Kaip pirminio niobio karbido (NbC) tūrio dalis stabilizuotame 347 šildytuvo apvalkalo vamzdelyje kontroliuoja atsparumą jautrumui ilgą{1}} eksploatuojant 550 laipsnių kampu, palyginti su 316 l

Ilgalaikio aukštos temperatūros poveikio stabilizuojantis poveikis

Ilgalaikiam aukštos temperatūros (550 laipsnių) elektrinio šildymo vamzdžių, pvz., pramoninių oro šildytuvų, naftos chemijos krosnių pašildytuvų ar terminio apdorojimo įrangos, naudojimui, 316 l (mažo anglies dioksido) ir 347 (stabilizuoto niobio) nerūdijančio plieno pasirinkimas priklauso nuo jų atitinkamo atsparumo preciziškumui. chromo karbidas iki mažo anglies kiekio (<0.03%). However even 316L can sensitise at 550 C after long service (5000-10000 hours). Carbon diffusion is sluggish, but will allow carbides to develop at grain boundaries. Type 347 has niobium (Nb, usually 10× C content, 0.3-0.8% Nb) which forms stable niobium carbide (NbC) precipitates in the grains, binding up carbon and preventing chromium depletion. The long term resistance to sensitisation is totally controlled by the volume fraction of the primary NbC (0.05-0.2%) and the fine secondary NbC which precipitates in service. Properly stabilised 347 is not sensitised at 550°C for >50 000 valandų{2}}L pradeda jautrinti 5 000–10 000 valandų. Straipsnyje kiekybiškai įvertinamas ryšys tarp NbC tūrio procento, tarnavimo laiko ir atsparumo jautrinimui 347 ir 316 l.

Anglies fiksavimo mechanizmas ir niobio stabilizavimas

347 nerūdijančio plieno (18Cr-11Ni-Nb) niobio afinitetas anglies atžvilgiu yra daug didesnis nei chromo. Tirpalo atkaitinimo metu (1050-1100 laipsnių) didžioji dalis NbC ištirpsta, tačiau pirminės NbC dalelės (1-5 µm) lieka neištirpusios. Smulkios antrinės NbC nusėdos (10–50 nm) austenito matricoje, daugiausia dislokacijose ir grūdeliuose, o ne grūdelių ribose, aušinant ir eksploatuojant 450–750 laipsnių temperatūroje. Anglis yra surišta kaip NbC, todėl anglies aktyvumas matricoje yra labai mažas. Tai neleidžia Cr karbidams (Cr2 3 C6) susidaryti grūdelių ribose. Stabilizavimo efektyvumas priklauso nuo Nb:C santykio (NbC apie 8:1) ir stabilizavimo atkaitinimo užbaigtumo (paprastai 850-900 laipsnių 2-4 valandas po atkaitinimo tirpalu).

Ryšys tarp NbC tūrio dalies ir atsparumo jautrinimui 550 laipsnių kampu

347 vamzdeliai (su įvairiomis niobio ir anglies koncentracijomis) ir 316 l vamzdeliai 550 laipsnių temperatūroje iki 50 000 valandų, atliekant periodinius ASTM A262 praktikos A (oksalo rūgšties ėsdinimo) ir praktikos E (vario -vario sulfato) tyrimus, nustatė šiuos pojūčio pradžios laikus:

Alloy Niobium (wt %) Carbon (wt %)Nb:C weight ratio NbC fraction Volume (%) Sensitisation time at 550°C (h) ASTM A262 Practice A after 10,000hRecommended for >10,000 hours at 550°C 316L 0 0.020 0 0 5,000-10,000 Ditch (sensitized) No 316L (extra low C) 0 0.010 0 0 10,000-20,000 Dual (transition) Marginal 347 (under-stabilized) 0.15 0.040 3.8 0.02-0.05 10,000-20,000 Dual Acceptable 347 (minimally stabilized) 0.20 0.040 5.0 0.04-0.08 20,000-30,000 Step (mostly) Recommended 347 (properly stabilized) 0.40 0.040 10 0.08-0.15 >50,000 Step Best 347 (fully stabilized) 0.60 0.040 15 0.12-0.20 >50,000 Step Best 347 (over-stabilized) 0.80 0.040 20 0.15-0.25 >50 000 (bet NbC styginiai) Žingsnis (bet ferito rizika) Atsargiai Priimtinas 347 (aukštas C) 0.40 0.060 6.7 0.10-0.18 30, 000–40 000 žingsnis Rekomenduojamas
Stabilizavimo atkaitinimo poveikis NbC nusodinimui

Po tirpalo atkaitinimo, stabilizuojantis atkaitinimas 850–900 laipsnių temperatūroje sukelia smulkaus intragranulinio NbC nusodinimą, maksimaliai padidindamas anglies fiksaciją ir užkertant kelią vėlesniam sensibilizavimui.

