Pri kojoj specifičnoj kombinaciji koncentracije sumporne kiseline i temperature 1,2 milimetarski omotač od nehrđajućeg čelika 316 zahtijeva naknadno-žarenje vara kako bi se spriječila intergranularna korozija u električnim uranjajućim grijačima?
Ostavi poruku
Zavarivanje pričvršćenja montažnih prirubnica i fitinga na omotač od nehrđajućeg čelika 316 mora se obaviti za proizvodne inženjere i osoblje za osiguranje kvaliteta zaduženo za električne potopne grijače za upotrebu u servisu sumporne kiseline. Zavarivanje stvara toplinu koja može izazvati preosjetljivost, formiranje krom karbida na granicama zrna u zoni -pogođene toplinom. 316 osjetljivom gubi otpornost na koroziju i postaje podložna intergranularnoj koroziji koja prvenstveno napada granice zrna stvarajući brz gubitak materijala i mogući kvar grijača. Debljina zida omotača kontroliše tempo hlađenja nakon zavarivanja i potrebu za naknadnim-žarenjem. U ovom radu smo odredili prag koncentracije sumporne kiseline koji zahtijeva naknadno žarenje -zavara kako bi se izbjegao napad intergranularne korozije u omotaču od 1,2 mm 316.
Senzibilizacija i mehanizam intergranularne korozije u 316
Kada se nerđajući čelik 316 zagrije na temperaturu između 450°C i 850°C, opseg senzibilizacije, krom karbidi se talože na granicama zrna. Takve padavine -tačke rose ispiraju hrom iz regiona pored granica zrna, ostavljajući ih osiromašenim na manje od 12% hroma potrebnog za formiranje pasivnog filma. U korozivnom okruženju, ove zone nedostatka hroma su prvenstveno korodirane, što rezultira napadom na granicu zrna i konačno uklanjanjem materijala. Plašt sa -zidkom od 1,2 mm ima malu termičku masu i toplina može brzo nestati nakon zavarivanja. To dovodi do brzog hlađenja. Tanka stijenka se brzo hladi od temperature zavarivanja do ispod 450°C i provodi malo vremena u području osjetljivosti. Plašt sa -zidkom > 3 mm ima sporiju brzinu hlađenja, što povećava rizik od preosjetljivosti. Međutim, za zid od 1,2 mm, brzina hlađenja je generalno dovoljno brza da se izbjegne senzibilizacija pod konvencionalnim uvjetima zavarivanja s plinom volframovim lukom. Nije samo debljina zida ključna, već je i sadržaj ugljika u 316 materijalu. Niskougljični 316L (max 0,03% C) je posebno otporan na senzibilizaciju neovisno o debljini stijenke. Standard 316 (maks. 0,08% ugljika) može biti osjetljiv ako se hladi presporo.
Kritična koncentracija sumporne kiseline za detekciju preosjetljivosti
Intergranularna korozija senzibiliziranog 316 je posebno ozbiljna pri određenim koncentracijama sumporne kiseline. Straussov test (ASTM A262 Practice E) kombinuje kipuću 16% sumpornu kiselinu sa bakar-sulfatom za testiranje senzibilizacije. Intergranularni napad se najvjerovatnije javlja u radu u 10 do 40% sumporne kiseline na temperaturama preko 50°C. Sa manje od 10% kiselina nije dovoljno snažna da cilja na granice zrna. Na oko 40% kiselina postaje oksidirajuća i repasivira površinu, maskirajući senzibilizaciju. Granična koncentracija rizika od intergranularne korozije za omotač od 1,2 mm 316 u sumpornoj kiselini je oko 15-25% na temperaturama od 60-80°C. Ispod 15% senzibilizirani omotač može živjeti godinama bez vidljivog napada. U koncentracijama iznad 25% kiselina može biti dovoljno oksidirajuća da zaustavi intergranularni napad, ali rupičastost tada postaje problem. Unutar kritičnih 15-25% opsega, senzibilizirani omotač može izgubiti 0,5-2,0 mm materijala svake godine duž granica zrna, probijajući zid od 1,2 mm u roku od nekoliko mjeseci. Stoga, za primjene s koncentracijama sumporne kiseline između 15% i 25% i temperaturama iznad 50°C, toplotno se preporučuje žarenje nakon zavara osim ako se ne koristi 316L.
