Kaip 316 l šildytuvo apvalkalo vamzdelio šaltojo tempimo sumažinimo procentas kontroliuoja įtempimą-sukeltą martensito susidarymą ir jo vėlesnį poveikį magnetiniam pralaidumui ir atsparumui vandenilio trapumui

Deformacijos sukelta fazinė transformacija: dvigubas{0}}ašmenis kardas

Dažniausias būdas gauti tikslius išorinio skersmens matmenis ir paviršiaus apdailą 316 l nerūdijančio plieno apvalkalu elektrinio šildymo vamzdžių, pagamintų šalto tempimo būdu, yra procentų sumažinimas, kuris tiesiogiai kontroliuoja deformacijos metu susidarančio deformacijos -sukelto martensito ('-martensito) tūrio dalį. 316L turi mažesnį anglies kiekį (<0.03%) than ordinary 316 making it more austenitically stable at room temperature and needing greater cold work levels to generate martensite. The martensite volume fraction that can be determined by magnetic permeability (μr) affects two important but conflicting service properties: magnetic permeability (important for applications that require non-magnetic sheaths such as MRI rooms or sensitive electronic equipment) and hydrogen embrittlement resistance (critical for cathodically protected systems or sour service). When the reduction percentage is below 20% the 316L stays practically entirely austenitic (μr <1.01, martensite <2%), giving excellent non-magnetic properties but with a lower yield strength. Martensite is formed gradually (μr =1.01-1.10, martensite 2-15%) with a 20-40% reduction, with an increase in yield strength but a decrease in resistance to hydrogen embrittlement. For reductions more than 40%, the martensite content is higher than 15-20% (μr >1.10), kuris sukelia didelį magnetinį atsaką ir didelį jautrumą vandenilio trapumui. Šiame darbe įvertinama koreliacija tarp šaltojo tempimo sumažinimo, martensito frakcijos, magnetinio pralaidumo ir atsparumo vandenilio trapumui 316 l šildytuvo apvalkaluose.

Įtempimo mechanizmas sukėlė martensito susidarymą 316L

Austenitinis 316L yra meta-stabilus, atsižvelgiant į martensito susidarymą plastinės deformacijos metu. $\\gamma$ (FCC, paramagnetinis) $\\to$ $\\epsilon$ (HCP, silpnai magnetinis) $\\to$ $\\alpha^\\prime$ (BCC, feromagnetinis). Alfa'-martensito tūrio dalis atitinka Olsono-Coheno dėsnį: Valpha'=1 - exp(-betaxepsilon_plastic^n) (10), kur epsilon_plastikas yra tikras plastiko įtempis ( epsilon_plastic {{12}/(1}xa{1) lxuction(1) Nuo temperatūros priklausomas veiksnys ir n yra apie 2, kai 316 l. Temperatūra, kurioje susidaro 50 % martensito, esant 30 % tikrojo deformacijos (Md30), yra apie - nuo 30 laipsnių iki -50 laipsnių, o tai reiškia, kad normalioje temperatūroje martensito susidarymas yra apribotas iki 20-30 % švino transformacijos + martensitas) arba trifazis (sudėtyje yra ε) ir pasižymi tarpinėmis savybėmis tarp visiškai austenitinio ir visiškai martensitinio nerūdijančiojo plieno.

Kiekybinis ryšys tarp šalčio mažinimo, martensito frakcijos ir savybių 25 laipsnių temperatūroje

Kontroliuojamas šaltas 316 l vamzdžių tempimas (pradžios OD 12 mm, sienelė 1,5 mm, pilnai atkaitinta 1050 laipsnių kampu) naudojamas ryšiams tarp martensito frakcijos (rentgeno spindulių difrakcija), magnetinio pralaidumo (feritoskopas) ir mechaninių parametrų parodyti.

Šaltojo tempimo sumažinimas (%) Tikroji deformacija (ε=ln(1/(1-R))) '-Martensito tūrio dalis (%) Magnetinis pralaidumas (μr, 25 laipsniai ) Takumo stipris (MPa, 0,2 % poslinkis) Pailgėjimas (%) Nerekomenduojama naudoti<1.05 μr Recommended for Sour/Hydrogen Service
0 (atkaitintas) 0.00 0 1.00-1.01 205 50 Taip Taip 5 0.05 0 1.00-1.01 240 45 Taip 10 0.11 0 1.01-1.02 280 40 Taip Taip 15 0.16 0-1 1.02-1.03 320 35 Taip Taip 20 0.22 1-2 1.03-1.05 360 30 Ribinis Priimtinas 25 0.29 2-4 1.05-1.07 400 25 Ne Ribinis 30 0.36 4-7 1.07-1.10 440 20 Ne Ne (didelis H trapumas) 35 0.43 7-12 1.10-1.15 480 18 Ne Ne 40 0.51 12-18 1.15-1.25 520 15 Ne Ne 45 0.60 18-25 1.25-1.40 560 12 Ne} Ne {{11}
Martensito turinio įtaka atsparumui vandenilio trapumui

