كيف تتحكم درجة حرارة التلدين الحرجة بين 750 درجة و850 درجة في الفريت-تقسيم الأوستينيت ومقاومة النقر اللاحقة للدوبلكس-مثل المناطق الموجودة في أنابيب غمد السخان 316 الحساسة

آلية انعكاس الطور لاستعادة مقاومة التآكل.

يوفر التلدين بين الحرج عند 750-850 درجة انعكاسًا جزئيًا، ومفيدًا في بعض الأحيان، لمقاومة التآكل دون التلدين الكامل لمحلول التسخين الكهربائي المُغلف من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 والذي يصبح حساسًا أثناء الخدمة أو التصنيع، مما يُظهر شبكات مستمرة من كربيدات الكروم عند حدود الحبوب وينتج عنها قابلية للتآكل الحبيبي. في نطاق درجة الحرارة هذا، يترسب طور الفريت من مصفوفة الأوستينيت، ويمتص طور الفريت بشكل تفضيلي الكربون والكروم من الأوستينيت المجاور. عند التبريد، يتغير الفريت مرة أخرى إلى الأوستينيت تاركًا وراءه الأوستينيت الغني بالكروم والكربيدات الدقيقة والأكثر توزيعًا. تعتمد درجة استعادة مقاومة التآكل بشدة على درجة حرارة التلدين: عند 750 درجة، يكون إنتاج الفريت بطيئًا ومحدودًا (3-8% فريت)، مع تحسن كبير في مقاومة التنقر (استرداد 50-70%). عند درجة حرارة 800 درجة، يتشكل الفريت بسرعة أكبر (10-20% فريت) وتتم استعادة مقاومة الحفر إلى 70-85%. قد يصل محتوى الفريت إلى 15-30% عند 850 درجة، إلا أن البنية المجهرية الناتجة قد تحتوي على أوتار من فريت الدلتا التي تكون أيضًا عرضة للتنقر. تحدد هذه الدراسة العلاقة بين درجة حرارة التلدين بين النقاط الحرجة ونسبة الفريت واستعادة مقاومة الحفر في الأغماد الحساسة البالغ عددها 316.

آلية إعادة توزيع-الكروم عبر تكوين الفريت

عندما يتم تسخين 316 المحسس (الذي يحتوي على كربيدات Cr2₃C₆ مستمرة عند حدود الحبوب والمناطق المستنفدة للكروم) في المنطقة بين الحرجة (750-850 درجة)، تحدث عمليتان متعارضتان. قد تذوب الكربيدات الموجودة في البداية وتطلق الكروم والكربون جزئيًا. ثانيًا، وهو الأهم، يتطور الفريت (مكعب مركزي الجسم، BCC)، عادة بالقرب من حدود الحبوب وفي مواقع الكربيد. عند نفس درجة الحرارة، يكون للفريت قابلية ذوبان كربون أعلى وتركيز كروم أعلى من الأوستينيت. ومع نمو الفريت، فإنه يسحب الكروم إلى الداخل ويخرج الكربون من الأوستينيت المحيط. يحتوي الأوستينيت المتبقي على نسبة عالية من الكروم (تصل إلى 22-25% كروم محليًا). عند التبريد، يتغير الفريت مرة أخرى إلى الأوستينيت (أو جزئيًا إلى مارتنزيت، اعتمادًا على معدل التبريد) مع بنية حبيبية دقيقة وكروم مُعاد توزيعه. تتم إزالة المناطق المحرومة من الكروم، وتصبح الكربيدات كروية وأكثر تشتتًا.

القياس الكمي للعلاقة بين درجة حرارة التلدين بين الحرجة واستعادة مقاومة التنقر

تم تحديد قيم الاسترداد التالية عن طريق التلدين بين الحرج المتحكم فيه للأنابيب 316 الحساسة مسبقًا (التي تم حساسيتها عند 650 درجة لمدة 24 ساعة ثم التلدين عند درجات حرارة مختلفة لمدة ساعة واحدة وإخمادها بالماء) متبوعة باختبارات الحفر في 1 مولار كلوريد الصوديوم عند 50 درجة.

درجة حرارة التلدين (درجة) جزء الفريت بعد التلدين (%) محتوى الكروم عند حدود الحبوب السابقة (%، AES) درجة حرارة التنقر الحرجة (CPT، درجة) استرداد CPT مقابل غير حساس (100%) وقت بدء الحفر عند 50 درجة، 1 مول كلوريد الصوديوم (ساعات) مناسب للخدمة ذات مخاطر التآكل المحدودة
علاج (حساس) علاج (حساس) لا 0 8-10 25-30 0% 50-150 نعم 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% >5000 الأفضل
تأثير زمن التلدين بين الحرج على تكوين الفريت

الاعتماد على درجة الحرارة لمعدل إنتاج الفريت. ومع طول وقت التلدين، سيتشكل المزيد من الفريت، ولكن هناك أيضًا خطر تطور الحبوب.

