Kaip ankstesnio šalčio darbo procentas iš 316 l šildytuvo apvalkalo vamzdžio brėžinio valdo perkristalizacijos greitį ir grūdų augimą eksploatuojant 600 laipsnių kampu

Aukštos temperatūros mikrostruktūros evoliucijos parametras. Jėgos išlaikymas

Ankstesnio šalčio darbo procentas pagal vamzdžio brėžinį lemia perkristalizavimo ir tolesnio grūdelių vystymosi greitį, vykstantį veikiant aukštai -temperatūrai 316 l nerūdijančiu plienu apvyniotų elektrinių šildymo vamzdžių, veikiančių 600 laipsnių kampu, o tai yra didžiausia nepertraukiamo šio lydinio naudojimo riba. Kaip-temptas vamzdis sukaupė plastinės deformacijos energiją (dislokacijos tankis, atitinkantis šalto darbo proc.). Ši sukaupta energija sukelia rekristalizaciją 600 laipsnių kampu: atsiranda naujų, be deformacijų grūdelių, pakeičiančių deformuotą mikrostruktūrą. Perkristalizacijos pradžios laikotarpis smarkiai sumažėja, kai dirbama šaltai: esant 10% šalto darbo, tai yra 1000-2000 valandų; esant 20% šalto darbo, 200-500 valandų; esant 30% šaltam darbui, 50-150 val. Perkristalizacija veda į grūdelių susidarymą. Tai sutrumpina mikrostruktūrą ir sumažina valkšnumo stiprumą . 10 000 valandų eksploatavimas esant 600 laipsnių šalčiui optimalus darbo diapazonas yra 10–15 % (balansas: pakankamai atitolina rekristalizaciją, kad išgyventų 10 000 valandų, bet ne taip greitai, kad susidarytų stambūs grūdeliai). Šiame darbe vertinamas ryšys tarp ankstesnio šalto darbo, rekristalizavimo kinetikos, grūdelių vystymosi ir valkšnumo trukmės 600 laipsnių kampu.

Perkristalizavimo ir grūdų augimo mechanizmas 316L šalto apdirbimo būdu

Rekristalizacija yra termiškai stimuliuojamas procesas. Didelio dislokacijos tankio vietose (grūdelių ribose, deformacijos juostose, inkliuzuose) susiformuoja nauji grūdeliai ir išsivysto į iškreiptą matricą. Varomoji jėga yra proporcinga sukauptai šalto darbo energijai, kuri yra proporcinga srauto įtempių kvadratui (apie tiesinė su šaltu darbu procentais iki 30-40%). Šaltas darbas lemia eksponentinį branduolio susidarymo greitį. Pasibaigus rekristalizacijai, grūdų išsiplėtimas vyksta dėl sienų migracijos, kurią lemia grūdų pasienio ploto sumažėjimas. Dideli grūdai auga mažų grūdų sąskaita (Ostvaldo nokinimas). Smulkių, pastovių grūdelių dydis (ASTM 6-8) užtikrina geriausią atsparumą valkšnumui esant 600 laipsnių C. Nurodyta, kad labai smulkiagrūdžiai (ASTM 10+) ir stambiagrūdžiai (ASTM 3-5) grūdeliai sutrumpina valkšnumo trukmę, atitinkamai slinkdami grūdelių ribas.

Ryšys tarp darbo šaltyje, rekristalizavimo laiko ir grūdelių dydžio 600 laipsnių kampu.

Kontroliuojamas izoterminis sendinimas 600 laipsnių kampu su periodiniu metalografiniu tyrimu buvo naudojamas rekristalizavimo ir grūdelių vystymosi tempams šaltai temptame 316 l vamzdeliuose nustatyti:

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 (stabilus) 2 500–3 500 Taip (jei jau gerai)
5 5,000-10,000 8-9 (20-30 µm) 15 000-20,000 3, 000-4 000 Taip
10 1,500-3,000 7-8 (25-35 µm) 8000-12,000 3,500-5000 Taip (geriausia)
12 1,000-2,000 7-8 (25-35 µm) 6 000-9, 000 3, 500-5 000 Taip
15 500-1,000 6-7 (35–50 µm) 4 000–7, 000 3 000–4 500 Priimtinas
20 200-500 5-6 (50–70 µm) 2 000–4,000 2, 000–3 500 Ribinė dalis 25 100-200 4-5 (70–90 µm) 1 000–2,000 1, 500–2 500 Nerekomenduojama 30 50-150 3-4 (90–12) 500-1,500 1,000-2000 Nerekomenduojama 35 30-80 3 (100-130 µm) 300-800 800-1,500 Ne 40 20-50 2-3 (120-150 µm) 200-500 600-1,000 Ne
Pradinio grūdelių dydžio įtaka rekristalizacijos kinetikai

Rekristalizavimo greitis priklauso nuo pradinio grūdelių dydžio prieš traukimą šaltuoju būdu. Taigi kuo smulkesnė medžiaga, tuo greičiau ji iš naujo{1}}kristalizuosis. Yra daugiau branduolių susidarymo vietų.

