Pada Gabungan Spesifik Kepekatan dan Suhu Asid Sulfurik Apakah Sarung Keluli Tahan Karat 1.2 Milimeter 316 Memerlukan Post-Penyedapan Kimpalan untuk Mengelakkan Kakisan Antara Berbutir dalam Pemanas Rendaman Elektrik?

Kimpalan lampiran bebibir dan kelengkapan pelekap pada sarung keluli tahan karat 316 mesti dilakukan untuk jurutera pembuatan dan kakitangan jaminan kualiti yang bertanggungjawab ke atas pemanas rendaman elektrik untuk digunakan dalam perkhidmatan asid sulfurik. Kimpalan menjana haba yang boleh menghasilkan pemekaan, pembentukan karbida kromium pada sempadan butiran dalam-zon terjejas. 316 haba kehilangan rintangan kakisannya dan menjadi terdedah kepada kakisan antara butiran yang lebih suka menyerang sempadan butiran menghasilkan kehilangan bahan yang cepat dan kemungkinan kegagalan pemanas. Ketebalan dinding sarung mengawal kadar penyejukan selepas kimpalan dan keperluan untuk-penyepuhlindapan kimpalan. Dalam kerja ini kami menentukan ambang kepekatan asid sulfurik yang memerlukan-penyepuhlindapan kimpalan untuk mengelakkan serangan kakisan antara butiran dalam sarung 1.2 mm 316.

Pemekaan dan mekanisme kakisan antara butiran dalam 316
Apabila keluli tahan karat 316 dipanaskan pada suhu antara 450°C dan 850°C, julat pemekaan, karbida kromium memendakan pada sempadan butiran. Kerpasan takat embun-sebegitu meresapkan kromium dari kawasan bersebelahan dengan sempadan bijian, menyebabkannya berkurangan kepada kurang daripada 12% kromium yang diperlukan untuk membentuk filem pasif. Dalam persekitaran yang menghakis, zon penyusutan kromium ini lebih disukai terhakis, mengakibatkan serangan sempadan bijian dan akhirnya dalam penyingkiran bahan. Sarung berdinding 1.2 mm nipis-mempunyai jisim terma yang rendah dan haba mungkin cepat hilang selepas dikimpal. Ini membawa kepada kadar penyejukan yang cepat. Dinding nipis menyejuk dengan cepat dari suhu kimpalan hingga di bawah 450°C dan menghabiskan sedikit masa di kawasan pemekaan. Sarung berdinding-tebal > 3 mm mempunyai kadar penyejukan yang lebih perlahan, yang meningkatkan risiko pemekaan. Walau bagaimanapun, untuk dinding 1.2 mm, kadar penyejukan biasanya cukup cepat untuk mengelakkan pemekaan di bawah keadaan kimpalan arka tungsten gas konvensional. Bukan hanya ketebalan dinding yang menjadi kunci, ia adalah kandungan karbon bahan 316. Karbon rendah 316L (maks 0.03% C) sangat tahan terhadap pemekaan bebas daripada ketebalan dinding. Standard 316 (maks 0.08% karbon) boleh menjadi pemekaan jika disejukkan terlalu perlahan.

Kepekatan Kritikal Asid Sulfurik untuk Pengesanan Pemekaan
Hakisan antara butiran 316 terpeka adalah sangat teruk pada kepekatan tertentu asid sulfurik. Ujian Strauss (ASTM A262 Practice E) menggabungkan mendidih 16% asid sulfurik dengan kuprum sulfat untuk menguji pemekaan. Serangan antara butiran berkemungkinan besar berlaku dalam perkhidmatan dalam 10 hingga 40% asid sulfurik pada suhu melebihi 50°C. Pada kurang daripada 10% asid tidak cukup kuat untuk menyasarkan sempadan bijian sebaik-baiknya. Pada kira-kira 40% asid menjadi pengoksida dan memapasi semula permukaan, menutup pemekaan. Kepekatan ambang untuk risiko kakisan antara butiran untuk sarung 1.2 mm 316 dalam asid sulfurik adalah kira-kira 15–25% pada suhu 60–80° C. Di bawah 15% sarung tersensitisasi boleh hidup selama bertahun-tahun tanpa serangan yang jelas. Pada kepekatan melebihi 25% asid mungkin cukup mengoksida untuk menghentikan serangan intergranular tetapi pitting kemudian menjadi masalah. Dalam julat 15–25% yang kritikal, sarung tersensitisasi boleh kehilangan 0.5–2.0 mm bahan setiap tahun di sepanjang sempadan butiran, menembusi dinding 1.2 mm dalam beberapa bulan. Oleh itu, untuk aplikasi dengan kepekatan asid sulfurik antara 15% dan 25% dan suhu melebihi 50°C, penyepuhlindapan selepas kimpalan amat dicadangkan melainkan 316L digunakan.

