Bagaimanakah Peratusan Kerja Dingin Sebelum Dari Lukisan Tiub 316 Sarung Pemanas Mengawal Kadar Kelonggaran Tekanan dan Pemekaan Serentak Semasa Servis pada 550 darjah

Persaingan kinetik pemulihan dan pemendakan karbida

Untuk 316 tiub pemanasan elektrik bersalut keluli tahan karat pada suhu tinggi (550 darjah , tipikal untuk aplikasi pemanasan udara atau gas bersuhu tinggi) peratusan kerja sejuk sebelumnya daripada lukisan tiub mengawal dua proses metalurgi yang bercanggah: kelonggaran tegasan (pemulihan kehelan, yang mengurangkan tekanan sisa dan meningkatkan rintangan rayapan) dan pemekaan (kromium karbida yang mengendap pada rintangan kerintangan). Lukisan tiub sejuk berat (25-35% pengurangan) pada 550 darjah mengendur dengan pantas (50-80% pengurangan tegasan dalam 100-500 jam) tetapi mencipta karbida sempadan butiran berterusan (pemekaan) pada masa yang sama disebabkan oleh ketumpatan kehelan tinggi mempercepatkan resapan kromium. Tiub kerja sejuk yang ringan (pengurangan 5 hingga 15 peratus) mengendur dengan lebih perlahan (pengurangan tegasan 50 peratus mengambil masa 1000 hingga 5000 jam) tetapi tidak tersensitisasi kerana ketumpatan kehelan yang berkurangan menghasilkan tapak nukleasi yang lebih sedikit untuk karbida. Kertas kerja ini mengukur korelasi antara kerja sejuk sebelumnya, kinetik kelonggaran tekanan dan permulaan pemekaan pada 550 $^{\\circ}$C.

Mekanisme pemekaan dan pemulihan daya saing

Keluli tahan karat 316 membina kehelan dan, bergantung pada keamatan, terikan-martensit teraruh dalam lukisan sejuk. Pada mekanisme pemulihan 550 darjah (penghapusan kehelan dan penyusunan semula) mengurangkan tekanan dan kekerasan sisa. Kadar pemulihan adalah Arrhenius dan lebih cepat dalam bahan kerja sejuk yang lebih tinggi kerana tenaga yang disimpan menawarkan daya tolakan. sepanjang masa yang sama, kromium karbida (Cr 23 C 6 ) mendakan di sepanjang sempadan butiran dan pada kehelan. Kadar nukleasi karbida adalah berkadar dengan ketumpatan kehelan, kerana kehelan menyediakan laluan resapan cepat untuk kromium dan karbon. Dalam bahan kerja yang sangat sejuk-(ketumpatan kehelan tinggi) karbida menukleus dengan cepat, membangunkan rangkaian sempadan butiran berterusan dalam masa 100-500 jam pada 550 darjah . Nukleasi karbida adalah perlahan dalam bahan yang dirawat agak sejuk dan walaupun selepas 5,000 jam karbida adalah sedikit dan tidak berterusan.

Hubungan Kuantitatif Kerja Dingin, Relaksasi Tekanan dan Pemekaan pada 550 darjah

Hubungan berikut diwujudkan daripada penuaan isoterma terkawal bagi tiub 316 dengan pelbagai peratusan kerja sejuk pada 550 darjah , mengukur tegasan sisa (oleh pembelauan sinar X-) dan pemekaan (oleh ASTM A262 Amalan A).

Cold Work (%) Initial Residual Stress (MPa) Time Required for 50% Relaxation of Residual Stress at 550 C (hours)Time to Continuous Grain Boundary Carbides (sensitisation) at 550°C (hours) ASTM A262 Practice A Result after 1,000 hours Recommended for 550°C Service >1,000 jam 0 (sepuhlindap)<30 N/A (no stress) >10,000 (tiada pemekaan)Struktur langkah Ya 5-10 100-150 2,000-5,000 5,000-10,000 Langkah (boleh diterima) Ya 10-15 150-200 1,000-2,000 2,000-5,000 Langkah untuk membuang peralihan Baik sehingga 2,000 jam
15-20 200-250 500-1,000 1,000-2,000 Ditch (sensitised) after 1,500 Not recommended >1,000 jam jam
20-25 250-300 200-500 500-1,000 Parit (sensitik) selepas 500 jam Tidak 25-30 300-350 100-200 200-500 Parit teruk Tidak Boleh Diterima
30-35 350-400 50-100 100-200 Severe ditch + grain dropping Unacceptable35 >400 <50 <100 Full sensitization Unacceptable
Kesan suhu perkhidmatan ke atas kadar bersaing

Masa untuk pemekaan berkurangan dengan peningkatan suhu, kelonggaran ketegangan dipercepatkan. Julat kerja sejuk-yang optimum untuk suhu perkhidmatan tertentu ialah kompromi daripada dinamik ini.

