ปรากฏการณ์-การแก่ชราที่มากเกินไปในเหล็กกล้าคาร์บอน 316L ต่ำ-
สำหรับท่อความร้อนไฟฟ้าหุ้มด้วยสเตนเลสสตีล 316L ที่ทำงานที่ 650 องศาเป็นระยะเวลานาน (5,000-10,000 ชั่วโมง)-เช่น ในการให้บริการเตาอุตสาหกรรมระยะยาว- การรองรับเครื่องทำความร้อนยิ่งยวด หรือเครื่องทำความร้อนในกระบวนการทางเคมี- การตกตะกอนของโครเมียมคาร์ไบด์ (M₂₃C₆) ที่ขอบเขตของเกรนในขั้นต้นจะทำให้เกิดอาการแพ้ (ความไวต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรน) อย่างไรก็ตาม เมื่อมีอายุมากขึ้นอย่างต่อเนื่องจนเลยช่วงเวลาวิกฤต คาร์ไบด์จะหยาบและโครเมียมจะกระจายกลับเข้าไปในโซนที่หมดสภาพ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "การแก่เกิน- หรือ "การเสื่อมสภาพ" ระยะเวลาที่จะเกิน-อายุขึ้นอยู่กับเปอร์เซ็นต์งานเย็นก่อนหน้า ที่ 12% ก่อนการทำงานเย็น ภาวะภูมิไวจะเกิดขึ้นที่ 500-1,000 ชั่วโมง แต่ภาวะภูมิไวเกิน (ASTM A262 Practice E pass) จะเกิดขึ้นที่ 5,000-8,000 ชั่วโมง ที่ 18% ก่อนงานเย็น อาการภูมิแพ้จะเกิดขึ้นเร็วขึ้น (200-500 ชั่วโมง) แต่อาการภูมิแพ้จะเกิดขึ้นเร็วกว่านั้น (3,000-5,000 ชั่วโมง) ที่ 5,000 ชั่วโมง วัสดุงานเย็น 12% ยังคงไวต่อความรู้สึก (ล้มเหลว) ในขณะที่วัสดุงานเย็น 18% อาจมีอายุเกินและผ่านไปแล้ว เมื่อครบ 10,000 ชั่วโมง ทั้งคู่อาจจะผ่านไปแล้ว บทความนี้จะระบุปริมาณของการรวมเวลาการเสื่อมสภาพของงานเย็นโดยเฉพาะ โดยที่อายุที่มากเกินไปจะช่วยฟื้นฟูความต้านทานการกัดกร่อนตามขอบเกรน
กลไกของการกลับตัวของการแพ้ (การสูงวัย-)
ในระหว่างการทำให้เกิดอาการแพ้ คาร์ไบด์ M₂₃C₆ ที่ละเอียดและเว้นระยะอย่างใกล้ชิดจะตกตะกอนที่ขอบเขตของเกรน ทำให้เกิดโซนที่ทับซ้อนกันของโครเมียม-หมดสิ้น ด้วยการยืดอายุที่ 650 องศา จะเกิดกระบวนการ 3 กระบวนการ ประการแรก คาร์ไบด์หยาบ (Ostwald ทำให้สุก) จะเป็นการเพิ่มระยะห่างระหว่างอนุภาค ประการที่สอง โครเมียมกระจายจากเมทริกซ์กลับเข้าไปในโซนที่หมดลง ประการที่สาม เมื่อโซนที่ใช้หมดไม่ทับซ้อนกันอีกต่อไป (ระยะห่างของคาร์ไบด์เกิน 2× ความกว้างของการสูญเสียที่ประมาณ 100-200 นาโนเมตร) ขอบเขตของเกรนจะทนทานต่อการโจมตีตามขอบเกรนใน ASTM A262 Practice E
ความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างงานเย็น ระยะเวลาการแก่ และสถานะการแพ้
อายุที่ควบคุมได้ของท่อ 316L (0.022% C, 2.2% Mo, 0.07% N) ด้วยงานเย็นก่อนหน้าที่ 12% และ 18% ที่ 650 องศา ตามด้วยการทดสอบ ASTM A262 Practice E (เดือด 24- ชั่วโมง งอ 180 องศา ตรวจรอยแตกร้าว 10 เท่า) ได้กำหนดลำดับเวลาการลดความไวต่ออาการแพ้-ลดความไวดังต่อไปนี้