Matrica zahtjeva za žarenje za zavarene omote 316
U tabeli ispod su navedene preporuke za žarenje nakon -zavara 1,2 mm 316 omotača za različite koncentracije sumporne kiseline, radne temperature i specifične 316 klase koje se koriste. Žarenje je zagrijavanje zavarenog sklopa na 1050°C u trajanju od 15 minuta, a zatim brzo hlađenje (gašenje vodom ili prisilni gas).
Koncentracija sumporne kiseline Radna temperatura Grade 316 Post-Potrebno je žarenje zavara? Alternativna preporuka
Manje od 10 posto bilo koje temperature 316 ili 316L Ne standardno zavarivanje OK
10 – 15% Ispod 60°C 316L Ne Preferirano 316L
10 – 15% Ispod 60°C 316 Ne, ali se preporučuje 316L Prihvatljivo bez žarenja
10 – 15% 60 – 90°C 316L Ne Monitor za napad 10 – 15% 60 – 90°C 316 Da Žarenje ili upotreba 316L 15 – 25% Ispod 50°C 316L Ne An 316L prihvatljivo 15 – 25% Da 15 – 25°C potrebno 15 – 25°C ispod 53 25% 50 – 80°C 316 ili 316L Da Žarenje obavezno za bilo koji stepen 15 – 25% Iznad 80°C Bilo koji 316 Da, plus razmotriti nadogradnju legure Visok rizik od napada; koristiti Alloy 20 25 – 40% Bilo koja temperatura Bilo koja 316 Nije primjenjivo Senzibilizacija nije primarni način kvara; pitting dominira
Više od 40 posto Bilo koja temperatura Bilo koja 316 Nije primenljivo Oksidirajuća kiselina; intergranularni napad je malo verovatan
Ako se koristi standard 316, potrebno je žarenje nakon -zavara za omotač od 1,2 mm 316 u opsegu kritične koncentracije od 15-25% na temperaturama preko 50°C. Sa 316L, žarenje je dodatna sigurnosna margina. Intergranularna korozija može prodrijeti kroz tanki zid za 3-12 mjeseci, što dovodi do odvajanja prirubnice ili curenja plašta, bez žarenja zone pričvršćenja zavarene prirubnice.
Praktična razmatranja žarenja cijevi sa tankim{0}}ima
Problemi u praksi nastaju sa žarenjem nakon -varenja 1,2 mm 316 omotača. Visoka temperatura od 1050°C može dovesti do oksidacije žice unutrašnjeg otpora ako sklop nije dobro zaštićen. Žarenje se mora obaviti u peći s kontroliranim okruženjem s argonom ili disociranim amonijakom kako bi se izbjegla oksidacija. Alternativno, zona zavara može se lokalno žariti indukcijskim grijanjem bez zagrijavanja cijelog grijača. MgO izolacija u grijačima se širi drugačije od čelika i može razbiti plašt, stoga nije moguće potpuno žarenje grijača koji su prethodno bili obloženi MgO izolacijom. Žarenje se mora obaviti nakon zavarivanja, ali prije zavarivanja, ili lokalizirano samo na području zavara. Inženjeri bi trebali specificirati da svaki zavar na 316 omotača za 15-25% sumporne kiseline treba biti praćen lokaliziranim indukcijskim žarenjem zone -zahvaćene toplinom. Žarena zona mora biti najmanje 10 mm sa obje strane zavara. Ispravno žarenje se može provjeriti pomoću feritnog metra ili podnošenjem uzorka zavarenog spoja za ASTM A262 Practice E testiranje. Snabdjevač koji ne može izvršiti naknadno-žarenje ili testiranje za verifikaciju ponude ne smije se koristiti za usluge sumporne kiseline u kritičnom rasponu koncentracija. Cijena jednog intergranularnog kvara korozije, koji je obično neočekivan i bez upozorenja, znatno je veći od cijene dobrog procesa žarenja. Za nove instalacije, odabir 316L, umjesto standardnog 316, eliminira potencijal preosjetljivosti za zidove od 1,2 mm u svim osim u najekstremnijim uvjetima i snažno se preporučuje za bilo koju upotrebu sumporne kiseline iznad 10% koncentracije.
