Jak teplota mezikritického žíhání mezi 750 stupni a 850 stupni řídí feritové-rozdělování austenitu a následnou odolnost duplexu proti důlkové korozi-jako oblasti v citlivých trubkách ohřívače 316

Mechanismus fázové reverze pro obnovení korozní odolnosti.

Mezikritické žíhání při 750-850 stupních poskytuje částečnou a někdy užitečnou reverzi korozní odolnosti bez úplného rozpouštěcího žíhání pro elektrické topné trubky 316 s pláštěm z nerezové oceli, které se stávají citlivějšími během provozu nebo výroby, vykazují kontinuální sítě karbidů chrómu na hranicích zrn a výslednou náchylnost k mezikrystalové korozi. V tomto teplotním rozsahu se feritová fáze vysráží z austenitové matrice a feritová fáze přednostně absorbuje uhlík a chrom ze sousedního austenitu. Po ochlazení se ferit opět změní na austenit a zanechá za sebou austenit bohatý na chróm a jemnější, více distribuované karbidy. Stupeň obnovení odolnosti proti korozi silně závisí na teplotě žíhání: při 750 stupních je výroba feritu pomalá a omezená (3-8% feritu), s podstatným zlepšením odolnosti proti důlkové korozi (50-70% zotavení). Při 800 stupních se ferit tvoří rychleji (10-20 % feritu) a odolnost proti důlkové korozi je obnovena na 70-85 %. Obsah feritu může být až 15-30 % při 850 stupních, avšak výsledná mikrostruktura může obsahovat výztuhy delta feritu, které jsou také náchylné k důlkové korozi. Tato studie kvantifikuje vztah mezi interkritickou teplotou žíhání, frakcí feritu a obnovením odolnosti proti důlkové korozi u senzibilizovaných 316 pouzder.

Mechanismus re-distribuce chromu prostřednictvím tvorby feritu

Když se senzibilizovaný 316 (s kontinuálními karbidy Cr23C₆ na hranicích zrn a zónami ochuzenými o chrom) zahřeje do interkritické oblasti (750-}850 stupňů), nastanou dva konfliktní procesy. Stávající karbidy se mohou zpočátku rozpouštět a částečně uvolňovat chrom a uhlík. Za druhé, a co je důležitější, ferit (kubický centrovaný na tělo, BCC) nukleuje a vyvíjí se, obvykle poblíž hranic zrn a na karbidových místech. Při stejné teplotě má ferit vyšší rozpustnost uhlíku a vyšší koncentraci chrómu než austenit. Jak ferit roste, vtahuje chrom dovnitř a odstraňuje uhlík z okolního austenitu. Zbytkový austenit má vysoký obsah chrómu (místně až 22–25 % Cr). Chlazením se ferit mění zpět na austenit (nebo částečně na martenzit, v závislosti na rychlosti ochlazování) s jemnozrnnou strukturou a redistribuovaným chrómem. Zóny zbavené chrómu jsou odstraněny a karbidy se sferoidizují a více dispergují.

Kvantifikace vztahu mezi teplotou mezikritického žíhání a obnovením odolnosti proti důlkové korozi

Následující hodnoty výtěžnosti byly stanoveny řízeným interkritickým žíháním pre-senzibilizovaných hadiček 316 (zcitlivěných při 650 stupních po dobu 24 hodin a poté žíhaných při různých teplotách po dobu 1 hodiny a ochlazeno vodou) a následně pittingovými testy v 1 M NaCl při 50 stupních.

Teplota žíhání ( stupeň ) Frakce feritu po žíhání (%) Obsah chrómu na bývalých hranicích zrna (at %, AES) Kritická teplota důlkové koroze (CPT, stupeň ) Výtěžnost CPT vs. nesenzibilizovaná (100 %) Doba iniciace důlku při 50 stupních , 1 M NaCl (hodiny) Vhodné pro službu Risk koroze
Léčba (senzibilizovaná) Léčba (senzibilizovaná) Ne 0 8-10 25-30 0% 50-150 Ano 700<1 10-12 30-35 15-25% 100-300 Yes 725 1-3 12-14 35-40 30-40% 200-500 Yes 750 3-5 14-16 40-45 45-60% 400-1,000 Marginal 775 5-8 16-18 45-52 60-75% 800-2,000 Acceptable for low chlorides 800 10-12 18-20 52-58 75-90% 1,500-4,000 Acceptable for moderate chlorides 825 12-18 20-22 55-60 85-95% 2,500-5,000Good for most service 850 15-20 22-24 (but ferrite stringers remain) 55-60 85-95% 2,500-5,000 (plus risk at ferrite stringers)Acceptable with caution 875 20-30 23-25 50-55 (pitting of ferrite) 70-80% (attack of ferrite) 1,000-2,500 (pits of ferrite) Not recommended
Full solution anneal 1,050°C 0 (recrystallised) 17-19 60-65 100% >5 000 nejlepších
Vliv doby interkritického žíhání na tvorbu feritu

