Esant kokiai konkrečiam sieros rūgšties koncentracijos slenksčiui, 1,2 milimetro 316 nerūdijančio plieno apvalkalui reikia po{2}}suvirinimo, kad būtų išvengta tarpkristalinės korozijos elektriniuose panardinamuosiuose šildytuvuose?

Montavimo flanšų ir jungiamųjų detalių tvirtinimą prie 316 nerūdijančio plieno apvalkalo turi suvirinti gamybos inžinieriai ir kokybės užtikrinimo personalas, atsakingas už elektrinius panardinamuosius šildytuvus, naudojamus sieros rūgšties paslaugoms. Suvirinant susidaro šiluma, kuri gali sukelti jautrumą, chromo karbidų susidarymas prie grūdelių ribos karščiui -paveiktoje zonoje. 316 praranda atsparumą korozijai ir tampa jautri tarpkristalinei korozijai, kuri pirmiausia pažeidžia grūdelių ribas, todėl greitai prarandama medžiaga ir gali sugesti šildytuvas. Apvalkalo sienelės storis reguliuoja aušinimo greitį po suvirinimo ir būtinybę atkaitinti po suvirinimo. Šiame darbe nustatėme sieros rūgšties koncentracijos slenkstį, reikalaujantį po-suvirinimo atkaitinimo, kad būtų išvengta tarpgranulinės korozijos poveikio 1,2 mm 316 apvalkale.

Jautrinimas ir tarpkristalinės korozijos mechanizmas 316 m
Kai 316 nerūdijantis plienas kaitinamas 450–850 laipsnių temperatūroje (jautrinimo diapazonas), chromo karbidai linkę nusodinti ties grūdelių ribomis. Dėl šių kritulių regionuose, esančiuose netoli grūdelių ribų, trūksta chromo ir todėl trūksta 12% chromo, reikalingo pasyviajai plėvelei gaminti. Korozinėje aplinkoje šios chromo išeikvojimo zonos pirmiausia yra korozijos, todėl pažeidžiamos grūdelių ribos ir galiausiai pašalinama medžiaga. Plonasienių 1,2 mm storio apvalkalų aušinimo greitis po suvirinimo yra greitas, nes šiluminė masė yra minimali, todėl šiluma greitai išsisklaido. Plona sienelė nuo suvirinimo temperatūros atvės iki žemesnės nei 450 laipsnių per kelias sekundes ir praleidžia mažai laiko jautrinimo diapazone. Storų -sienelių apvalkalų (daugiau nei 3 mm) aušinimo greitis yra lėtesnis, todėl padidėja įjautrinimo pavojus. Tačiau 1,2 mm sienelės aušinimo greitis paprastai yra pakankamai greitas, kad būtų išvengta įjautrinimo įprastomis dujinio volframo lankinio suvirinimo sąlygomis. Svarbiausia yra ne tik sienelės storis, bet ir anglies kiekis 316 medžiagoje. Mažai anglies dioksido kiekis 316L (maks. 0,03 % C) yra ypač atsparus įjautrinimui, nepriklausomai nuo sienelės storio. Standartinis 316 (maks. 0,08 % anglies) gali būti įjautrintas, jei aušinamas per lėtai.

Kritinė sieros rūgšties koncentracija jautrumui nustatyti
The intergranular corrosion of sensitised 316 is especially severe at certain concentrations of sulphuric acid. The Strauss test (ASTM A262 Practice E) is a test for sensitisation using boiling 16% sulphuric acid with copper sulphate. The most susceptible concentration of sulphuric acid to intergranular assault in service is between 10 and 40% at temperatures over 50°C. Below 10 % the acid is not active enough to target grain boundaries preferentially. Above 40% acid it becomes oxidising and repassivates the surface obscuring sensitisation. 1.2 mm 316 sheath in sulphuric acid. For 60-80°C the concentration threshold for the risk of intergranular corrosion is around 15-25%. A sensitised sheath may live for years without obvious attack below 15 per cent. At >25% rūgšties, rūgšties polinkis oksiduotis gali užkirsti kelią tarpgranuliniam atakai, tačiau duobės kelia nerimą. Jautrintas apvalkalas, esantis kritiniame 15-25 % diapazone, gali prarasti medžiagą 0,5–2,0 mm per metus greičiu išilgai grūdelių ribų ir per kelis mėnesius pramušti 1,2 mm sienelę. Taigi, kai sieros rūgšties koncentracija yra nuo 15% iki 25%, esant aukštesnei nei 50 laipsnių temperatūrai, primygtinai rekomenduojamas atkaitinimas po suvirinimo, nebent medžiaga yra 316 l.