The susceptibility to hydrogen embrittlement (HE) of 316L heater sheaths in cathodically protected systems or sour service (H2S-containing) rises with martensite content because the BCC structure of martensite shows substantially higher hydrogen diffusivity and solubility than FCC austenite. The HE thresholds are given in the table below. α'-martensite fraction (%)Hydrogen Diffusivity at 25 oC (cm2/s, relative to austenite =1) Time to HE Cracking in NACE TM0177 Solution A at 25 oC 75% yield (hours)Maximum Permissible Cold Reduction for Sour Service (Recommended) 0 1X >720 (laikas) Bet koks (išlydytas)
1-3 5-10 × 500–720 (riba)<20% reduction
3-5 20-30× 200-500 (fail)Not permitted 5-10 50-80× 50-200 (fail)Not allowed >10 >100× <50 (severe) Not allowed
Magnetinis pralaidumas reikalingas ne{0}}magnetiniam naudojimui

Didžiausias magnetinis pralaidumas (pvz., μr<1.01 or <1.05) is specified for 316L sheaths for MRI rooms, or sensitive electronic equipment, or degaussing systems. Limits on cold decrease are as follows.

Taikymas Maksimalus leistinas μr Maksimalus šalčio mažinimas (%) Rekomenduojamas gamybos būdas, atitinkanti martensito frakciją
MRT kabinetas (kritinis) 1.01<10% 0% Fully annealed, + no cold work
Elektronų pluošto įranga 1.02<15% 0-1%Light cold working + finish anneal
Bendroji ne{0}}magnetinė 1.05<22% <2% Cold drawn + tension reliefing
Commercial (no specification) >1.05 (bet koks) Bet kokios bet kokios praktinės 316 l šildytuvo apvalkalų gamybos specifikacijos

Pirkėjams, nurodantiems 316 l vamzdelius įvairioms eksploatavimo aplinkybėms, rekomenduojamos šios šaltojo tempimo mažinimo ribos:

Eksploatacijos būklė Maks. šaltojo tempimo sumažinimas (%), reikalingas galutinis terminis apdorojimas maks. μr Min. HE atsparumas
Ne-magnetinis (MRT, elektronika) 10 Visiškas atkaitinimas po tempimo 1,02 Geras
Bendroji pramoninė (be chlorido, be H2S) 30 Nėra (kaip-priimtina brėžinyje) 1.10 (bet kokia) Nebūtina
Chlorido paslauga (<500 ppm, <80°C) 20 Stress relief 400°C, 1h 1.05 OK
Sour service (H2S >10 ppm) 15 Viso tirpalo atkaitinimas 1,03 Būtinas (išlaikyti NACE)
Katodiškai apsaugotas (jūrinis) 15 Streso mažinimas 450 laipsnių , 2 val. 1,03 Priimtinas
High strength (pressure vessels) 40 None >1.15 Prastas (ne H2S)
Martensito turinio ir savybių patikrinimas

Buyers who require specified restrictions have three verification options available. The first is a non-destructive measurement with a ferritescope, which gives μr values with a precision of ±0.005-0.01. The second is X-ray diffraction (XRD) coupled with Rietveld refinement for accurate measurement of α'. The final test is a simple magnetic attraction test: if a permanent magnet clings strongly to the sheath, then μr >1.10 (netinka ne-magnetinėms programoms). Dėl atsparumo HE patvirtinimo reikalavimas yra, kad NACE TM0177 bandyme (720 val., 25 laipsniai, tirpalas A su H₂S) nebūtų įtrūkimų.

Išvados: 316L šalčio mažinimo apribojimų nustatymas, remiantis aptarnavimo reikalavimais

316 l nerūdijančio plieno šildytuvo apvalkalo vamzdžio šaltojo tempimo sumažėjimas yra tiesioginis įtempimo -sukelto martensito susidarymo veiksnys, lemiantis magnetinį pralaidumą ir atsparumą vandenilio trapumui. Ne-magnetinėms reikmėms (μr<1.01-1.05) cold reduction must be minimised to <10-15% with a final anneal. For HE resistant sour or cathodically protected service, cold decrease must be limited to < 15-20% with stress relief or full anneal. For general industrial service where neither attribute is critical reductions of 30-40% are tolerable. Engineers designing 316L sheaths have to define maximum magnetic permeability or minimum HE resistance criteria dependent on the environment of operation. The framework presented here correlates the cold reduction percentage to the martensite volume fraction and its two critical consequences-magnetic response and hydrogen embrittlement susceptibility, and enables buyers to choose the best drawing reduction and post-drawing heat treatment for their particular application.