.03%) to ensure that the carbide spacing will be above the critical threshold. After minimum sensitisation (1-2 hours at 650°C) carbide spacing for standard 316 (0.06-0.08% C) is less than 1 µm which results in sensitisation and IGC susceptibility. The framework offered herein, which correlates the average carbide spacing with quantitative Practice E results, allows purchasers to define combinations of material and heat treatment that will not allow overlapping depletion zones, and will retain intergranular corrosion resistance.