Suvirintų 316 apvalkalų atkaitinimo reikalavimų matrica
Toliau pateiktoje lentelėje pateiktos rekomendacijos, kaip po-suvirinimo siūlės atkaitinti 1,2 mm 316 apvalkalus, atsižvelgiant į sieros rūgšties koncentraciją, darbo temperatūrą ir konkrečią naudojamą 316 klasę. Suvirinimo agregatas kaitinamas iki 1050 laipsnių temperatūros 15 minučių ir greitai atšaldomas (vandens gesinimas arba priverstinės dujos).

Reikia sieros rūgšties koncentracijos darbinės temperatūros 316 laipsnio atkaitinimo po suvirinimo? Alternatyvi rekomendacija
Mažiau nei 10 procentų 316 arba 316 l temperatūros Standartinis suvirinimas neleidžiamas
10–15 % Žemiau 60 laipsnių 316L Nėra pageidaujamo 316L
10 – 15% <60°C 316No, however 316L recommended Good without annealing
10 – 15 % 60 – 90 laipsniai 316L Nėra Atsargiai prieš užpuolimą
10 – 15 % 60 – 90 laipsnių 316 Taip Atkaitinti arba naudoti 316L 15 – 25 %Mažiau 50oC 316L Nepriimtina 316L 15 – 25 %11.2.2.1.2 lentelė. 316 ir 316L SS sudėtis ir taikymas aukštesnėje temperatūroje Bet kokia temperatūra Bet kokia 316 N/A Jautrinimas nėra vyraujantis gedimo būdas; Pitting yra dominuojantis
Virš 40 % Bet kokia temperatūra Bet kuri 316 Netaikoma Oksiduojanti rūgštis; tarpgranulinis priepuolis nėra tikėtinas
Kritinės koncentracijos diapazonui 15-25 % esant aukštesnei nei 50 laipsnių temperatūrai, jei naudojamas standartas 316, po suvirinimo reikalingas 1,2 mm 316 apvalkalo atkaitinimas. Tačiau atkaitinimas suteikia papildomą saugos ribą net naudojant 316 l. Jei atkaitinimas neatliekamas, suvirinto flanšinio tvirtinimo zonoje per 3–12 mėnesių gali susidaryti tarpkristalinė korozija, prasiskverbianti į ploną sienelę, dėl kurios gali atsiskirti flanšas arba nutekėti apvalkalas.

Praktiniai plonasienių apvalkalų atkaitinimo klausimai
Aptariami praktiniai 1,2 mm 316 vamzdžio atkaitinimo po-suvirinimo sunkumai. Jei mazgas nėra tinkamai apsaugotas, aukšta 1050 laipsnių temperatūra gali leisti oksiduoti vidinės varžos laidą. Atkaitinimas turėtų būti atliekamas kontroliuojamos aplinkos krosnyje, naudojant argoną arba disocijuotą amoniaką, kad būtų išvengta oksidacijos. Arba suvirinimo zona gali būti vietiškai atkaitinta indukciniu kaitinimu, nekaitinant viso šildytuvo. MgO izoliacija krosnelėse plečiasi kitaip nei plieninė ir gali sudaužyti apvalkalą, todėl pilnas krosnies atkaitinimas šildytuvų, kurie prieš tai buvo išplauti MgO izoliacija, negalimas. Todėl atkaitinimas turi būti atliktas po suvirinimo, bet prieš suvirinimą arba tik suvirinimo srityje. Inžinieriai turėtų numatyti, kad po bet kokio 316 apvalkalų suvirinimo, kuris bus naudojamas 15–25 procentų sieros rūgštyje, turi būti atliekamas vietinis indukcinis šilumos paveiktos zonos atkaitinimas. Atkaitinta zona turi tęstis bent 10 mm abiejose suvirinimo siūlės pusėse. Tinkamą atkaitinimą galima patikrinti naudojant ferito matuoklį arba pateikiant suvirinimo pavyzdį ASTM A262 praktikos E bandymui. Tiekėjas, kuris negali atlikti po-suvirinimo siūlės atkaitinimo arba pasiūlyti patikrinimo bandymų, negali būti naudojamas sieros rūgšties aptarnavimui kritinės koncentracijos diapazone. Vieno tarpkristalinės korozijos gedimo, kuris dažniausiai būna netikėtas ir be įspėjimo, kaina yra žymiai didesnė nei gerų atkaitinimo procesų kaina. Naujiems įrengimams pasirenkant 316L, o ne standartinį 316, pašalinama 1,2 mm sienų jautrumo galimybė visomis, išskyrus pačias ekstremaliausias sąlygas, ir primygtinai rekomenduojama bet kokiai sieros rūgšties paslaugai, kai koncentracija viršija 10 %.