Ki jan Distribisyon gwosè patikil carbure nan djenn aparèy chofaj asye pur 316 apre kontwòl rkwit solisyon Intergranular kowozyon sansiblite nan anviwònman asid oksidant

Aspè mikwostriktirèl ki gouvène rezistans sansibilizasyon

The size, distribution and continuity of carbide particles at grain boundaries are critical in determining whether 316 stainless steel sheathed electric heating tubes exposed to oxidising acids such as nitric acid or mixed acids containing chlorides resist intergranular corrosion (IGC) or fail by rapid grain boundary attack. Most carbides are dissolved into solid solution after suitable solution annealing at 1040-1100 ℃ followed by quick quenching, and therefore clean grain boundary structure is obtained. However, if the cooling from the annealing temperature is too slow, or if the material is subsequently re-heated into the range of sensitisation (450-850℃) chromium carbides precipitate at grain boundaries. The IGC susceptibility depends on the particle size distribution of these carbides, i.e. whether they are fine and discontinuous (below 0.1 µm and spaced more than 1 µm apart), or coarse and continuous (forming a virtually full film along the border). Here is a quantification of the association between the size of the carbide particles, the intergranular corrosion rate and the service life in oxidising acid conditions.

Mekanis nan Kowozyon Intergranular soti nan Carbides kontinyèl

Presipitasyon carbure chromium (Cr 23 C 6 ) nan fwontyè grenn yo nan 316 Nerjaveèi rezilta nan rediksyon nan chromium nan matris vwazen an ak yon zòn chromium-apovri nan yon lajè apeprè 50-200 nm fòme alantou chak patikil carbure. Si espas ki genyen ant karbid yo piti (mwens pase 0.5 µm ant patikil yo) zòn depwatman yo sipèpoze epi fòme yon wout ki ba -kwòm kontinyèl sou fwontyè grenn jaden an. Sepandan, nan asid oksidan (pa egzanp . 65% asid nitrique nan bouyi oswa asid mwens konsantre ak espès oksidan) wout kwòm -apovri sa a fonn preferansyèlman ak pousantaj 10-100 fwa pi vit pase enteryè grenn kwòm ki rich, ki mennen nan korozyon entègranulèr. Fwontyè grenn ki domaje yo ka korode nan yon pwofondè de 100 a 500 µm nan kèk semèn oswa mwa, sa ki lakòz dezentegrasyon konplè nan djenn lan. Lè karbid yo gwo (0.5-2.0 µm) epi yo gaye anpil (plis pase 2-3 µm apa) zòn rediksyon yo pa sipèpoze epi fwontyè grenn lan gen ase chromium (pi wo pase 12%) ant patikil yo pou kenbe pasivite. Carbides pa jwe yon wòl nan kowozyon intergranulaire isit la. Kondisyon kle mikwostriktirèl la se pa tèlman prezans nan karbid, men pito fòmasyon nan yon rezo kontinyèl.

Relasyon Kantitatif ant Distribisyon Gwosè Carbide ak To IGC

Koneksyon kantitatif ant pwopriyete patikil carbure ak pousantaj korozyon entègranulè yo te etabli pou 316 tib ki te sibi tretman chalè sistematik kontwole ki te swiv pa tès imèsyon nan bouyi 65% asid nitrique (ASTM A262 Pratik C). Pousantaj IGC ki mwens pase 0.1 mm / ane yo obsève nan materyèl la konplètman solisyon annealed (pa gen okenn karbid vizib nan 1000 × agrandisman). Materyèl ki gen bon karbid kontinyèl (patikil 0.05-0.2 µm, espas < 0.3 µm) gen pousantaj IGC nan 5-20 mm / ane - ase yo detwi yon miray 1.5 mm nan semèn ak mwa. Materyèl ki gen carbure koryas, diskontinu (patikil 0.5-1.5 µm, espas 2-5 µm) gen pousantaj IGC ki mwens pase 0.5 mm pou chak ane, ki apwopriye pou anpil sèvis. Korelasyon nan pwopriyete patikil carbure, istwa tretman chalè ak pèfòmans IGC antisipe nan asid oksidan yo rezime nan tablo ki anba a.

Gwosè patikil carbure, µm espas entè-partikil, µm mòfoloji carbure Kondisyon sansibilizasyon, pou chak ASTM A26265% HNO3 Bouyi To IGC (mm/ane Tan pou pèforasyon (1.5 mm miray)|Rekòmande pou sèvis asid oksidant)
N/A Solisyon konplètman rkwit Okenn detekte Pase<0.1 >15 an wi
0.02-0.10 <0.2 Continuous film Severe sensitisation 10-20 1-3 monthsNo 0.10-0.25 0.2-0.5 Almost continuousmoderate sensitisation 5-10 2-6 monthsNo 0.25-0.50 0.5-1.0 Discontinuous yet frequentMild sensitisation 1-5 3-12 monthsMarginal 0.50-1.00 1.0-2.0 Discontinuous Slight sensitisation 0.5-1.0 1-3 yearsSuitable for light duty
2.0-5.0 1.00-2.00 Single particlesNo Sensitisation (Carbides Present) 0.1-0.5 3-15 yearsYes (with supervision)2.00 >5.0 Trè koryas Izole Pa gen sansibilizasyon<0.1 >15 an wi
Wòl nan to refwadisman soti nan Solisyon Recuit Tanperati

