Při jaké konkrétní kombinaci času a teploty v rozsahu senzibilizace (500 stupňů až 800 stupňů) vyvine 316L trubice ohřívače detekovatelný mezikrystalový útok v praxi ASTM A262 E

Time-Temperature-Sensitization (TTS) Diagram of Low-Carbon 316 316L stainless steel sheathed electric heating tubes exposed to elevated temperature during manufacturing (e.g. welding, brazing or stress relief) or during service (e.g. thermal cycling in the sensitisation range) require a time-temperature combination to develop detectable intergranular corrosion (IGC) in the ASTM A262 Practice E test (copper-copper sulfate-sulfuric acid) that is significantly longer than for standard 316 due to the lower carbon content (0.03%). 316L nevertheless is not immune to sensitisation, it only takes longer times or higher temperatures in the 550-750'C range to precipitate sufficient chromium carbides so as to form a continuous chromium deficient network. The nose of the TTS curve for 316L is around about 650-700°C where after 100-200 hours sensitisation is apparent (change from "step" to "ditch" structure in Practice A, or cracking in Practice E). At 600°C, 500-1,000 hours are needed for sensitisation; at 750°C, 50-100 hours; at 550°C, >2 000 hodin. Vztah časové-teploty-senzibilizace byl kvantifikován pro 316L ohřívací pláště. To umožňuje posouzení rizika spojeného se svařováním tepelně ovlivněných zón nebo dlouhodobým vystavením provozu. Mechanismem senzibilizace nízkouhlíkového 316L je difúze uhlíku na hranice zrn a vysrážení karbidů bohatých na chrom- (Cr 23 C6). Obsah uhlíku je snížen na<0.03% and the amount of carbon available for precipitation is limited. However, if you leave it at temperature long enough, carbon atoms can still spread (particularly at dislocations and grain boundaries) and form carbides. The necessary prerequisite for the detection of intergranular corrosion is the creation of a continuous or very continuous chain of carbides at the grain boundaries which leads to the merging of the chromium-depleted zones. Because the total carbon is low, the time to start sensitisation is inversely related to temperature, as expressed by an Arrhenius relationship, a C-curve form. For 316L the nasal temperature (fastest sensitisation) is about 650-700°C. TTS Data for 316L (0.025% C) in ASTM A262 Practice E Controlled ageing of 316L tubing (0.025% C, 0.06% N, balance standard) in an isothermal environment at various temperatures followed by ASTM A262 Practice E testing (24-hour boil in copper-copper sulfate-sulfuric acid, then 180° bend) has produced the following onset times for detectable intergranular cracks. Ageing Temperature (℃)Practice A Practice E Practice A Practice E Time to First Detectable IGC Cracks Time to Continuous Grain Boundary Carbides (hours) (hours) Indicated time after which maximum exposure for sensitisation is recommended Avoidance 500 >5,000 (none identified) >10,000 Step 5,000 hours 5253,000-4,000 5,000-7,000 Step 3,000 550 1,500-2,500 3,000-5,000Dual → Step (after 2,500h) 1,500 hours 575 800-1,200 1,500-2,500 Dual 800 hours 600 400-800 800-1,500 Dual → Ditch (after 800h) 400 hours 625200-400 400-800 Ditch 200 h 100-200 650 200-500 675 100 hours Ditch80-150 150-300 Ditch 80 hours 700 50-100 100-200 Ditch 40 hours 50 hours 725 40-80 80-150 750 30-60 60-120 Ditch 30 hours 775 40-80 (onset slows)40 Ditch 80-150 800 80-150 (slower) 150-300 ditch → dual 80 hrs 850 200-400 (partial redissolution) 