Zavarivanje je bitan postupak obrade za proizvodnju grijaćih cijevi od nehrđajućeg čelika 316 u snopovima, savijenih i-spojenih prirubnicama. Tijekom termičkog ciklusa zavarivanja na visokoj{3}}temperaturi, zona zavarivanja i njezina susjedna zona-pogođena toplinom doživjet će procese brzog zagrijavanja i hlađenja. Kada temperatura ostane unutar raspona temperature senzibilizacije od 450 stupnjeva do 850 stupnjeva tijekom određenog razdoblja, krom karbid se kontinuirano taloži duž granica zrna, što dovodi do lokalnog smanjenja kroma na granicama zrna. Područje-siromašno kromom ne može formirati potpun i stabilan pasivni film-bogat kromom, koji postaje područje anode podložno preferiranom otapanju u medijima koji-sadrže klorid, visokim-temperaturama ili kiselim medijima, što naposljetku izaziva interkristalnu koroziju. Ozbiljna intergranularna korozija uzrokovat će gubitak intergranularne vezne sile cijevi za grijanje, što će rezultirati krhkim curenjem ili čak fragmentacijom pod malim vanjskim stresom. Mnogi se proizvođači usredotočuju samo na izgled zavarivanja i performanse brtvljenja dok zanemaruju kontrolu toplinske osjetljivosti i tretman stabilizacije nakon -zavarivanja, zbog čega su zavareni spojevi najčešća mjesta kvara grijaćih cijevi u teškim korozivnim okruženjima. Stoga su standardizirana kontrola procesa zavarivanja i tretman protiv-senzibilizacije kritična tehnička sredstva za izbjegavanje interkristalne korozije zavarenih grijaćih cijevi.
Mehanizam nastanka interkristalne korozije leži u neravnoteži raspodjele elemenata kroma uzrokovanoj toplinskom osjetljivošću zavarivanja. Na visokim temperaturama osjetljivosti, atomi ugljika u nehrđajućem čeliku brzo difundiraju do granica zrna i spajaju se s kromom da bi se formirao talog krom karbida. Budući da je stopa difuzije kroma unutar zrna daleko niža od stope difuzije ugljika, granično područje zrna ne može na vrijeme nadoknaditi potrošeni krom, stvarajući uske krom-osiromašene zone. U korozivnim okruženjima elektrolita, potencijal granica zrna-oskudnih kromom mnogo je niži od potencijala unutrašnjosti zrna, tvoreći nebrojene mikro galvanske ćelije. Granice zrna kontinuirano se otapaju duž mreže kristala, što dovodi do nevidljive prodorne korozije unutar materijala, koju nije lako pronaći konvencionalnim vizualnim pregledom. Nakon što bude izložena termičkom ciklusu, vibracijama ili tlačnom opterećenju, grijaća cijev će iznenada napuknuti i procuriti u zoni osjetljivoj na toplinu zavarivanja-. U usporedbi s običnom rupičastom korozijom, interkristalna korozija ima jaču prikrivenost i veći sigurnosni rizik.
Ova studija iznosi četiri sustavne mjere kontrole za suzbijanje interkristalne korozije zavarenih cijevi za grijanje od nehrđajućeg čelika 316. Najprije odaberite osnovni materijal od nehrđajućeg čelika 316L s niskim-udjelom ugljika i odgovarajuću žicu za zavarivanje. Sadržaj ugljika u 316L strogo je kontroliran ispod 0,03%, što uvelike smanjuje pokretačku silu taloženja krom karbida tijekom termičkih ciklusa zavarivanja i bitno slabi tendenciju intergranularne senzibilizacije. Za grijaće cijevi koje moraju koristiti konvencionalni nehrđajući čelik 316, postupak zavarivanja mora strogo skratiti vrijeme zadržavanja u temperaturnom rasponu osjetljivosti. Izbjegavajte više{10}}slojno ponovljeno zavarivanje i sporo hlađenje zavarenih spojeva; usvojite volframovo elektrolučno zavarivanje zaštićeno argonom s malom strujom, velikom brzinom zavarivanja kako biste suzili širinu toplinsko-zone i smanjili raspon osjetljivosti. Povratna argonska zaštita obavezna je kako bi se spriječila oksidacija korijena zavara i osiromašenje kroma uzrokovano oksidacijom zraka na visokoj-temperaturi.