It is found that the transition from a desirable coarse, discontinuous carbide distribution to an unsatisfactory fine, continuous distribution is mostly governed by the cooling rate from solution annealing temperature. When 316 is slowly cooled from 1040 °C (e.g. in still air or in the furnace) carbides nucleate lavishly since the material is in the sensitisation region (450-850 °C) for minutes instead of seconds. The high nucleation rate yields many tiny carbides with close spacing. 316 rapidly quenched (water quench, cooling rate >500 degre / s sou ranje a sansibilizasyon) pa gen tan pou carbures pou nuklee anvan tanperati tonbe pi ba pase 450 degre kote difizyon chromium se ensiyifyan. Sa a lakòz yon estrikti carbure-gratis oswa trè koryas. Pousantaj refwadisman apre rkwit nan djenn aparèy chofaj yo detèmine pa epesè miray la ak mwayen trempe a. Tib ak yon epesè miray 1 a 2 mm ka dlo trempe avèk efikasite epi atenn vitès refwadisman 1000 a 2000 degre / s. Pati ki pi epè (5 a 10 mm pa egzanp blòk bride) refwadi pi dousman epi yo mande pou espre dlo fòs oswa asosyasyon polymère pou bay bon jan refwadisman. Nan asanble aparèy chofaj kote gwo bride yo soude nan djenn mens, li posib ke djenn lan pa pral sansibilize sou refwadisman men bride a ta, se konsa ke IGC rive nan jwenti a soude.

Jaden Verifikasyon Distribisyon Carbide ak Sensibilite IGC

Twa metòd yo bay pou tcheke distribisyon carbure ki apwopriye nan 316 aparèy chofaj anvlòp pou sèvis asid oksidant. Premye a se tès asid oksalik (ASTM A262 Pratik A), kote yon echantiyon poli se elektwolitik grave nan 10% asid oksalik. Yon estrikti "etap" (fwontyè grenn lis) montre bon mikrostruktur. Yon estrikti "twou" (transe grave nan fwontyè grenn) montre karbid kontinyèl ak sansibilizasyon. Dezyèm pwosedi a se tès asid silfirik kwiv-silfat kwiv-(ASTM A262 Pratik E) kote yon echantiyon koube plonje pou 24 èdtan. Krak nan pliye=konfime sansibilizasyon. Twazyèm fason a enplike dirèkteman mennen ankèt sou yon koup transvèsal poli ak grave -a 500-1000× agrandisman pa mwayen yon mikwoskòp elektwonik. Kantiteman, gwosè carbure ak espas ka mezire lè l sèvi avèk analiz imaj. Pou akizisyon, asirans kalite ki egzekite a se pou mande manifakti aparèy chofaj la sètifye ke materyèl la djenn pase ASTM A262 Pratik A ak yon estrikti "etap" epi pa gen okenn siy sansibilizasyon.

Diminisyon nan Mikwostrikti sansibilize

Si yo dekouvri mikrostruktur nan djenn 316 la yo dwe sansibilize (amann, karbid kontinyèl), gen twa opsyon. Premye a se re-retire tout aparèy chofaj la nan 1040-1100 degre ki te swiv pa rapid dlo trempe. Terapi sa a retire karbid yo epi retabli rezistans IGC la. Re-recuit yon aparèy chofaj fini ka fè mal izolasyon MgO entèn la, defòme djenn lan oswa oksidasyon konpozan entèn yo. Yon lòt altènatif se sèvi ak aparèy chofaj la sèlman nan kondisyon ki pa-oksidan (egzanp klori net, asid redui) kote korozyon entègranulè pa rive paske zòn kwòm yo rete pasif. Twazyèm altènatif la se ranplase aparèy chofaj la ak yon sèl ki fèt ak 316L (ki ba kabòn, anba a 0.03%). Kontni kabòn ki ba tou evite pwodiksyon karbit kontinyèl ak refwadisman pi dousman paske pa gen ase kabòn pou presipite yon rezo kontinyèl. Pou sèvis asid oksidan, li trè rekòmande pou espesifye 316L olye ke 316 òdinè.

Conclusion: Defining Carbide-Free Microstructures in Acid Service

Intergranular kowozyon sansiblite 316 en fe ki te anvlope aparèy chofaj nan anviwonman asid oksidasyon ki gouvène pa prezans oswa mank de carbures men pa distribisyon gwosè yo ak kontinwite. Fin karbid kontinyèl (patikil espas mwens pase 0.5 µm) mennen nan sipèpoze zòn prive kwòm ki erode nan 5-20 mm chak ane. Karbid koryas, ki pa kontinyèl (espacement > 2 µm) pa pwovoke IGC paske zòn ki ensifizan yo separe. Enjenyè ki espesifye aparèy chofaj pou asid nitrique, asid melanje oswa lòt medya oksidasyon ta dwe mande prèv bon jan dispèsyon carbure pa tès ASTM A262 epi presize 316L pou ofri plis maj kont sansibilizasyon pandan fabrikasyon. Lè yo korelasyon gwosè patikil carbure ak espasman ak pousantaj IGC mezirab, kad ki bay isit la pèmèt achtè yo chwazi 316 djenn ki reziste atak entègranulè nan kondisyon ki pi ostil asid yo.