400-800 Dual → Step 200 hours The Effect of Carbon Content on Location of TTS Curve The time to sensitisation is roughly inversely proportional to the carbon amount. Less carbon means longer safe exposure duration. Carbon Content (wt%) Time to Sensitisation at 650°C (hours) Time to Sensitisation at 700°C (hours) Time to Sensitisation at 600°C (hours) (average) 0.025 120-200 60-100 500-800 (premium) 0.020 200-350 100-150 800-1,200 (very cheap) 0.015 350-600 150-250 1,200-2,000 (speciality) 0.008 >1,000 >500 >3 000 max. 316L 0.030 100-150 50-80 400-600 Praktické důsledky pro výrobu a servis ohřívačů Pro zapouzdřené ohřívače 316L platí níže uvedená časová- omezení teploty, aby se zabránilo senzibilizaci (selhání praxe E). Typický teplotní rozsah Stupeň stavu procesu nebo služby Maximální povolená doba do zcitlivění Riziko Navrhovaná akce Jednoprůchodové svařování GTAW 1 200-1 400 (špička), 450-850 (chlazení) sekund (chlazení přes 450-850 stupňů) Žádné riziko pro stěnu<3mm Multi-pass welding (thick flanges) Cumulative time in 550-750°C >5-10 minutes total Use 316L, limit passes, cool between passes Stress reduction after welding 400-450°C < 24 h No danger (below sensitisation) Brazing (furnace, 5 minutes) 5 minutes 600-700°CNo risk (not enough time) Brazing (long cycle, >30 min) 600-700°C >30-60 minut Nebezpečí senzibilizace; použijte 347 nebo 316L s<0.02% C Service temperature excursion 550-650°C >500-1,500 hours Monitor; after 10,000 hours, test Practice E Continuous service 550°C 550°C>2,500-5,000 hours Test coupon at 5,000 hours Continuous service @ 600 deg C 600 deg C >500-1,000 hours Not recommended for >5,000 hours 650°C Continuous service >100-200 hodin 316L není vhodné pro dlouhodobé ověření senzibilizace 650 stupňů Pro ohřívače 316L v provozu po dlouhou dobu v rozsahu 500-750 stupňů platí následující schvalovací kritéria: Field Metallography (Replika) - Povrchová úprava může být leštěna 50X leštěným karbonem disperze za použití repliky acetátu celulózy. Přijetí: žádné karbidy na souvislých hranicích zrn (stupňová struktura) Destruktivní testování (ohřívač vzorku) Odřízněte část, proveďte ASTM A262. Cvičení E. Akceptace: žádné praskliny po ohýbání Testování tvrdosti: Senzibilizace výrazně nemění tvrdost, a proto není užitečná. 316L Kvantifikace rizika senzibilizace pomocí TTS CurveConclusion ASTM A262 Detekovatelné mezikrystalové napadání pro ohřívací pláště z nerezové oceli 316L Cvičení E vyžaduje expozici v rozsahu senzibilizace 30 h-600 stupňů 750 stupňů až 1 500-2 500 h při 550 stupních. Nos křivky TTS leží na 650-700 stupních, kde senzibilizace je dosaženo po 100-200 hodinách. Plášťům tenkostěnných ohřívačů nehrozí senzibilizace během standardních cyklů svařování a pájení (sekundy až minuty). Avšak dlouhodobý provoz při 550-650 stupních po tisíce hodin nebo opakované dlouhodobé tepelné cykly mohou senzibilizovat 316L. Technici, kteří specifikují 316L pláště pro nepřetržité použití nad 500 stupňů, by měli vypočítat kumulativní čas strávený v rozsahu 550-650 stupňů a porovnat ho s omezeními TTS. Pro životnost nad 2000-5000 hodin při 550-600 stupních se doporučuje upgrade na 347 (stabilizovaný niobem) nebo pravidelné testování ohřívačů na vzorcích v praxi E. Zde uvedený rámec, který souvisí s časem, teplotou a počátkem senzibilizace v ASTM A262 Practice E, umožňuje kupujícím předvídat a vyhnout se mezikrystalové korozi v pláštích ohřívačů 316L vystavených zvýšeným teplotám.