كيف تتحكم نسبة العمل البارد السابقة من سحب الأنبوب لغمد السخان 316L في معدل إعادة البلورة ونمو الحبوب أثناء الخدمة عند 600 درجة

معلمة التطور المجهري لدرجة الحرارة العالية. الاحتفاظ بالقوة

تحدد النسبة المئوية للعمل البارد السابق من رسم الأنبوب معدل إعادة البلورة وتطور الحبوب اللاحق الذي يحدث أثناء التعرض لدرجة الحرارة العالية-لأنابيب التسخين الكهربائية المغلفة بالفولاذ المقاوم للصدأ 316L والتي تعمل عند 600 درجة، وهو الحد الأعلى للخدمة للاستخدام المستمر لهذه السبيكة. نظرًا لأن الأنبوب المسحوب -يقوم بتخزين الطاقة من تشوه البلاستيك (كثافة الخلع المقابلة لنسبة العمل البارد). تؤدي هذه الطاقة المخزنة إلى إعادة التبلور عند درجة 600: إنتاج حبيبات جديدة خالية من الإجهاد لتحل محل البنية المجهرية المشوهة. تنخفض فترة بدء إعادة التبلور بشكل كبير مع زيادة العمل البارد: عند العمل البارد بنسبة 10٪، تكون 1000-2000 ساعة؛ عند العمل البارد بنسبة 20%، لمدة 200-500 ساعة؛ عند العمل البارد بنسبة 30%، لمدة 50-150 ساعة. إعادة التبلور تؤدي إلى تكوين الحبوب. يؤدي ذلك إلى خشونة البنية المجهرية وتقليل قوة الزحف. 10، خدمة لمدة 000 ساعة عند 600 درجة، نطاق العمل البارد الأمثل هو 10-15% (التوازن: تأخير إعادة البلورة بما يكفي للبقاء على قيد الحياة لمدة 10000 ساعة ولكن ليس بالسرعة اللازمة لتكوين حبيبات خشنة). يقيم هذا البحث العلاقة بين العمل البارد السابق وحركية إعادة التبلور وتطور الحبوب وحياة الزحف عند 600 درجة.

آلية إعادة التبلور ونمو الحبوب في 316L المشغول على البارد

إعادة البلورة هي عملية محفزة حراريا. تتنوى الحبوب الجديدة في المواقع ذات كثافة الخلع العالية (حدود الحبوب، ونطاقات التشوه، والشوائب) وتتطور إلى مصفوفة مشوهة. تتناسب القوة الدافعة مع الطاقة المخزنة للعمل البارد، والتي تتناسب طردياً مع مربع إجهاد الجريان (حوالي خطي مع نسبة عمل بارد تصل إلى 30-40%). يؤدي العمل البارد إلى زيادة هائلة في معدل النواة. بعد اكتمال إعادة التبلور، يحدث توسع الحبوب عن طريق هجرة الحدود بسبب انخفاض المنطقة الحدودية للحبوب. تنمو الحبوب الكبيرة على حساب الحبوب الصغيرة (نضج أوستفالد). يوفر حجم الحبوب الناعم والثابت (ASTM 6-8) أفضل مقاومة للزحف عند 600 درجة مئوية. وقد تبين أن الحبيبات الناعمة جدًا (ASTM 10+) والحبيبات الخشنة (ASTM 3-5) تقصر عمر الزحف، عن طريق انزلاق حدود الحبوب، على التوالي.

العلاقة بين العمل البارد وزمن إعادة التبلور وحجم الحبوب عند درجة 600 .

تم استخدام التعتيق الحراري المتحكم فيه عند 600 درجة مع الفحص الميتالوغرافي الدوري لتحديد معدلات إعادة البلورة وتطور الحبوب في الأنابيب - المسحوبة على البارد 316L:

Previous Cold Work (%) Time to Recrystallise 50% at 600°C (hours) Recrystallised Grain Size After Completion (ASTM, µm) Time to Grain Growth to ASTM 5 (>70 µm, hours) Creep Rupture Life at 80 MPa, 600°C (hours) Recommended for 10,000 hour Service at 600°C 0 (annealed) N/A (no cold work) 8-9 (20-30 µm) initial >20,000 (مستقر) 2,500-3,500 نعم (إذا كان جيدًا بالفعل)
5 5,000-10,000 8-9 (20-30 ميكرومتر) 15,000-20,000 3,000-4,000 نعم
10 1,500-3,000 7-8 (25-35 ميكرومتر) 8,000-12,000 3,500-5,000 نعم (الأفضل)
12 1,000-2,000 7-8 (25-35 ميكرومتر) 6,000-9,000 3,500-5,000 نعم
15 500-1,000 6-7 (35-50 ميكرومتر) 4,000-7,000 3,000-4,500 مقبول
20 200-500 5-6 (50-70 ميكرومتر) 2,000-4,000 2,000-3,500 هامشي 25 100-200 4-5 (70-90 ميكرومتر) 1,000-2,000 1,500-2,500 غير مستحسن 30 50-150 3-4 (90-120 ميكرومتر) 500-1,500 1,000-2,000 غير مستحسن 35 30-80 3 (100-130 ميكرومتر) 300-800 800-1,500 لا 40 20-50 2-3 (120-150 ميكرومتر) 200-500 600-1,000 لا
تأثير حجم الحبوب الأولي على حركية إعادة التبلور

يعتمد معدل إعادة التبلور على حجم الحبوب الأولي قبل السحب على البارد. وبالتالي، كلما كانت المادة أدق، كلما تمت إعادة تبلورها- بشكل أسرع. هناك المزيد من مواقع النواة.

