Bagaimanakah Pecahan Isipadu Karbida Utama Selepas Penyelesaian 1,050 darjah Penyepuhlindapan bagi Tiub Sarung Pemanas 316 Mengawal Rintangan Kakisan Antara Berbutir dalam Asid Nitrik Mendidih

Parameter Pelarutan Karbida untuk Pematuhan kepada Amalan ASTM A262 C

Untuk tiub pemanasan elektrik yang disarung dengan keluli tahan karat 316 yang digunakan dalam perkhidmatan asid pengoksidaan (cth, pemanas asid nitrik dalam pemprosesan kimia atau aplikasi mandi penjerukan), pecahan isipadu karbida primer (terutamanya M23C6 dan MC) yang tinggal dalam struktur mikro adalah fungsi suhu dan masa penyepuhlindapan larutan. Karbida hanya boleh dibubarkan sepenuhnya dengan rawatan penyepuhlindapan larutan pada suhu melebihi 1,040 darjah dan dengan penyejukan pantas. Pecahan isipadu keseimbangan karbida primer dalam standard 316 (0.08%C) pada 1050 darjah ialah kira-kira 0.3{17}}0.5% untuk jangka pendek (10-15 min) dan turun di bawah 0.1% selepas 60 minit. Walau bagaimanapun, pecahan separa karbida menghasilkan zon kehabisan kromium di sekitar sisa karbida yang terdedah kepada serangan antara butiran (IGA) dalam asid nitrik yang mendidih. Pecahan isipadu maksimum karbida primer yang dibenarkan melepasi Amalan C ASTM A262 (ujian asid nitrik 65% atau ujian Huey) ialah kira-kira 0.2%. Dalam kertas ini, pautan antara parameter penyepuhlindapan larutan, pecahan isipadu karbida primer, dan kadar kakisan antara butiran dikira.

Mekanisme Serangan Antara Butiran oleh Karbida Sisa

Dalam 316, karbida primer ialah fasa kaya kromium-(Cr₂₃C₆ mempunyai kira-kira 90% kromium mengikut berat). Semasa penyepuhlindapan larutan pada 1,050 darjah, karbida secara beransur-ansur melarut dan membebaskan kromium ke matriks austenit. Jika penyejukan daripada suhu penyepuhlindapan tidak cukup pantas, karbida akan kembali semula pada sempadan butiran semasa penyejukan melalui julat pemekaan (450-850 darjah ). Walau bagaimanapun, ujian Huey direka khusus untuk mengesan sisa karbida yang tidak larut semasa penyepuhlindapan larutan, dan sebarang karbida yang telah dimendakkan semula. Pada antara muka sisa karbida dan matriks austenit, kandungan kromium dikurangkan (secara tempatan di bawah 12 % Cr) dan sel galvanik terbentuk dalam asid nitrik yang mengoksida kuat. Austenit di sekeliling lebih suka menyerang karbida yang terlarut menyebabkan karbida terjatuh keluar meninggalkan lubang atau parit. Pecahan isipadu karbida primer yang tidak terlarut adalah berkaitan dengan kehilangan jisim dalam ujian Huey.

Hubungan kuantitatif antara kadar kakisan ujian Huey dan pecahan isipadu karbida

Ujian sistematik 316 tiub pada 1,050 darjah dengan tempoh penyepuhlindapan larutan yang berbeza-beza diikuti dengan pelindapkejutan air dan ujian ke ASTM A262 Amalan C (lima kitaran 48 jam dalam mendidih 65% HNO₃) telah mewujudkan hubungan berikut:

Masa Penyepuhlindapan Penyelesaian pada 1050 darjah (min.) Pecahan Isipadu Karbida Utama (%)Kadar Kakisan Ujian Huey (mm/tahun, purata 5 kitaran) ASTM A262 Amalan C Keputusan Disyorkan untuk Perkhidmatan Asid Nitrik Mendidih 5 (tidak lengkap) 0.8-1.2 1.5-2.5 Gagal ({6}} IGA Tidak Normal) 0.2-0.4 0.4-0.8 Marginal (lulus/gagal sempadan)Tidak disyorkan 15-20 0.15-0.25 0.25-0.45 Lulus (okay) Ya 20-30 0.10-0.20 0.20-0.35 Lulus (baik) Ya 30-45 0.05-0.12 0.15-0.25 Lulus (hebat)Terbaik untuk umur lanjutDisyorkan45-600.02-0.080.10-0.20Lulus (baik)60<0.02 (grain growth) 0.08-0.15 Pass (but danger of grain coarsening) Acceptable with management of grain size
Kesan Kandungan Karbon pada Masa Penyepuhlindapan yang Diperlukan

