Kako temperatura međukritičnog žarenja između 750 stepeni i 850 stepeni kontroliše feritnu-austenitnu particiju i kasniju otpornost na taloženje dupleks-područja u osjetljivoj cijevi 316 grijača omotača

Mehanizam reverzije faze za oporavak otpornosti na koroziju.

Interkritično žarenje na 750-850 stepeni pruža djelomičnu, a ponekad i korisnu reverziju otpornosti na koroziju bez žarenja u punoj otopini za električne grijaće cijevi od 316 obloženih nehrđajućim čelikom koje postaju senzibilizirane tokom servisa ili proizvodnje, pokazujući kontinuirane mreže hrom-karbida na granicama zrna i rezultirajuću intergranularnom korozijom. U ovom temperaturnom opsegu, feritna faza precipitira iz austenitne matrice, a feritna faza prvenstveno apsorbuje ugljenik i hrom iz susednog austenita. Prilikom hlađenja, ferit se ponovo mijenja u austenit ostavljajući iza sebe austenit bogat hromom i finije, raspoređenije karbide. Stepen obnavljanja otpornosti na koroziju uvelike zavisi od temperature žarenja: na 750 stepeni, proizvodnja ferita je spora i ograničena (3-8% ferita), sa značajnim poboljšanjem otpornosti na točenje (50-70% oporavak). Na 800 stepeni ferit se formira brže (10-20% ferita) i otpornost na točenje se vraća na 70-85%. Sadržaj ferita može biti i do 15-30% na 850 stepeni, međutim rezultujuća mikrostruktura može sadržavati stringere delta ferita koji su takođe podložni pitingu. Ova studija kvantifikuje odnos između međukritične temperature žarenja, frakcije ferita i oporavka otpornosti na taloženje u senzibiliziranim 316 omotačima.

Mehanizam re-distribucije hroma putem formiranja ferita

Kada se senzibilizirani 316 (koji ima kontinuirane Cr2₃C₆ karbide na granicama zrna i zonama osiromašenim hromom) zagrije u međukritično područje (750-850 stepeni), javljaju se dva konfliktna procesa. Postojeći karbidi se mogu rastvoriti u početku delimično oslobađajući hrom i ugljenik. Drugo, i što je još važnije, ferit (kubni centar s tijelom, BCC) nastaje i razvija se, obično blizu granica zrna i na karbidnim mjestima. Na istoj temperaturi ferit ima veću topljivost ugljika i veću koncentraciju kroma od austenita. Kako ferit raste, on uvlači hrom i izvlači ugljenik iz okolnog austenita. Rezidualni austenit je bogat kromom (lokalno do 22-25 % Cr). Prilikom hlađenja ferit se vraća nazad u austenit (ili djelomično u martenzit, ovisno o brzini hlađenja) s fino zrnatom strukturom i redistribuiranim hromom. Zone lišene hroma se uklanjaju, a karbidi postaju sferoidizirani i dispergirani.

Kvantifikacija odnosa između temperature međukritičnog žarenja i oporavka otpornosti na taloženje

Sljedeće vrijednosti oporavka su određene kontrolisanim međukritičnim žarenjem prethodno-senzibiliziranih cijevi 316 (senzibilizirane na 650 stepeni tokom 24 sata, a zatim žarene na različitim temperaturama 1 sat i ugašene vodom) nakon čega su uslijedili testovi pitting u 1 M NaCl na 50 stepeni.

Temperatura žarenja (stepen) Frakcija ferita nakon žarenja (%) Sadržaj hroma na bivšim granicama zrna (at%, AES) Kritična temperatura udubljenja (CPT, stepen) CPT oporavak naspram nesenzibilizovanog (100%) Vreme do inicijacije udubljenja na 50 stepeni, 1 M NaCl za ograničeni servis (sati) Suiro Ri.
Tretman (senzibiliziran) Tretman (osjetljiv) Ne 0 8-10 25-30 0% 50-150 Da 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 Najbolje
Utjecaj vremena međukritičnog žarenja na formiranje ferita

Temperaturna zavisnost brzine proizvodnje ferita. Sa dužim vremenom žarenja, formiraće se više ferita, ali postoji i rizik od razvoja zrna.