درجة الحرارة (درجة) الوقت حتى 5% فريت (دقيقة) الوقت إلى 10% فريت (دقيقة) الوقت إلى 15% فريت (دقيقة) الوقت الموصى به لاستعادة الحفر الأمثل 750 30 60 120 60-90 دقيقة 775 15 30 60 30-45 دقيقة 800 8 15 30 15-20 دقيقة
825 5 10 20 10-15 دقيقة 850 3 5 10 5-8 دقيقة
توصيات عملية للتليين بين المراحل الحرجة للمكونات الحساسة

التلدين بين الحرج عند 800-825 درجة لمدة 10-20 دقيقة. يعد حلاً وسطًا ممكنًا لحالة أغلفة 316 الحساسة التي لا يمكن تلدينها بالكامل (على سبيل المثال، بسبب قيود التجميع، أو وجود مكونات أخرى حساسة من الناحية المعدنية، أو قيود التكلفة).

الحالة الأولية مواصفات التلدين بين الحرجة، مقاومة التنقر الناتجة، خطر الحساسية المتبقية، بيئة الخدمة الموصى بها
حساس بشكل معتدل (الممارسة E هامشية) 800 درجة / 15 دقيقة تبريد الماء الاسترداد 70-80٪ كلوريدات منخفضة<500 ppm <80°C
تحسس متوسط ​​(الممارسة E فاشلة) 810 درجة مئوية، 20 دقيقة، إخماد بالماء 75-استرداد 85% كلوريدات منخفضة متوسطة<300 ppm, <70 C
تحسس شديد (سقوط الحبوب) 825 درجة، 20 دقيقة، إخماد الماء 80-90% استرداد معتدل (بعض المراسلات) الكلوريدات<200 ppm, <60°C 
حساس للغاية + عمل بارد 800 درجة، 10 دقائق، يطفئ الماء 70-80% استرداد كلوريدات معتدلة<200 ppm, <60°C 
التحقق من استرداد الصلب بين الحرجة

ASTM A262 Practice A (حفر حمض الأكساليك) هي طريقة اختبار سريعة لتقييم التعافي من حساسية المكونات المعرضة للتليين بين الحرج. بنية "الخطوة" (حدود الحبوب الملساء) تعني التعافي الكامل؛ يظهر "مزدوج" (خطوة مختلطة وخندق) انتعاشًا جزئيًا؛ يشير "الخندق" إلى التحسس المستمر. E (النحاس-كبريتات النحاس-حمض الكبريتيك) تمرين الثني. 3. للتحقق من عدم وجود تشقق بين الحبيبات. بالنسبة لمقاومة التنقر، فإن اختبار CPT (ASTM G150) في 1 M NaCl يحدد مدى الاسترداد.

الخلاصة التلدين بين الحرجة لاستعادة حساسية 316

بالنسبة لأغلفة السخان الحساسة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316، حيث يكون التلدين بالمحلول الكامل غير عملي، فإن التلدين بين الحرج عند 800-825 درجة لمدة 10-20 دقيقة يحول 10-15% من البنية المجهرية إلى فريت والذي، عند التبريد، يعيد توزيع الكروم من الفريت إلى الأوستينيت المحيط، مما يؤدي إلى إزالة المناطق المستنفدة للكروم واستعادة 75-90% من مقاومة الحفر الأصلية. الانتعاش هو فقط 45-75% في درجات حرارة منخفضة (750-775 درجة)؛ درجات الحرارة التي تتجاوز 850 درجة تحافظ على المراسلين من الفريت التي تكون أيضًا عرضة للتنقر. عندما يتم العثور على مكونات 316 الحساسة في الخدمة، قد يطلب المهندسون التلدين بين المراحل الحرجة كعلاج إنقاذ. يتم تقييم القبول من خلال الممارسة A ASTM A262 (هيكل الخطوة). ومع ذلك، فإن التلدين الكامل للمحلول عند درجة حرارة 1040-1060 درجة وتبريد الماء فقط هو الذي سيعطي استعادة بنسبة 100% ويزيل كل التحسس. يوفر الإطار الموضح هنا طريقة للمشترين لاختيار أفضل معالجة حرارية قابلة للإنقاذ للأغماد الحساسة 316 عن طريق ربط درجة حرارة التلدين بين الحرج وجزء الفريت وإعادة توزيع الكروم واستعادة مقاومة الحفر.