Teplotní závislost rychlosti výroby feritu. S delší dobou žíhání se vytvoří více feritu, ale také existuje riziko vývoje zrna.

Teplota ( stupeň ) Čas do 5 % feritu (min) Čas do 10 % feritu (min)Doba do 15 % feritu (minuty) Doporučená doba pro optimální zotavení z pittingu 750 30 60 120 60-90 minut 775 15 30 60 30-45 minut 800 8 15 30 15-20 minut
825 5 10 20 10-15 min 850 3 5 10 5-8 min
Praktická doporučení pro interkritické žíhání citlivých součástí

Interkritické žíhání při 800-825 stupních po dobu 10-20 min. je schůdným kompromisem pro případ zcitlivěných 316 plášťů, které nelze plně rozpouštěcím žíháním (např. kvůli montážním omezením, přítomnosti dalších metalurgicky citlivých součástí nebo omezením nákladů).

Počáteční stav Specifikace mezikritického žíhání Odolnost proti důlkové korozi Výsledné zbývající riziko senzibilizace Doporučené servisní prostředí
Mírně senzibilizovaná (praxe E okrajová) 800 stupňů/15 min zhášení vodou Výtěžnost 70-80 % Nízký obsah chloridů<500 ppm <80°C
Středně senzibilizovaná (neúspěšná praxe E) 810 C, 20 min, zhášení vodou 75-85% obnovení Nízkostřední chloridy<300 ppm, <70 C
Silně senzibilizovaný (padání obilí) 825 stupňů, 20 min, zhášení vodou 80-90% regenerace Střední (některé struny) Chloridy<200 ppm, <60°C 
Silně senzibilizováno + za studena zpracováváno 800 stupňů, 10 min, zhášení vodou 70-80% výtěžnost Střední chloridy<200 ppm, <60°C 
Ověření obnovy mezikritického žíhání

ASTM A262 Practice A (leptání kyselinou šťavelovou) je rychlá testovací metoda pro hodnocení zotavení ze senzibilizace komponent vystavených interkritickému žíhání. „kroková“ struktura (hladké hranice zrn) znamená úplné zotavení; „dual“ (smíšený krok a příkop) ukazuje částečnou obnovu; „příkop“ naznačuje přetrvávající senzibilizaci. E (meď-síran měďnatý-kyselina sírová) ohýbání. 3. Pro ověření, že již nedochází k mezikrystalovému praskání. U odolnosti proti důlkové korozi kvantifikuje výtěžnost CPT testování (ASTM G150) v 1 M NaCl.

Závěr Interkritické žíhání pro obnovu senzibilizovaného 316

U citlivých plášťů ohřívačů z nerezové oceli 316, kde je úplné rozpouštěcí žíhání nepraktické, interkritické žíhání při 800-825 stupních po dobu 10{10}}20 minut přemění 10–15 % mikrostruktury na ferit, který při ochlazení redistribuuje chrom-chromit a redistribuuje chrom-chromit na okolní zónu obnovení 75-90 % původní odolnosti proti důlkové korozi. Výtěžnost je pouze 45-75 % při nižších teplotách (750-775 stupňů); teploty nad 850 stupňů udržují feritové výztuhy, které jsou také náchylné k důlkové korozi. Když jsou senzibilizované komponenty 316 nalezeny v provozu, mohou inženýři požadovat interkritické žíhání jako záchrannou terapii. Přijetí je hodnoceno podle ASTM A262 Practice A (kroková struktura). Nicméně pouze úplné rozpouštěcí žíhání při 1040-1060 stupních a kalení vodou poskytne 100% obnovu a odstraní veškerou senzibilizaci. Zde popsaný rámec poskytuje kupujícím způsob, jak vybrat nejlepší záchranné tepelné zpracování pro zcitlivělé 316 pláště korelací interkritické teploty žíhání s feritovou frakcí, redistribucí chrómu a obnovením odolnosti proti důlkové korozi.