Temperatura (stepen) Vrijeme do 5% ferita (min) Vrijeme do 10% ferita (min)Vrijeme do 15% ferita (minuta) Preporučeno vrijeme za optimalni oporavak pitting 750 30 60 120 60-90 minuta 775 15 30 60 30-45 minuta 800 8 15 30 15-20 minuta
825 5 10 20 10-15 min 850 3 5 10 5-8 min
Praktične preporuke za međukritično žarenje osjetljivih komponenti

Interkritično žarenje na 800-825 stepeni u trajanju od 10-20 min. je izvodljiv kompromis za slučaj senzibiliziranih omotača 316 koji se ne mogu u potpunosti žariti otopinom (npr. zbog ograničenja montaže, prisutnosti drugih metalurški osjetljivih komponenti ili ograničenja troškova).

Početno stanje Međukritično žarenje Specifikacija Otpornost na točenje rezultirajući preostali rizik od senzibilizacije Preporučeno okruženje za servisiranje
Blaga senzibilizirana (praksa E marginalna) 800 stepeni /15 min gašenje vodom Oporavak 70-80% niskih hlorida<500 ppm <80°C
Umjereno osjetljiv (praksa E neuspješna) 810 C, 20 min, gašenje vodom 75-85% oporavak Nisko-umjereni hloridi<300 ppm, <70 C
Ozbiljna senzibilizacija (ispadanje zrna) 825 stepeni, 20 min, gašenje vodom 80-90% oporavka Umjereno (neki stringeri) hloridi<200 ppm, <60°C 
Jako senzibilizirano + hladno obrađeno 800 stepeni, 10 min, gašenje vodom 70-80% oporavak Umjereni hloridi<200 ppm, <60°C 
Interkritična provjera oporavka žarenjem

ASTM A262 Practice A (jetkanje oksalnom kiselinom) je brza metoda ispitivanja za procjenu oporavka od senzibilizacije komponenti podvrgnutih interkritičnom žarenju. 'stepena' struktura (glatke granice zrna) podrazumijeva potpuni oporavak; 'dual' (mješoviti korak i jarak) pokazuje djelomični oporavak; 'jarak' sugerira upornu senzibilizaciju. E (bakar-bakar sulfat-sumporna kiselina) praksa savijanja. 3. Za provjeru da intergranularne pukotine više nisu prisutne. Za otpornost na pitting, CPT testiranje (ASTM G150) u 1 M NaCl kvantifikuje oporavak.

Zaključak Međukritično žarenje za oporavak osjetljivih 316

Za senzibilizirane omote grijača od nehrđajućeg čelika 316, gdje je žarenje u punoj otopini nepraktično, međukritično žarenje na 800-825 stepeni u trajanju od 10-20 minuta pretvara 10-15% mikrostrukture u ferit koji, hlađenjem, redistribuira austenit hrom u okolni krom. zonama osiromašenim hromom i obnavljanjem 75-90% originalne otpornosti na točenje. Oporavak je samo 45-75% na nižim temperaturama (750-775 stepeni); temperature iznad 850 stepeni održavaju feritne stringere koji su takođe podložni pittingu. Kada se senzibilizirane 316 komponente pronađu u upotrebi, inženjeri mogu zatražiti međukritično žarenje kao terapiju spašavanja. Prihvatanje se procjenjuje prema ASTM A262 praksi A (struktura koraka). Ipak, samo kompletno žarenje rastvora na 1040-1060 stepeni i gašenje vodom će dati 100% oporavak i ukloniti svu senzibilizaciju. Okvir koji je ovdje opisan pruža način kupcima da odaberu najbolju termičku obradu za senzibilizirane 316 omote korelacijom međukritične temperature žarenja s frakcijom ferita, preraspodjelom hroma i povratom otpornosti na točenje.