Drugo, implementirajte toplinsku obradu otopine nakon-zavarivanja kako biste uklonili osjetljivu mikrostrukturu. Nakon zavarivanja, zagrijte cijeli radni komad grijaće cijevi na 1050 stupnjeva – 1100 stupnjeva za dovoljno očuvanje topline, zatim provedite brzo hlađenje vodom. Obrada otopinom na visokoj-temperaturi može u potpunosti otopiti istaloženi krom karbid natrag u austenitnu matricu i ostvariti jednoliku redistribuciju kromovih elemenata unutar zrna i granica zrna, potpuno eliminirajući zone osiromašene -kromom. Za velike-snopove grijaćih cijevi koje se ne mogu cjelovito toplinski obraditi, lokalni-temperaturni tretman otopinom mora se provesti na zavarenim spojevima kako bi se obnovila ravnomjerna otpornost na koroziju zone-pogođene toplinom.
Treće, optimizirajte dizajn strukture zavarivanja kako biste smanjili lokalno nakupljanje topline. Izbjegavajte gusti paralelni raspored zavarivanja i kontinuirane dugačke zavarene šavove; razumno organizirati redoslijed zavarivanja kako bi se spriječilo preklapanje toplinskih ciklusa koji bi doveli do ponovljene osjetljivosti istog područja. Smanjite visinu armature zavara i izbjegavajte koncentraciju naprezanja na prijelaznim mjestima zavarivanja, jer će vlačno naprezanje ubrzati brzinu širenja pukotina od interkristalne korozije. Nakon zavarivanja ultrazvučnim čišćenjem i mehaničkim poliranjem ultrazvučnim čišćenjem i mehaničkim poliranjem ultrazvučnim čišćenjem i mehaničkim poliranjem temeljito uklonite ostatke od zavarivanja, oksidne naslage i prljavštinu od dima na površini zavarenih šavova i zonama-pogođenih toplinom, inače će površinski nedostaci izazvati lokalnu koroziju i proširiti se duž osjetljivih granica zrna.
Četvrto, pojačajte pasiviziranje dekapiranjem nakon-zavarivanja i redovitu metalografsku inspekciju. Područje zavarivanja mora se tretirati integriranim dekapiranjem i pasiviranjem kako bi se uklonili slojevi oksidacije na visokim-temperaturama i popravili oštećeni pasivni filmovi na zavarenim spojevima, sprječavajući kloridne ione da napadnu granice zrna-osiromašenih kromom s površinskih defekata. Redovito uzorkujte zavarene izratke za detekciju metalografske mikrostrukture i testove osjetljivosti na interkristalnu koroziju kako biste provjerili eliminiraju li postupak zavarivanja i toplinske obrade učinkovito osjetljivost. Za grijaće cijevi koje se koriste u visoko{6}}okruženjima bogatim-kloridima, učestalost inspekcije uzorkovanja mora se povećati kako bi se izbjeglo puštanje u rad serijski osjetljivih obradaka.
Podaci praćenja na terenu pokazuju da grijaće cijevi od 316L s optimiziranom tehnologijom zavarivanja i tretmanom otopinom nemaju oštećenja od interkristalne korozije nakon dugotrajnog-rade u radionicama s-kloridom-visokih temperatura. Nasuprot tome, konvencionalne 316 grijaće cijevi bez anti-kontrole osjetljivosti pate od intergranularnog curenja na zavarenim spojevima unutar 5-9 godina rada. Zaključno, odabir materijala s-niskom{10}}ugljikom, visoko{11}}učinkovita standardizirana tehnologija zavarivanja, toplinska obrada-otopine nakon zavarivanja i stroga obrada površine-od korozije mogu temeljito suzbiti interkristalnu koroziju-izazvanu zavarivanjem. Ove specifikacije protiv-senzibilizacije zavarivanja eliminiraju skrivenu opasnost od krhkog kvara na zavarenim spojevima, jamče dugoročan-strukturni integritet grijaćih cijevi od nehrđajućeg čelika 316 u visoko{19}}temperaturnim korozivnim industrijskim okruženjima.