Suhu Perkhidmatan ( darjah ) Julat Kerja Dingin yang Disyorkan untuk 10,000-jam Perkhidmatan (%) Relaksasi Tekanan Dicapai (%) Risiko Pemekaan Bahan Pilihan 450 15-25 50-70% selepas 10,000j Rendah (karbida perlahan) 316 (mana-mana) 500 10-20 60-80% selepas 10,00% lebih disukai 500 10-20 60-80% selepas 10,000% J6} 10,000j Sederhana-Tinggi 316L diperlukan 550 0-10 80-90% selepas 10,000j Tinggi (kemungkinan pemekaan) 316L dengan penstabilan 575 0-5 (sepuhlindap)N/A (tiada tekanan) Tinggi (semua pemekaan) Naik taraf kepada 347 atau 310
600 0 (hanya disepuhlindap) T/A Teruk 316 tidak boleh diterima
Cadangan praktikal mengenai pengeluaran pemanas

Berikut adalah kriteria rawatan sejuk dan pasca{0}}pembentukan untuk 316 pemanas bersarung untuk tugas 550 darjah.

Kerja Dingin Maksimum dalam Sarung Selesai (%) Hayat Servis yang Diingini pada 550 darjah (jam) Selepas Disyorkan-Ujian Pemekaan Rawatan Membentuk Aloi Alternatif Diperlukan<1,000 (intermittent) 20 None None 316 acceptable 1,000-2,500 15 Stress relief 400°C, 1h ASTM A262 Practice A (step) 316L 2,500-5,000 10 Stress relief 450°C, 2h ASTM A262 Practice E (pass) 316L 5,000-10,000 5 (annealed)Full solution anneal ASTM A262 Practice A (step) 316L or 347 >10,000 0 (dihablur semula sepenuhnya) Anil penyelesaian penuh + penstabilan (850 darjah , 4j) ASTM A262 Amalan C (<0.3 mm/year) 347 or 310
Pengesanan Medan Pemekaan Perkhidmatan pada Suhu Tinggi

If a 316 heater that has been in service at 550°C for >1,000 jam gagal dalam persekitaran yang menghakis (cth semasa kitaran pembersihan atau selepas penutupan) pemekaan semasa perkhidmatan perlu dipertimbangkan. Ujian metalografi (ASTM A262 Practice A etch) akan mendedahkan struktur "parit" di sempadan butiran. Kekerasan akan berkurangan daripada-nilai seperti yang dilukis (cth. 300 HV kepada 200 HV) disebabkan pemulihan. Ini akan menunjukkan bahan berada pada suhu. Keretakan atau kakisan antara butiran akan menjadi mod kegagalan. Untuk kegagalan sedemikian, remedi untuk pembelian masa hadapan adalah dengan menentukan tiub sepuhlindap (hablur semula) dengan tegasan sisa yang rendah, atau menaik taraf kepada gred stabil seperti 347 (kolumbium stabil) atau keluli tahan karat 310, yang tidak pemekaan pada 550 darjah .

Kesimpulan: Pertukaran 550 darjah-antara menghilangkan tekanan dan pemekaan

Untuk pemanas bersalut keluli tahan karat 316 yang berjalan pada 550 darjah jumlah kerja sejuk terdahulu mengawal kinetik dua proses yang bercanggah, kelonggaran tekanan (baik) dan pemekaan (buruk). Kerja sejuk melebihi 15-20% menghasilkan pemekaan pantas (kerpasan karbida dalam masa 500-1,500 jam), yang membawa kerentanan kepada kakisan antara butiran. Kerja sejuk<10% is slow to relax but stays unsensitized for >5,000 hours. For operation at 550 °C, engineers specifying 316 sheaths must limit preceding cold work to < 10 - 15 % with fully annealed (recrystallised) tubing required for prolonged life (>5,000 jam). Di mana kerja sejuk tidak dapat dielakkan, penyepuh larutan berikutan pembentukan adalah perlu untuk menghablurkan semula struktur dan untuk melegakan tekanan sisa serta kemungkinan pemekaan.