Tijekom oblikovanja savijanjem, hladne obrade i zavarivanja argonom 316 grijaćih cijevi od nehrđajućeg čelika, neizbježno se stvara velika količina zaostalog vlačnog naprezanja unutar osnovnog metala i zona pod utjecajem topline-zavara. Kada temperatura zagrijavanja zavarivanja poraste do temperaturnog raspona osjetljivosti od 450 stupnjeva do 850 stupnjeva, krom karbid se taloži duž granica zrna, što dovodi do smanjenja kroma na granicama zrna. Nakon što se grijaća cijev pusti u rad u mediju koji-sadrži klorid, kiselom ili mikrobnom korozivnom mediju, granice zrna postaju preferirani korozijski kanali, izazivajući ozbiljnu interkristalnu koroziju. Pod kombiniranim djelovanjem zaostalog vlačnog naprezanja i korozivnog okruženja, međukristalne pukotine nastale korozijom naprezanja brzo se šire, koje je teško otkriti konvencionalnim pregledom površine i često dovode do iznenadnog krhkog curenja snopova cijevi za grijanje. Mnogi proizvođači provode samo jednostavno prirodno hlađenje nakon-zavarivanja bez žarenja u otopini ili toplinske obrade za smanjenje naprezanja. Čak i ako se nakon zavarivanja provede pasivizacija dekapiranjem, skrivena opasnost od senzibilizacije granica zrna i zaostalog vlačnog naprezanja ne može se u potpunosti eliminirati, što rezultira čestim preranim kvarom zavarenih grijaćih cijevi u teškim industrijskim radnim uvjetima. Stoga je formulacija klasificiranih i standardiziranih procesa toplinske obrade ključno tehničko sredstvo za uklanjanje osjetljivosti zavarivanja i zaostalog naprezanja te temeljno poboljšanje otpornosti na interkristalnu koroziju grijaćih cijevi od nehrđajućeg čelika 316.
Neodgovarajuća toplinska obrada ili izostanak toplinske obrade dovodi do dva tipična uzroka kvara: smanjenja kroma na granicama zrna i nakupljanja zaostalog vlačnog naprezanja. Kada nehrđajući čelik predugo ostane u zoni temperature osjetljivosti tijekom zavarivanja i sporog hlađenja, atomi ugljika spajaju se s kromom i talože Cr₂₃C₆ duž granica zrna. Brza potrošnja kroma na granicama zrna stvara sloj -siromašan kromom, čiji je potencijal korozije daleko niži od onoga u unutrašnjosti zrna. U korozivnom elektrolitu, granice zrna se preferirano otapaju, što rezultira interkristalnom korozijom i gubitkom sile međukristalnog vezivanja metala. U međuvremenu, neravnomjerno zagrijavanje i hlađenje tijekom zavarivanja i hladnog oblikovanja stvara zaostalo vlačno naprezanje koncentrirano na zavare, savijene dijelove i područja stezanja. Zaostalo vlačno naprezanje ne samo da ubrzava inicijaciju i širenje pukotina od intergranularne korozije, već također nameće izmjenično toplinsko naprezanje tijekom rada opreme, uvelike skraćujući razdoblje inkubacije pucanja od korozije naprezanja. Za sklopove grijaćih cijevi u paketu sa složenim strukturama, lokalna osjetljivost i koncentracija naprezanja često se javljaju u uskim razmacima, koji postaju položaji najvećeg-rizika za kvar interkristalne korozije.
Ova studija iznosi četiri standardizirane strategije kontrole toplinske obrade za povećanje otpornosti na interkristalnu koroziju zavarenih cijevi za grijanje od nehrđajućeg čelika 316. Prvo, klasificirajte sheme toplinske obrade prema stupnju materijala, načinu obrade i riziku od korozije pri radu. Za grijaće cijevi od nehrđajućeg čelika 316 s uobičajenim radnim uvjetima cirkulirajuće vode i niskim rizikom od korozije, usvojeno je žarenje za ublažavanje naprezanja na niskim-temperaturama kako bi se uklonilo zaostalo vlačno naprezanje uzrokovano hladnim savijanjem i zavarivanjem, izbjegavajući zadržavanje unutar temperaturnog raspona osjetljivosti dulje vrijeme. Za visoka-kloridna, kisela i povremeno visoka{7}}temperaturna radna okruženja s visokim rizikom interkristalne korozije, preferira se 316L nehrđajući čelik s ultra-niskim udjelom ugljika, a tretman žarenja u punoj otopini provodi se nakon zavarivanja. Dizajn 316L s ultra-niskim udjelom ugljika učinkovito sprječava taloženje krom karbida, dok toplinska obrada otopinom može ponovno otopiti istaložene krom karbide u austenitnoj matrici i ponovno ostvariti jednoliku distribuciju kroma. Za velike skupove grijaćih sklopova koji se ne mogu staviti u integralne peći za toplinsku obradu, lokalno brzo indukcijsko zagrijavanje i kaljenje vodom provode se na zonama-zahvaćenim toplinom zavarivanja kako bi se skratilo vrijeme zadržavanja u intervalu osjetljivosti.