| งานเย็นก่อน (%) | Aging Time ที่ 650 องศา (ชั่วโมง) | M₂₃C₆ ระยะห่างของคาร์ไบด์ (นาโนเมตร) | โครเมียมที่ขอบเกรนขั้นต่ำ (wt%) | ผลการปฏิบัติ ASTM A262 E | สถานะการแพ้ | แนะนำสำหรับบริการที่ต้องการความต้านทาน IGC |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 12 | 0 | N/A | 18 | ผ่าน | ไม่รู้สึกตัว | ใช่ |
| 12 | 100 | ไม่สามารถวัดผลได้ | 17 | ผ่าน | ไม่รู้สึกตัว | ใช่ |
| 12 | 200 | 50-80 | 12-14 | ชายขอบ | อาการแพ้ในช่วงต้น | ยอมรับได้ |
| 12 | 500 | 40-60 | 8-11 | ล้มเหลว (รอยแตก) | ไวต่อความรู้สึก | เลขที่ |
| 12 | 1,000 | 50-70 | 8-10 | ล้มเหลว | ไวต่อความรู้สึก | เลขที่ |
| 12 | 2,500 | 80-120 | 10-12 | ล้มเหลว (เล็กน้อย) | ไวต่อความรู้สึก | เลขที่ |
| 12 | 5,000 | 120-180 | 12-14 | ล้มเหลว (เส้นเขตแดน) | อายุเกิน-โดยเริ่มต้น | ไม่แนะนำ |
| 12 | 7,500 | 150-200 | 14-16 | ชายขอบ | การกู้คืนบางส่วน | ยอมรับได้ด้วยการติดตาม |
| 12 | 10,000 | 180-250 | 16-17 | ผ่าน | หมดความรู้สึก | ใช่ |
| 12 | 15,000 | 200-300 | 17-18 | ผ่าน | หมดความรู้สึกโดยสิ้นเชิง | ใช่ |
| 18 | 0 | N/A | 18 | ผ่าน | ไม่รู้สึกตัว | ใช่ |
| 18 | 100 | 40-60 | 12-14 | ชายขอบ | อาการแพ้ในช่วงต้น | ยอมรับได้ |
| 18 | 200 | 40-50 | 8-11 | ล้มเหลว | ไวต่อความรู้สึก | เลขที่ |
| 18 | 500 | 50-70 | 8-10 | ล้มเหลว | ไวต่อความรู้สึก | เลขที่ |
| 18 | 1,000 | 70-100 | 10-12 | ล้มเหลว (เล็กน้อย) | อ่อนไหว (อ่อนแอ) | เลขที่ |
| 18 | 2,500 | 100-150 | 12-14 | ชายขอบ | อายุเกิน-โดยเริ่มต้น | ยอมรับได้ |
| 18 | 5,000 | 150-200 | 14-16 | ผ่าน | หมดความรู้สึก | ใช่ |
| 18 | 7,500 | 180-250 | 16-17 | ผ่าน | หมดความรู้สึก | ใช่ |
| 18 | 10,000 | 200-300 | 17-18 | ผ่าน | หมดความรู้สึกโดยสิ้นเชิง | ใช่ |
การรวมกันที่สำคัญสำหรับสถานะ ASTM A262 Practice E ณ จุดเวลาที่กำหนด
ตารางด้านล่างแสดงสถานะการแพ้ที่ 5,000 ชั่วโมงและ 10,000 ชั่วโมงสำหรับ 12% และ 18% ก่อนงานเย็น
| งานเย็นก่อน (%) | Aging Time ที่ 650 องศา (ชั่วโมง) | ผลการปฏิบัติ ASTM A262 E | องค์ประกอบที่สำคัญ | การดำเนินการที่แนะนำ |
|---|---|---|---|---|
| 12 | 5,000 | ล้มเหลว (เส้นเขตแดน) | ระยะห่างของคาร์ไบด์ 120-180 นาโนเมตร, Cr 12-14% | ไม่แนะนำสำหรับบริการที่มีความละเอียดอ่อนของ IGC- |
| 12 | 10,000 | ผ่าน | ระยะห่างของคาร์ไบด์ 180-250 นาโนเมตร, Cr 16-17% | เป็นที่ยอมรับสำหรับบริการ IGC |
| 18 | 5,000 | ผ่าน | ระยะห่างของคาร์ไบด์ 150-200 นาโนเมตร Cr 14-16% | ยอมรับได้ |
| 18 | 10,000 | ผ่าน | ระยะห่างของคาร์ไบด์ 200-300 นาโนเมตร Cr 17-18% | ยอมรับได้ (ลดความรู้สึกอย่างเต็มที่) |
