316 ruostumattoman teräksen lämmitysputken taivutusmuovauksen, kylmäkäsittelyn ja argonkaarihitsauksen aikana syntyy väistämättä suuri määrä jäännösvetolujuutta perusmetallin ja hitsin lämmön{1}}vaikutusalueille. Kun hitsauksen kuumennuslämpötila nousee herkistyslämpötila-alueelle 450 - 850 astetta, kromikarbidi saostuu raerajoja pitkin, mikä johtaa kromin ehtymiseen raerajoilla. Kun lämmitysputki on otettu käyttöön kloridia -sisältävissä, happamissa tai mikrobien syövyttävissä väliaineissa, raerajoista tulee ensisijaisia korroosiokanavia, mikä laukaisee vakavan rakeiden välisen korroosion. Jäljellä olevan vetojännityksen ja syövyttävän ympäristön yhteisvaikutuksessa rakeiden väliset jännityskorroosiohalkeamat leviävät nopeasti, joita on vaikea havaita tavanomaisella pintatarkastuksella ja jotka usein johtavat äkilliseen hauraaseen lämmitysputkinippujen vuotoon. Monet valmistajat suorittavat vain yksinkertaisen-hitsauksen jälkeisen luonnollisen jäähdytyksen ilman liuoshehkutusta tai jännityksenpoistolämpökäsittelyä. Vaikka peittauksen passivointi toteutettaisiin hitsauksen jälkeen, piilevää raerajaherkistymisvaaraa ja jäännösvetolujuutta ei voida poistaa perusteellisesti, mikä johtaa usein hitsattujen lämpöputkien ennenaikaiseen rikkoutumiseen ankarissa teollisissa työolosuhteissa. Siksi luokiteltujen ja standardoitujen lämpökäsittelyprosessien muotoilu on keskeinen tekninen keino poistaa hitsauksen herkistyminen ja jäännösjännitys ja parantaa olennaisesti 316 ruostumattomasta teräksestä valmistetun lämmitysputken rakeiden välistä korroosionkestävyyttä.
Epäasianmukainen lämpökäsittely tai lämpökäsittelyn puuttuminen johtaa kahteen tyypilliseen vikaantumissyihin: raeraajan kromin ehtymiseen ja jäännösvetolujuuden kertymiseen. Kun ruostumaton teräs pysyy herkistymislämpötilavyöhykkeellä liian kauan hitsauksen ja hitaan jäähdytyksen aikana, hiiliatomit yhdistyvät kromin kanssa saostaen Cr23C6 raerajoja pitkin. Kromin nopea kuluminen raerajoilla muodostaa kromi-huonon kerroksen, jonka korroosiopotentiaali on paljon pienempi kuin rakeen sisäpuolella. Syövyttävässä elektrolyytissä rakeiden rajat ovat ensisijaisesti liuenneet, mikä johtaa rakeiden väliseen korroosioon ja metallin rakeiden välisen sidosvoiman menetykseen. Samaan aikaan epätasainen kuumennus ja jäähdytys hitsauksen ja kylmämuovauksen aikana aiheuttavat jäännösvetoluukun, joka keskittyy hitseihin, taivutettuihin osiin ja puristusalueisiin. Jäljellä oleva vetojännitys ei vain nopeuttaa rakeidenvälisten korroosiohalkeamien alkamista ja laajenemista, vaan myös aiheuttaa vuorottelevaa lämpörasitusta laitteiden käytön aikana, mikä lyhentää suuresti jännityskorroosiohalkeilun inkubaatioaikaa. Monimutkaisten rakenteiden niputetuissa lämmitysputkikokoonpanoissa paikallista herkistymistä ja jännityskeskittymiä esiintyy usein kapeissa rakoissa, joista tulee korkein -rakeidenvälisen korroosiovaurion riskipiste.
Tämä tutkimus esittää neljä standardoitua lämpökäsittelyn ohjausstrategiaa hitsattujen 316 ruostumattomasta teräksestä valmistettujen lämmitysputkien rakeiden välisen korroosionkestävyyden parantamiseksi. Ensin luokitella lämpökäsittelyjärjestelmät materiaalilaadun, käsittelytavan ja palvelun korroosioriskin mukaan. 316 ruostumattomasta teräksestä valmistettujen lämmitysputkien, joissa on tavalliset kiertovesikäyttöolosuhteet ja alhainen korroosioriski, käytetään matalan-lämpötilan jännityksenpoistohehkutusta, joka eliminoi kylmätaivuttamisesta ja hitsauksesta aiheutuvan jäännösvetolujuuden, jolloin vältetään pysyminen herkistymislämpötila-alueella pitkään. Korkean-kloridin, happamissa ja ajoittaisessa korkean-lämpötiloissa käyttöympäristöissä, joissa on korkea rakeiden välinen korroosion riski, 316 litran ultra-vähähiilinen ruostumaton teräs on suositeltava, ja täysliuoshehkutuskäsittely suoritetaan hitsauksen jälkeen. 316L:n erittäin vähähiilinen rakenne estää tehokkaasti kromikarbidin saostumisen, kun taas liuoslämpökäsittely voi liuottaa saostuneet kromikarbidit uudelleen austeniittimatriisiin ja saavuttaa jälleen tasaisen kromin jakautumisen. Suurille niputettuille lämmityskokoonpanoille, joita ei voida sijoittaa integroituihin lämpökäsittelyuuneihin, hitsauslämmön-vaikuttamille vyöhykkeille suoritetaan paikallinen nopea induktiokuumennus ja vesisammuttaminen viipymäajan lyhentämiseksi herkistysvälillä.