Termo apdorojimo seka NbC Morfologija Laikas iki įjautrinimo 550oC temperatūroje (val.)Rekomenduojama ilgalaikiam aptarnavimui (LTS)
Tik tirpalo atkaitinimas (1050 laipsnių, gesinamas vandeniu) Tik pirminis NbC (stambus, šiek tiek C tirpale) 15 000–30 000 Priimtinas
Solution anneal + stabilisation (850°C, 2 h)Fine intragranular NbC (most C fixed) >50 000 Geriausia
Solution anneal + stabilisation (900°C, 4h)>50 000 Beste Labai smulkus NbC, pilna C fiksacija
Grubus stabilizavimas be tirpalo atkaitinimo tik NbC (neišsamus) 10 000–20 000 Ribinė linija
Nėra stabilizavimo (kaip suvirintas) Mišrus 5 000–15 000 Nerekomenduojama
Praktinės rekomendacijos renkantis šildytuvą 550 laipsnių aptarnavimui

Nepertraukiamai veikiant 550 laipsnių kampu šildytuvams su apvalkalu, taikomi šie lydinio pasirinkimo parametrai, atsižvelgiant į numatomą tarnavimo laiką:

Norimas tarnavimo laikas 550 laipsnių kampu (valandos) Siūlomas lydinio minimalus stabilizavimo reikalavimas Numatomas jautrumo atsparumo sąnaudų koeficientas<5,000 316L (0.03%C) None Acceptable 1.0× 5,000-10,000 316L (0.02%C) or 347 (minimum)1.1×10,000-20,000 347 (well stabilised) 850°C, 2h Marginal None for 316L; stabilisation optional for 347Good 1.3× 20,000-50,000 347 (completely stabilized) 900°C, 4h Excellent 1.4× >50,000 347 + high Nb (0.6-0.8%) Full stabilisation + fine grain Best 1.5× >50 000 (ėsdinanti aplinka) 310 nerūdijantis plienas (nejautrinimas) Netaikoma Netaikoma 2,0 × Stabilizavimo veiksmingumo patikra

Šie patvirtinimo reikalavimai taikomi pirkėjams, nurodantiems 347 ilgalaikei paslaugai aukštoje temperatūroje:

ASTM A262 praktika A: laiptelių struktūra (lygios grūdelių ribos) pasibaigus visam numatomam eksploatavimo laikui arba po pagreitinto senėjimo (1 000 val. esant 650 laipsnių kampui)

ASTM A262 praktika E: Pasenimas po senėjimo (neįtrūkimų po lenkimo)

Niobium to carbon ratio: Nb/C weight ratio >= 10 (idealiu atveju 12–15) malūno sertifikate

Stabilizavimo atkaitinimo sertifikatas: užregistruotas laikas ir temperatūra (ty . 900 °C 4 valandas)

Išvada: 347 daugiau nei 316 l išplėstiniam 550 laipsnių aptarnavimui

Carbon diffusion in 316L stainless steel heater sheaths at 550°C leads to chromium carbide precipitation and sensitisation after 5,000-10,000 hours of operation, making it susceptible to intergranular corrosion. Type 347 (niobium stabilised) with correct ratio of Nb:C (≥10:1) and stabilisation annealing (850-900°C, 2-4 hours) is not sensitised for >50 000 valandų, nes anglis nuolat nusėda kaip intragranulinis NbC. Nepertraukiamai eksploatuoti aukštesnėje nei 500 laipsnių temperatūroje, kai eksploatavimo trukmė viršija 5 000 -10 000 valandų, inžinieriai, nurodantys korpusinius šildytuvus, turėtų pasirinkti 347, o ne 316 l. Reikalingiausioms reikmėms (korozinėms sąlygoms + aukštai temperatūrai) 310 nerūdijantis plienas (25Cr-20Ni) suteiks dar daugiau atsparumo, bet už didesnę kainą. Ši sistema leidžia pirkėjams pasirinkti labiausiai stabilizuotą lydinį ilgalaikiam veikimui aukštos temperatūros šildytuve, koreliuojant NbC tūrio dalį su jautrinimo pradžios trukme 550 laipsnių kampu.