Pradinis ASTM grūdelių dydis prieš braižant Santykinis perkristalizavimo greitis (10 % CW) esant tokiam pačiam darbui šaltoje temperatūroje10 000 valandų šalto darbo rekomenduojamas tarnavimo laikas 10 (itin smulkus, 10 µm) 1,5× (greitesnis) 8% 8 (smulkus, 20 µm) 0x1 %.
6 (vidutinis, 45 µm) 0,7 × (lėtesnis) 12 %
4 (stambus, 80 µm) 0,4× (daug lėtesnis) 15 % Praktinės rekomendacijos gaminant 316 l šildytuvo vamzdelius

316 l apvalkalams, skirtiems 600 laipsnių eksploatacijai, kurių projektinis eksploatavimo laikas yra 10 000 valandų, siūlomi šie šalto darbo ir išankstinio eksploatavimo terminio apdorojimo parametrai.

Pageidaujamas tarnavimo laikas (valandomis) 600 laipsnių Siūlomas šaltas darbas prieš aptarnavimą (%) Grūdelių dydis po išankstinio -terminio apdorojimo po 10 000 val. esant 600 laipsnių (ASTM) Numatomas valkšnumo plyšimo laikas (valandos) 5,000 15-20 Nėra (kaip nubrėžta) 0–7 µm 3 000-4,500 10,000 10-12 Nėra (kaip brėžinyje) 6-7 (35-50 µm) 3 500-5,000 10,000 0-5 Pilnas atkaitinimas + smulkiagrūdis 7-8 (25-35 µm) 3,{{000-4}}},{{000-2}}}, stabilizavimas (850 laipsnių , 2 val.) 7 (30-40 µm) 5 000-7, 000 20,000 + atsparumas korozijai 0 Visiškas tirpalo atkaitinimas + stabilizavimas 7-8 4, 000-6 000
Perkristalizacijos būklės patikrinimas

Pirkėjams, kuriems reikalingas tam tikras mikrostruktūros stabilumas, siūlomos dvi patikros procedūros. Pirmasis yra kietumo bandymas. Ištempto 316L kietumas yra 180–320 HV, priklausomai nuo šalto darbo. Dėl perkristalizavimo kietumas sumažėja iki 140-160 HV (visiškai minkštas). Jei kietumas po 1000 h esant 600 laipsnių yra didesnis nei 200 HV, perkristalizacija dar neįvyko. Antrasis – metalografinis tyrimas po ėsdinimo (glicerogija arba elektrolitinė oksalo rūgštis). „Vėrinio“ struktūrų susidarymas (smulkių naujų grūdelių eilės palei buvusias grūdų ribas) reiškia rekristalizacijos pradžią.

Išvada Šaltojo darbo patobulinimas 600 laipsnių tarnavimo laikui

316L nerūdijančio plieno šildytuvo apvalkalų rekristalizavimo kinetikai ir vėlesniam grūdėtumui 600 laipsnių temperatūroje įtakos turi ankstesnis šalto darbo %. Perkristalizacija gaunama po 10-12% ir 1500-3000 valandų šalto apdorojimo, todėl gaunama smulki (ASTM 7-8) perkristalizuotų grūdelių struktūra, kuri išlaiko gerą valkšnumo stiprumą 10,000+ valandų. Didesnis šaltas darbas (20-30%) lemia greitą rekristalizaciją (200-500 valandų) ir stambius grūdelius (ASTM 4-5), dėl kurių valkšnumo trukmė sumažėja 40-60%. Mikrostruktūra jau yra perkristalizuota ir stabili esant mažiau nei 5% šalto darbo (atkaitinimo), tačiau dėl kietėjimo stoka sumažėja susiformavimo stiprumas. 10 000 valandų eksploatuojant 600 laipsnių kampu, inžinieriai, nurodantys 316 l apvalkalus, gali tikėtis 10–15 % šalto vamzdžio tempimo darbo. Po tempimo naudojamas stabilizacinis terminis apdorojimas (850 laipsnių, 2 valandos), siekiant optimizuoti mikrostruktūrą, kad būtų užtikrintas ilgalaikis grūdelių dydžio stabilumas eksploatuojant ilgiau nei 10 000 valandų. Čia siūloma struktūra leidžia pirkėjams nurodyti sumažinimus, kurie maksimaliai padidina valkšnumo trukmę dėl kontroliuojamos mikrostruktūros raidos, susiejant šalto darbo procentą su rekristalizavimo kinetika ir grūdelių vystymusi 600 laipsnių kampu.