Standard 316 (0.08% C max) memerlukan tempoh penyepuhlindapan yang lebih lama untuk melarutkan karbida daripada 316L (0.03% C max). Jadual 2 Cadangan tempoh penyepuhlindapan larutan minimum pada 1,050 darjah untuk kandungan karbon yang berbeza-beza

Kandungan Karbon (berat%) Masa penyepuhlindapan minimum pada 1,050 darjah untuk pecahan isipadu karbida<0.2% (min)Recommended Time for Huey Test Pass (minutes) Water Quench?5 10 Yes
0.020-0.030(316L)10 15 Ya 0.030-0.040 15 20 Ya 0.040-0.050 20 25-30 Ya 0.050-0.060 25 30-35 Ya 0.060-0.080 (standard 316) 30 40-50 Ya
Spesifikasi Penyepuhlindapan Praktikal untuk Perkhidmatan Asid Nitrik

Parameter penyepuhlindapan larutan yang disyorkan untuk 316 pemanas bersarung untuk bertugas dalam mendidih asid nitrik atau asid pengoksidaan teruk lain adalah seperti berikut.

Keterukan Perkhidmatan Aloi Disyorkan Penyelesaian minimum Suhu Penyepuhlindapan ( darjah ) Masa Penyepuhlindapan Minimum (minit) Ujian Penerimaan Kaedah Penyejukan
Selang-seli, cair HNO₃ (<20%) 316L 1040 15 Water quench ASTM A262 Practice A (step structure)
20-50% berterusan HNO3 316L 1,050 20-30 Pelindapkejutan air ASTM A262 Amalan C (0.5 mm/tahun)
Malar, 50-65% HNO₃ 316L (karbon rendah) 1,050-1,060 30-45 Pelindapkejutan air ASTM A262 Amalan C (<0.3 mm/year)
65% HNO₃ (Persekitaran ujian Huey) Mendidih 304L atau 316L karbon lebih rendah 1,060 45-60 Pelindapkejutan air ASTM A262 Amalan C (<0.2 mm/year)
Pembubaran Karbida dan Pengesahan Medan Rintangan IGA

Kajian metalografi selepas etsa dengan asid oksalik elektrolitik (ASTM A262 Practice A) menunjukkan struktur mikro pemanas yang gagal dalam perkhidmatan asid nitrik. Struktur "langkah" (sempadan butiran licin, tiada parit) menunjukkan bahawa pembubaran karbida dan rintangan IGA adalah memuaskan. Struktur 'parit' (lubang goresan pada sempadan bijian) mencadangkan pemekaan atau sisa karbida dan meramalkan kegagalan dalam ujian Huey. ASTM A262 Amalan E (ujian asid sulfurik-kuprum sulfat-) ialah ujian saringan mudah untuk pengesahan tiub masuk. Ia lebih sensitif kepada pemekaan daripada karbida primer, tetapi masih membantu. Ujian yang menentukan ialah ujian Huey sebenar ( Amalan C ). Walau bagaimanapun, ia mengambil masa 10-15 hari untuk selesai.

Kesimpulan: Definisi Pelarutan Karbida Lengkap untuk Perkhidmatan Asid Nitrik

Untuk pemanas bersalut keluli tahan karat 316 dalam perkhidmatan asid nitrik mendidih, pecahan isipadu karbida primer yang tinggal selepas penyepuhlindapan larutan mestilah kurang daripada 0.2% untuk memenuhi ASTM A262 Amalan C dan menyediakan rintangan kakisan antara butiran yang mencukupi. untuk melakukan ini. 316 biasa (0.08% C) memerlukan penyepuhlindapan pada 1050 darjah selama 40 hingga 50 minit dan pelindapkejutan air. 316L (0.03% C) mengambil masa 15-20 minit. Jurutera yang menyatakan 316 sarung untuk tugas asid pengoksidaan harus memerlukan pengesahan parameter penyepuhlindapan larutan (suhu, tempoh, kaedah pelindapkejutan) dan, untuk aplikasi penting, keputusan ujian ASTM A262 Amalan C dengan kadar kakisan maksimum ditunjukkan (cth, 0.3 mm/tahun). Rangka kerja yang dibangunkan di sini menghubungkan pecahan volum karbida primer kepada kadar kakisan ujian Huey yang boleh diukur, membolehkan pembeli menentukan amalan penyepuhlindapan penyelesaian yang membangunkan struktur mikro bebas karbida yang tahan terhadap serangan antara butiran dalam persekitaran asid nitrik yang paling agresif.