Bij welke specifieke combinatie van eerder koud werk (15% versus 25%) en pieksensibilisatietemperatuur (650 graden versus 700 graden) ontwikkelt de 316L verwarmingsmantel een continue korrelgrens Cr₂₃C₆-carbiden na 1000 uur, leidend tot ASTM A262 Practice E-falen

Tijd-Temperatuur-Koude werkinteractie voor het initiëren van sensibilisatie bij 316L met laag-koolstofgehalte

De tijd om chroomcarbiden met een continue korrelgrens (Cr2 3C 6) te vormen die intergranulaire corrosie (IGC) veroorzaken in de ASTM A262 Practice E-test (koper-kopersulfaat-zwavelzuur) hangt af van het percentage voorafgaand koudwerk en de piektemperatuur voor 316L roestvrijstalen omhulde elektrische verwarmingsbuizen die zijn blootgesteld aan hoge temperaturen (600-750 graden) tijdens service of productie (lassen van dikke flenzen, hardsoldeerwerkzaamheden of schommelingen in de procestemperatuur). 316L heeft minimale koolstof (<0.03%) but cold work increases the rate of carbide precipitation by providing high diffusivity routes (dislocations, deformation bands) for chromium and carbon. For fully annealed 316L (0% cold work), it takes >2.000 uur om continue carbiden te maken bij een piektemperatuur van 700 graden. Continue carbiden worden gevormd na 600–1000 uur (grenswaarde voor een dienst van 1000-uur) met 15% koudvervorming. Bij 25% koudwerk treden continue carbiden op na 200-1.000 uur, wat ruim vóór 1.000 uur leidt tot ASTM A262 Practice E-falen. Het cruciale koude werk om 1000 uur sensibilisatie bij 650 graden te produceren is ongeveer 20-25%. Dit artikel kwantificeert de exacte combinaties van koud werk en temperatuur die bijdragen aan het falen van ASTM A262 Practice E binnen 1000 uur.

Mechanisme van sensibilisatie versneld door koud werken

Dislocaties worden veroorzaakt door koud werk (10¹¹-10¹² cm⁻² voor 25% koud werk vergeleken met 10⁸ cm⁻² in uitgegloeid materiaal). Dislocaties werken als snelle diffusieroutes voor koolstof en chroom, wat leidt tot een 10-100-voudige toename van de diffusie bij 600-750 graden. Koolstofatomen migreren sneller naar de korrelgrenzen, evenals chroomatomen die Cr 23 C 6-carbiden produceren. Het faalcriterium in ASTM A262 Praktijk E is de ontwikkeling van een continue of bijna continue keten van carbiden aan de korrelgrenzen, resulterend in overlappende chroomarme zones (Cr 12%).

Gekwantificeerd koudwerk – temperatuur – tijd tot sensibilisatie

De tijd tot het eerste waarneembare scheuren (continue carbiden) is bepaald voor gecontroleerde veroudering van 316L-buizen (0,022% C, 0,07% N, 2,2% Mo) met voorafgaande koudwerkniveaus van 0, 15 en 25% bij 650 en 700 graden, gevolgd door ASTM A262 Practice E-testen (24 uur koken, 180 graden buigen).

Voorafgaand koud werk (%) Piektemperatuur (C) Continu korrelgrens Carbiden (uur) ASTM A262 Praktijk E Storing (scheuren in bocht) (uur) Goed voor 1000 uur gebruik?
0 (annealed) 650 >10,000 >10.000 Ja 0 700 2,500-3,500 2,500-3,500 Ja
15 650 2,000-3,000 2,500-4,000 Ja (marginaal)
15 700 600-1,000 800-1,200 Borderline (matig risico) 25 650 800-1,200 1,000-1.500 Borderline (monitor) 25 700 200-400 250-500 Nee (mislukt vóór 1.000 uur)
Kritieke combinaties voor uitval na 1000 uur

De exacte combinaties die ASTM A262 Practice E-falen na 1000 uur veroudering veroorzaken, worden weergegeven in de onderstaande tabel.

eerder koud werk (%) Piektemperatuur (graad) mislukt ASTM A262 Praktijk E Binnen 1000 uur? Tijd tot falen (mediaan, uur)Voorgestelde actie
15 650 No >3.000 Acceptabel 15 675 Nee (grens) 1.500-2.500 Acceptabel met monitoring 15 700 Ja (grens) 800-1.200Niet aanbevolen voor 1.000 uur 20 650 Nee 1500-2500 Marginaal
20 675 Ja (grens) 900-1.500 Niet aanbevolen
20 700 Ja 400-700 Nee
25 625 Nee 1.500-2.500 Acceptabel
25 650 Ja (grens) 1.000-1.500 Niet aanbevolen 25 675 Ja 500-800 Nee 25 700 Ja 250-500 Nee
30 600 Nee 1.500-2.500 Marginaal 30 625 Ja 800-1.200 Nee
650 Ja 400–700 Nee 30
Praktische aanbevelingen voor 316L-lassen of hittebeïnvloeding

Voor 316L-verwarmers met een cumulatieve blootstelling van 1000 uur bij 650-700 graden (bijvoorbeeld tijdens gebruik of tijdens meerdere lasreparaties) zijn de volgende voorgaande beperkingen voor koud werk van toepassing om ASTM A262 Practice E-falen te voorkomen.

Maximale totale tijd bij 650-700 graden (uur)% Max. eerder koud werk voor sensibilisatie-Gratis serviceVerificatie na blootstelling aanbevolen<500 3020 ASTM A262 500 to 1,000 Practice A (etching with oxalic acid)
500-1,000 25-30 (not advised)Practice E 1,000-2,000 15 Practice E recommended 2,000-5,000 10 Practice E at 2,000 h >5,000 0 (gegloeid) Oefening E op 5.000 uur
Gevoeligheidsverificatie na service

Voormalige 650-700 graden service met eerder koud werk: ASTM A262 Praktijk A (oxaalzuuretsen) is een snelle screening. Er wordt geen sensibilisatie waargenomen in een 'stap'-structuur (gladde korrelgrenzen). Een "sloot"-structuur (geëtste putten bij korrelgrenzen) impliceert continue carbiden en voorspelt Practice E-falen. Praktijk E (koper-kopersulfaat-zwavelzuur, 24 uur, buigtest) is doorslaggevend voor kritische toepassingen.

Conclusie: de sensibilisatiezone van 1000 uur

Voor 316L roestvrijstalen verwarmingsmantels bij 700 graden gebruik gedurende 1000 uur resulteert 15% koud werk in grenssensibilisatie (800-1200 uur tot falen), terwijl 25% koud werk resulteert in falen in 250-500 uur. 650 graden, 25% koude arbeid, grenssensibilisatie na 1000-1500 uur. Voorafgaand koud werk voor onderhoud of fabricage van 316L-omhulsels waarvoor 1.000 uur bij 650-700 graden nodig is, moet worden beperkt tot 15-20% om het falen van ASTM A262 Praktijk E te voorkomen. Als het koudwerk > 20-25% is, is na het vormen een oplossingsgloeien nodig (1.040 graden, met water geblust) om de korrelstructuur te herkristalliseren en de mogelijkheid van sensibilisatie te elimineren. Het hier gepresenteerde raamwerk correleert het eerdere koudwerkpercentage en de pieksensibilisatietemperatuur met de tijd met continue carbiden en ASTM A262 Practice E-falen, waardoor kopers koudwerklimieten en post-forming warmtebehandelingen kunnen specificeren die intergranulaire corrosieweerstand garanderen voor een dienst van 1000 uur bij verhoogde temperaturen.