Toiseksi, valvo tiukasti liuoksen hehkutuslämpötilaa, pitoaikaa ja nopean jäähdytyksen parametreja. Aseta liuoksen lämpökäsittelylämpötila 316 ja 316L ruostumattomasta teräksestä 1050 asteen ja 1120 asteen välille, muotoile pitoaika järkevästi seinämänpaksuuden mukaan: jokainen 1 mm seinämänpaksuus vastaa 2-3 minuutin lämpösäilytystä, jotta varmistetaan raerajasakkojen riittävä uudelleenliukeneminen. Lämmön säilyttämisen jälkeen on käytettävä pakotettua nopeaa vesijäähdytystä tai nopeaa-kaasujäähdytystä, jotta herkistyslämpötila-alue 450–850 astetta ylitetään nopeasti mahdollisimman lyhyessä ajassa, mikä estää kromikarbidin toissijaisen saostumisen hitaan jäähdytyksen aikana. Vältä liian korkeaa hehkutuslämpötilaa yli 1150 astetta, mikä aiheuttaa rakeiden karkeutta ja heikentää ruostumattoman teräksen alustan mekaanisia ominaisuuksia ja väsymiskestävyyttä. Ohutseinäisten alle 2 mm:n lämpöputkien lämmitysnopeus on säädettävä tarkasti paikallisen ylikuumenemisen ja putken muodonmuutoksen estämiseksi.
Kolmanneksi standardoi matalan{0}}lämpötilan jännityksenpoistohehkutusprosessit komponenteille, jotka eivät sovellu liuoskäsittelyyn. Aseta hehkutuslämpötila välille 300 - 400 astetta, lämmitysnopeus alle 3 astetta minuutissa ja lämmönsäilytys 60 - 120 minuuttia, minkä jälkeen uunin hidas jäähdytys huoneenlämpötilaan. Tämä prosessi voi vapauttaa suurimman osan kylmämuokkauksen ja hitsauksen synnyttämästä jäännösvetolujuudesta aiheuttamatta kromikarbidin saostumista ja raerajojen herkistymistä. Ennen lämpökäsittelyä, poista pinta öljy, rasva ja orgaaniset epäpuhtaudet perusteellisesti välttääksesi pinnan hiiltymisen korkean lämpötilan kuumennuksen aikana, mikä aiheuttaa paikallisen kromin ehtymisen ja muodostuu rakeiden väliselle korroosiolle herkkiä kohtia. Suojaa lämmitysputken pinta inertillä suojailmakehällä korkean lämpötilan lämpökäsittelyn aikana estääksesi pinnan hapettumisen ja hiilen poistumisen.
Neljänneksi, suorita-lämpökäsittelyn jälkeinen tarkastus ja erän korroosionesto{1}}tarkistus. Suorita lämpökäsittelyn jälkeen metallografinen tarkastus raerajojen saostumisen tilan tarkkailemiseksi ja suorita rakeiden välinen korroosiokoke kansallisten standardimenetelmien mukaisesti varmistaaksesi herkistymisen. Testaa jäännösjännitys röntgendiffraktiolla varmistaaksesi, että pintavetojännitys muuttuu alhaiseksi-jännitys- tai puristusjännitystilaksi. Suorita lämpökäsittelyn jälkeen yhtenäinen alkalinen rasvanpoisto, ultraäänipuhdistus ja peittauspassivointi täydellisen kromi{7}}rikkaan passiivikalvon muodostamiseksi yhtenäisen raerakenteen pinnalle. Keskity pitkäaikaisen kenttäkäytön aikana pyörrevirtavirheiden havaitsemiseen ja kaikkien hitsattujen ja taivutettujen lämpökäsiteltyjen osien sähkökemialliseen testaukseen joka vuosi, jotta voit seurata varhaista rakeidenvälistä korroosiota ja jännityskorroosion halkeamia. Arkistoi lämpökäsittelyn lämpötilakäyrät, tallenteet ja rakeidenväliset korroosiotestiraportit jokaisen lämmitysputkierän koko{12}elinlaatutiedostoon prosessin jäljitettävyyden ja laadun vastuullisuuden varmistamiseksi.
Kenttäsovellustiedot osoittavat, että standardisoidulle liuoshehkutukselle altistettujen hitsattujen lämmitysputkien rakeiden välinen korroosion epäonnistumisaste on pienempi 95 % korkeassa-korroosio-olosuhteissa, ja käyttöikä on yli kaksinkertainen verrattuna -lämpö-käsiteltyihin työkappaleisiin. Yhteenvetona voidaan todeta, että asteittainen lämpökäsittelymenetelmän valinta, tarkka lämpötilan ja jäähdytysparametrin säätö, ilmakehän suojauskäsittely ja tiukka lämpökäsittelyn jälkeinen-tarkistus voivat poistaa raerajojen herkistymisen ja haitallisen jäännösvetolujuuden lähteestä. Optimoitu lämpökäsittelyprosessi lukitsee 316 ruostumattomasta teräksestä valmistetun alustan luontaisen rakeiden välisen korroosionkestävyyden, eliminoi piilotetun vaaran-hitsauksen aiheuttamasta raerajojen rikkoutumisesta ja tarjoaa luotettavan materiaalin suorituskyvyn takuun lämmitysputkille, joita käytetään erilaisissa ankarissa syövyttävissä teollisuusympäristöissä.