حجم الحبوب الأولي ASTM قبل رسم معدل إعادة البلورة النسبي (10% CW) في نفس العمل البارد 10000 ساعة من العمل البارد الحياة الموصى بها 10 (ناعم للغاية، 10 ميكرومتر) 1.5× (أسرع) 8% 8 (دقيق، 20 ميكرومتر) 1.0× (خط الأساس) 10%
6 (متوسط، 45 ميكرومتر) 0.7× (أبطأ) 12%
4 (خشن، 80 ميكرومتر) 0.4× (أبطأ بكثير) 15% توصيات عملية لإنتاج أنبوب السخان 316L

بالنسبة لأغلفة 316L لخدمة 600 درجة مع عمر تصميمي يصل إلى 10000 ساعة، يتم اقتراح معلمات العمل البارد التالية والمعالجة الحرارية قبل -الخدمة.

عمر الخدمة المطلوب (ساعات) 600 درجة العمل البارد المقترح قبل الخدمة (%) حجم الحبوب بعد ما قبل الخدمة - المعالجة الحرارية بعد 10000 ساعة عند 600 درجة (ASTM) العمر المتوقع للتمزق الزاحف (ساعات) 5، 000 15-20 لا شيء (كما هو مرسوم) 5-6 (50-70 ميكرومتر) 3,000-4,500 10,000 10-12 لا شيء (كما هو مرسوم) 6-7 (35-50 ميكرومتر) 3,500-5,000 10, 000 0-5 يصلب كامل + حبيبات دقيقة 7-8 (25-35 ميكرومتر) 3,000-4,500 20, 000 10 يصلب التثبيت (850 درجة) ، 2 ساعة) 7 (30-40 ميكرومتر) 5,000-7,000 20,000 + مقاومة التآكل 0 يصلب المحلول الكامل + التثبيت 7-8 4,000-6,000
التحقق من الدولة من إعادة البلورة

يتم تقديم إجراءين للتحقق للمشترين الذين يحتاجون إلى قدر معين من الاستقرار الهيكلي. الأول هو اختبار الصلابة. تبلغ صلابة-المرسوم 316L 180-320 فولت اعتمادًا على العمل البارد. تؤدي إعادة التبلور إلى انخفاض الصلابة إلى 140-160 فولت (ناعمة تمامًا). إذا كانت الصلابة بعد 1000 ساعة عند 600 درجة أعلى من 200 فولت، فإن إعادة التبلور لم تتم بعد. والثاني هو فحص المعادن بعد النقش (glyceregia أو حمض الأكساليك كهربائيا). يشير تكوين هياكل "القلادة" (صفوف من الحبوب الجديدة الدقيقة على طول حدود الحبوب السابقة) إلى بداية إعادة التبلور.

الاستنتاج: تحسين العمل البارد لعمر خدمة يصل إلى 600 درجة

تتأثر حركية إعادة البلورة وتطور الحبوب اللاحق لأغلفة سخان الفولاذ المقاوم للصدأ 316L عند 600 درجة بنسبة العمل البارد السابقة. يتم الحصول على إعادة البلورة بعد العمل على البارد لمدة 10-12% و1,500-3,000 ساعة، مما ينتج عنه بنية حبيبية معاد بلورتها بدقة (ASTM 7-8) تحافظ على قوة زحف جيدة لمدة 10,000+ ساعة. يؤدي العمل البارد العالي (20-30%) إلى إعادة التبلور السريع (200-500 ساعة) والحبيبات الخشنة (ASTM 4-5) التي تقلل من عمر الزحف بنسبة 40-60%. تمت بالفعل إعادة بلور البنية المجهرية واستقرارها عند أقل من 5٪ من العمل البارد (مُلدن) ولكن قلة تصلب العمل تقلل من قوة التشكيل. بالنسبة للخدمة لمدة 10000 ساعة عند 600 درجة، يمكن للمهندسين الذين يحددون أغلفة 316L أن يتوقعوا 10-15% من العمل البارد من سحب الأنبوب. بعد الرسم، يتم استخدام المعالجة الحرارية التثبيتية (850 درجة، ساعتين) لتحسين البنية المجهرية لتحقيق استقرار حجم الحبوب على المدى الطويل للخدمة التي تزيد عن 10000 ساعة. يسمح الإطار المقترح هنا للمشترين بتحديد تخفيضات الرسم التي تزيد من عمر الزحف إلى الحد الأقصى من خلال تطور البنية الدقيقة المتحكم فيه عن طريق ربط العمل البارد % بحركية إعادة البلورة وتطور الحبوب عند 600 درجة.