Drugo, strogo kontrolirajte temperaturu žarenja otopine, vrijeme držanja i parametre brzog hlađenja. Postavite temperaturu toplinske obrade otopine nehrđajućeg čelika 316 i 316L između 1050 stupnjeva i 1120 stupnjeva, razumno formulirajte vrijeme zadržavanja prema debljini stijenke: svaki 1 mm debljine stijenke odgovara 2 do 3 minute očuvanja topline kako bi se osiguralo dovoljno ponovno otapanje taloga na granicama zrna. Nakon očuvanja topline, mora se usvojiti prisilno brzo gašenje u vodi ili hlađenje plinom pri velikoj -brzini kako bi se brzo prešao raspon temperature senzibilizacije od 450–850 stupnjeva u najkraćem vremenu, sprječavajući sekundarno taloženje krom karbida tijekom sporog hlađenja. Izbjegavajte pretjerano visoke temperature žarenja iznad 1150 stupnjeva, što će uzrokovati grublje zrna i smanjiti mehanička svojstva i otpornost na zamor supstrata od nehrđajućeg čelika. Za tank{15}}cijevi za grijanje ispod 2 mm, strogo kontrolirajte brzinu zagrijavanja kako biste spriječili lokalno pregrijavanje i deformaciju cijevi.
Treće, standardizirajte postupke žarenja pri niskim-naprezanjima za komponente koje nisu prikladne za obradu otopinom. Postavite temperaturu žarenja između 300 i 400 stupnjeva, s brzinom zagrijavanja manjom od 3 stupnja po minuti i očuvanjem topline 60 do 120 minuta, nakon čega slijedi sporo hlađenje peći na sobnu temperaturu. Ovaj proces može osloboditi većinu zaostalog vlačnog naprezanja generiranog hladnom obradom i zavarivanjem bez izazivanja taloženja krom karbida i osjetljivosti granica zrna. Prije toplinske obrade, temeljito uklonite površinsko ulje, mast i organske kontaminante kako biste izbjegli naugljičenje površine tijekom zagrijavanja na visokoj-temperaturi, što će uzrokovati lokalno smanjenje kroma i postati osjetljive točke na interkristalnu koroziju. Zaštitite površinu grijaće cijevi inertnom zaštitnom atmosferom tijekom-toplinske obrade na visokoj temperaturi kako biste spriječili površinsku oksidaciju i dekarburizaciju.
Četvrto, implementirajte naknadn-inspekciju toplinske obrade i verifikaciju antikorozivnih učinaka serije. Nakon toplinske obrade, provedite metalografsku inspekciju kako biste promatrali status taloženja na granicama zrna i proveli testove interkristalne korozije u skladu s nacionalnim standardnim metodama kako biste provjerili postoji li senzibilizacija. Ispitajte zaostalo naprezanje difrakcijom X-zraka kako biste potvrdili da se površinsko vlačno naprezanje pretvara u nisko-naprezanje ili tlačno naprezanje. Nakon toplinske obrade, primijenite objedinjeno alkalno odmašćivanje, ultrazvučno čišćenje i pasiviziranje dekapiranjem kako biste formirali potpuni krom-pasivni film na površini jednolike zrnate strukture. Tijekom dugotrajnog-poljskog rada, usredotočite se na otkrivanje nedostataka vrtložnom strujom i elektrokemijsko ispitivanje za sve zavarene i savijene toplinski{10}}tretirane dijelove svake godine kako biste pratili ranu interkristalnu koroziju i početak pukotina od korozije naprezanja. Arhivirajte temperaturne krivulje toplinske obrade, zapise i izvješća o ispitivanju interkristalne korozije u cijelu-datoteku kvalitete životnog vijeka svake serije grijaćih cijevi kako biste ostvarili sljedivost procesa i odgovornost za kvalitetu.
Podaci o primjeni na terenu pokazuju da zavarene grijaće cijevi podvrgnute standardiziranom žarenju u otopini imaju stopu kvara od interkristalne korozije smanjenu za 95% u radnim uvjetima s visokom -korozivnošću, a životni vijek je povećan za više od dva puta u usporedbi s obradcima koji nisu-toplinski-obrađeni. Zaključno, odabir stupnjevane sheme toplinske obrade, precizna kontrola temperature i parametara hlađenja, obrada za zaštitu atmosfere i stroga inspekcija učinka toplinske obrade nakon -toplote mogu eliminirati osjetljivost na granice zrna i štetno zaostalo vlačno naprezanje iz izvora. Optimizirani proces toplinske obrade zaključava inherentnu otpornost na interkristalnu koroziju 316 podloga od nehrđajućeg čelika, eliminirajući skrivenu opasnost od kvara na granicama zrna-izazvanog zavarivanjem i pružajući pouzdano jamstvo performansi materijala za grijaće cijevi koje služe u različitim oštrim korozivnim industrijskim okruženjima.