Matriks Keperluan Penyepuhlindapan untuk Sarung 316 Dikimpal
Jadual di bawah menyenaraikan cadangan untuk-penyepuhlindapan kimpalan 1.2 mm 316 sarung untuk kepekatan asid sulfurik berbeza, suhu operasi dan gred 316 khusus yang digunakan. Penyepuhlindapan adalah memanaskan pemasangan yang dikimpal kepada 1050°C selama 15 minit, kemudian penyejukan cepat (pelindapkejutan air atau gas paksa).

Suhu Operasi Kepekatan Asid Sulfurik Gred 316 Selepas-Penyedapan Kimpalan Diperlukan? Syor Alternatif
Kurang daripada 10 peratus Mana-mana suhu 316 atau 316L Tiada kimpalan Standard OK
10 – 15% Di Bawah 60°C 316L Tiada Pilihan 316L
10 – 15% Di Bawah 60°C 316 Tidak, tetapi 316L disyorkan Boleh diterima tanpa penyepuhlindapan
10 – 15% 60 – 90°C 316L Tiada Monitor untuk serangan 10 – 15% 60 – 90°C 316 Ya Penyepuhlindapan atau penggunaan 316L 15 – 25% Di Bawah 50°C 316L Tidak 316L diterima 15 – 20°C Diperlukan 15 – 20°C Di bawah 1 25% 50 – 80°C 316 atau 316L Ya Mewajibkan penyepuhlindapan untuk sama ada gred 15 – 25% Di atas 80°C Mana-mana 316 Ya, ditambah pertimbangkan peningkatan aloi Risiko serangan tinggi; gunakan Aloi 20 25 – 40% Mana-mana suhu Mana-mana 316 Tidak berkenaan Pemekaan bukan mod kegagalan utama; pitting mendominasi
Lebih daripada 40 peratusSebarang suhu Mana-mana 316 Tidak berkenaan Asid pengoksidaan; serangan intergranular tidak mungkin
Jika standard 316 digunakan,-pasca penyepuhlindapan kimpalan diperlukan untuk sarung 1.2 mm 316 dalam julat kepekatan kritikal 15-25% pada suhu melebihi 50°C. Dengan 316L, penyepuhlindapan adalah margin keselamatan tambahan. Kakisan antara butiran boleh meresap dinding nipis dalam 3-12 bulan, membawa kepada detasmen bebibir atau kebocoran sarung, tanpa penyepuhlindapan zon lampiran bebibir yang dikimpal.

Pertimbangan Praktikal Penyepuhlindapan untuk Tiub Berdinding-Nipis
Masalah dalam amalan berlaku dengan-penyepuhlindapan kimpalan pada sarung 1.2 mm 316. Suhu tinggi 1,050°C boleh menyebabkan pengoksidaan wayar rintangan dalaman jika pemasangan tidak dilindungi dengan baik. Penyepuhlindapan mesti dilakukan dalam relau persekitaran terkawal dengan argon atau ammonia tercerai untuk mengelakkan pengoksidaan. Sebagai alternatif, zon kimpalan boleh disepuh secara tempatan dengan pemanasan aruhan tanpa memanaskan keseluruhan pemanas. Penebat MgO dalam swages pemanas mengembang berbeza daripada keluli dan boleh menghancurkan sarung, oleh itu penyepuhlindapan relau penuh pemanas yang sebelum ini telah swaged dengan penebat MgO tidak mungkin. Penyepuhlindapan mesti dilakukan selepas kimpalan, tetapi sebelum swaging, atau disetempatkan ke kawasan kimpalan sahaja. Jurutera harus menyatakan bahawa sebarang kimpalan pada sarung 316 untuk perkhidmatan asid sulfurik 15–25% hendaklah diikuti dengan penyepuhlindapan aruhan setempat bagi-zon terjejas haba. Zon anil hendaklah sekurang-kurangnya 10 mm pada kedua-dua belah kimpalan. Penyepuhlindapan yang betul boleh disemak menggunakan meter ferit atau dengan menyerahkan sampel kimpalan untuk ujian ASTM A262 Amalan E. Pembekal yang tidak boleh melakukan-penyepuhlindapan kimpalan atau ujian pengesahan tawaran tidak boleh digunakan untuk perkhidmatan asid sulfurik dalam julat kepekatan kritikal. Kos satu kegagalan kakisan antara butiran, yang biasanya tidak dijangka dan tanpa amaran, adalah jauh lebih besar daripada kos proses penyepuhlindapan yang baik. Untuk pemasangan baharu, memilih 316L, bukannya standard 316, menghapuskan potensi pemekaan untuk dinding 1.2 mm di bawah semua kecuali keadaan yang paling ekstrem dan amat disyorkan untuk sebarang perkhidmatan asid sulfurik melebihi kepekatan 10%.