خوردگی بین دانه ای لوله های گرمایش فولاد ضد زنگ 316: مکانیسم و ​​فناوری جلوگیری از فرآیند کامل

خوردگی بین دانه ای یک شکست خوردگی هدفمند مرز دانه معمولی است که منحصر به فولاد زنگ نزن آستنیتی مانند 316 است. خوردگی ترجیحاً در امتداد مرزهای دانه پخش می شود تا ماتریس فلزی که باعث می شود ماده نیروی پیوند بین دانه ای را از دست بدهد. لوله گرمایش تحت نیروی خارجی جزئی بدون از دست دادن ضخامت دیواره شکننده و پودری می شود و به راحتی منجر به شکستگی ناگهانی و نشتی متوسط ​​می شود. این عیب بیشتر از فرآیند حرارتی جوشکاری سرچشمه می گیرد و در بازرسی های معمول بسیار پنهان است. این مقاله اصل تولید و راه حل های پیشگیری سیستماتیک را تشریح می کند.

1. مکانیسم تشکیل خوردگی بین دانه ای

هنگامی که فولاد ضد زنگ 316 در محدوده دمایی حساسیت 450 درجه تا 850 درجه برای مدت معینی نگه داشته می شود، اتم های کربن در داخل ماده تا مرزهای دانه پخش می شوند و با کروم ترکیب می شوند تا کاربید کروم (Cr23C6) را رسوب دهند. بارش مقدار زیادی از عناصر کروم را در نزدیکی مرزهای دانه مصرف می‌کند و یک منطقه{4} خالی شده از کروم با محتوای کروم کمتر از آستانه غیرفعال شدن بحرانی تشکیل می‌دهد. ناحیه مرزی-کروم ضعیف نمی‌تواند یک لایه غیرفعال کامل تشکیل دهد و به ناحیه آند با مقاومت خوردگی بسیار ضعیف تبدیل می‌شود. در کلرید{8}}حاوی محیط اسیدی، مرزهای دانه ترجیحاً در امتداد شبکه بلوری حل می‌شوند و در نهایت باعث می‌شوند که کل فلز از داخل به بیرون متلاشی شود. علت اصلی این استکاهش کروم مرز دانه ناشی از بارش کاربید.

2. پیوندهای کاری اصلی که باعث ایجاد حساسیت می شوند

(1) چرخه حرارتی جوشکاری (شایع ترین محرک)

در حین گرمایش جوشکاری و خنک‌سازی طبیعی، گرمای جوش{0}}ناحیه تحت تأثیر ناگزیر از ناحیه دمای حساس‌سازی عبور می‌کند. جوشکاری چند پاس بدون وقفه مداوم باعث چرخش حرارتی مکرر، تشدید درجه تخلیه کروم و گسترش ناحیه حساس می شود.

(2) گرمایش کاهش استرس را-تشکیل دهید

دمای عملیات حرارتی نامناسب در محدوده 450 ~ 850 درجه تنظیم شده است به طور مصنوعی باعث ایجاد حساسیت در کل بدنه لوله می شود.

(3) سرویس طولانی مدت-درجه حرارت بالا-

دمای کار طولانی‌مدت که در بازه حساس‌سازی قفل می‌شود، به آرامی کاربیدها را در داخل ماده پایه رسوب می‌کند و به تدریج خطر خوردگی بین دانه‌ای را ایجاد می‌کند.

3. اقدامات پیشگیرانه اصلی در تولید و انتخاب مواد

① اولویت انتخاب فولاد ضد زنگ 316 لیتری-کم کربن

کنترل محتوای کربن زیر 0.03 درصد، حد بالایی کربن را که می‌تواند کاربید کروم را تشکیل دهد، به شدت کاهش می‌دهد، اساساً مانع از بارش انبوه کاربیدهای مرز دانه در طول گرمایش جوشکاری می‌شود که اقتصادی‌ترین و اصلی‌ترین وسیله پیشگیرانه است.

② استاندارد کردن مشخصات عملیات جوشکاری

برای کوتاه کردن زمان ماندن در منطقه دمای حساس‌سازی، جریان کوچک و سرعت جوش سریع را اتخاذ کنید. به‌جای جوش‌کاری دایره‌ای کامل و پیوسته از جوش‌کاری پرش مورب استفاده کنید و خنک‌کننده متناوب را اضافه کنید تا از تأثیر حرارتی مکرر در همان ناحیه جلوگیری کنید. اجرای حفاظت آرگون در پشت جوش برای جلوگیری از اکسیداسیون و سرعت بخشیدن به سرعت خنک شدن اتصالات جوش.

③ پس از-پخت محلول جوش برای شرایط کاری با خوردگی بالا

قطعه کار جوش داده شده را تا 1050 تا 1120 درجه حرارت دهید تا سریع آب شود، کاربید کروم رسوب شده را دوباره در محلول جامد ماتریکس حل کنید و توزیع مجدد یکنواخت عناصر کروم در داخل دانه ها و مرزهای دانه را متوجه شوید تا حساسیت به طور کامل حذف شود.

④ از عملیات حرارتی نامناسب اکیداً خودداری کنید

منع تنظیم هر گونه فرآیند گرمایش بین 450 درجه و 850 درجه در هنگام شکل‌گیری{2}}پس از پردازش. در صورت نیاز به کاهش استرس، از تلطیف دمای بسیار پایین بسیار کمتر از محدوده حساسیت استفاده کنید.

4. کنترل کمکی درمان سطحی

غیرفعال سازی شیمیایی و الکترو پولیش می تواند لایه غیرفعال سطح آسیب دیده در اثر حساس شدن را ترمیم کند، اما این فرآیندها فقط روی سطح فلز عمل می کنند و نمی توانند کاهش کروم مرز دانه داخلی را از بین ببرند. بنابراین، عملیات سطحی تنها می تواند سرعت خوردگی بین دانه ای را کاهش دهد نه اینکه خطر پنهان را ریشه کن کند.

5. جدول مقایسه ریسک طرح های مختلف بهبود

表格

نتیجه گیری

خوردگی بین دانه‌ای لوله‌های گرمایش 316 عمدتاً با حساسیت جوشکاری ایجاد می‌شود. مستقیم ترین و مؤثرترین اقدام پیشگیری استفاده از مواد خام کم کربن 316 لیتری است. با همکاری تکنولوژی جوشکاری استاندارد و بازپخت محلول هدفمند برای تجهیزات کلیدی، می توان از شکست خوردگی مرز دانه به طور کامل جلوگیری کرد و پایداری ساختاری و عمر مفید مجموعه های گرمایش فولاد ضد زنگ را در محیط های صنعتی خورنده بهبود بخشید.