คำแนะนำที่เป็นประโยชน์สำหรับบริการ-ระยะยาว 650 องศา
สำหรับเครื่องทำความร้อนแบบมีเปลือก 316L ที่มีไว้สำหรับการบริการ 650 องศา ซึ่งอาจจำเป็นต้องมีความต้านทานการกัดกร่อนตามขอบเกรนหลังจากการสัมผัส (เช่น สำหรับวงจรการทำความสะอาดด้วยกรดออกซิไดซ์) การผสมผสานระหว่างการทำงานเย็นและเวลาบริการก่อนหน้าต่อไปนี้ทำให้แน่ใจได้ว่าสถานะผ่าน ASTM A262 Practice E
| อายุการใช้งานที่ต้องการที่ 650 องศา (ชั่วโมง) | สถานะ ASTM A262 Practice E ที่จำเป็นหลังการบริการ | แนะนำงานเย็นก่อน (%) | กรอบเวลาการแพ้ที่คาดหวัง (ชั่วโมง) | หมายเหตุ |
|---|---|---|---|---|
| 3,000 | ผ่าน | <5 | ไม่มีอาการแพ้ | ใช้ท่ออบอ่อน |
| 5,000 | ผ่าน | 18 (หรือสูงกว่า) | 200-2,500 | อายุเกิน-ภายใน 5,000 ชั่วโมง |
| 5,000 | ผ่าน | 12 | เป็นไปไม่ได้ (ยังคงไวต่อความรู้สึก) | หลีกเลี่ยงงานเย็น 12% |
| 8,000 | ผ่าน | 12 | 500-7,000 | กำไรขั้นต้นที่ 8,000h |
| 10,000 | ผ่าน | 12 | 500-8,000 | ปลอดภัยที่ 10,000 ชม |
| 10,000 | ผ่าน | 18 | 200-3,000 | ปลอดภัยที่ 10,000 ชม |
การตรวจสอบอายุที่มากเกินไปและการลดความไว
สำหรับเครื่องทำความร้อนที่ทำงานที่ 650 องศา ASTM A262 Practice A (กัดกรดออกซาลิก) จะให้การประเมินอย่างรวดเร็ว โครงสร้าง "ขั้นบันได" (ขอบเขตของเกรนเรียบ) บ่งชี้ถึงภาวะขาดความไว โครงสร้าง "คูน้ำ" (ร่องลึกที่สลักไว้) บ่งบอกถึงอาการแพ้ แบบฝึกหัด E (การทดสอบการโค้งงอ) ถือเป็นขั้นตอนสุดท้ายในการยืนยันการต้านทาน IGC
สรุป: การใช้งานเย็นก่อนหน้าเพื่อควบคุม-ระยะเวลาการเสื่อมสภาพ
สำหรับปลอกเครื่องทำความร้อนสแตนเลส 316L ที่ 650 องศา 12% ก่อนงานเย็นจะสร้างช่วงการแพ้จาก 500 ถึง 7,000-8,000 ชั่วโมง โดยการลดความไวจะเกิดขึ้นที่ประมาณ 10,000 ชั่วโมง ที่ 18% ก่อนงานเย็น อาการภูมิแพ้จะเกิดขึ้นในช่วง 200 ถึง 2,500 ชั่วโมง และอาการภูมิแพ้จะเกิดขึ้นที่ประมาณ 5,000 ชั่วโมง วิศวกรที่ระบุปลอก 316L สำหรับการบริการ 5,000 ชั่วโมงที่ 650 องศา ต้องเลือกงานเย็น 18% (หรือสูงกว่า) เพื่อให้แน่ใจว่า ASTM A262 Practice E ผ่านสถานะหลังการบริการ หรือใช้ท่ออบอ่อนเต็มที่ (<5% cold work) which never sensitizes. For 10,000-hour service, both 12% and 18% cold work produce desensitized, passable material. By linking prior cold work and aging time at 650°C to the transition from sensitization to desensitization, the framework presented here enables buyers to specify cold work percentages that optimize over-aging kinetics for long-term IGC resistance.
