Hitsaus on olennainen prosessointiprosessi niputettujen, taivutettujen ja laippaliitos{0}}316 ruostumattomasta teräksestä valmistettujen lämmitysputkien valmistuksessa. Korkean lämpötilan hitsauksen lämpöjakson aikana hitsausvyöhyke ja sen viereinen lämpö{4}}lämpenevät ja jäähtyvät nopeasti. Kun lämpötila pysyy herkistyslämpötila-alueella 450-850 astetta tietyn ajan, kromikarbidi saostuu jatkuvasti raerajoja pitkin, mikä johtaa paikalliseen kromin ehtymiseen raerajoilla. Kromi-köyhä alue ei voi muodostaa täydellistä ja vakaata kromi{10}rikasta passiivikalvoa, josta tulee anodialue, joka on herkkä liukenemaan kloridipitoiseen, korkeaan lämpötilaan tai happamaan väliaineeseen, mikä lopulta laukaisee rakeiden välisen korroosion. Vakava rakeiden välinen korroosio aiheuttaa lämmitysputken rakeiden välisen sitomisvoiman menettämisen, mikä johtaa hauraaseen vuotoon tai jopa sirpaloitumiseen pienessä ulkoisessa rasituksessa. Monet valmistajat keskittyvät vain hitsauksen ulkonäköön ja tiivistystehoon, mutta jättävät huomioimatta lämpöherkistyksen hallinnan ja{15}}hitsauksen jälkeisen stabilointikäsittelyn, jolloin hitsatut liitokset ovat yleisimmät lämmitysputkien vikakohdat ankarissa syövyttävissä ympäristöissä. Siksi standardoitu hitsausprosessin ohjaus ja herkistymisen estokäsittely ovat tärkeitä teknisiä keinoja välttää hitsattujen lämpöputkien rakeiden välinen korroosio.
Rakeiden välisen korroosion muodostumismekanismi on hitsauksen lämpöherkistymisen aiheuttamassa kromielementtien jakautumisen epätasapainossa. Korkeissa herkistymislämpötiloissa ruostumattoman teräksen hiiliatomit diffundoituvat nopeasti raerajoille ja yhdistyvät kromin kanssa muodostaen kromikarbidisaostumia. Koska kromin diffuusionopeus rakeiden sisällä on paljon alhaisempi kuin hiilen, raeraja-alue ei pysty ajoissa täydentämään kulutettua kromia, jolloin muodostuu kapeita kromi-tyhjiövyöhykkeitä. Syövyttävässä elektrolyyttiympäristössä kromi-huonojen raerajojen potentiaali on paljon pienempi kuin rakeiden sisätiloissa, jolloin muodostuu lukemattomia mikrogalvaanikennoja. Raerajat liukenevat jatkuvasti kideverkostoa pitkin, mikä johtaa näkymättömään tunkeutumiskorroosioon materiaalin sisällä, jota ei ole helppo löytää tavanomaisella silmämääräisellä tarkastuksella. Kun lämpökierto, tärinä tai painekuormitus altistuu, lämmitysputki yhtäkkiä halkeilee ja vuotaa herkistetylle hitsauslämmölle{7}}vaikutusalueella. Tavalliseen pistekorroosioon verrattuna rakeidenvälisellä korroosiolla on vahvempi peitto ja suurempi turvallisuusriski.
Tämä tutkimus esittää neljä systemaattista valvontatoimenpidettä hitsattujen 316 ruostumattomasta teräksestä valmistettujen lämmitysputkien rakeiden välisen korroosion estämiseksi. Valitse ensin vähähiilinen 316L ruostumaton teräspohja ja siihen sopiva hitsauslanka. 316L:n hiilipitoisuutta valvotaan tiukasti alle 0,03 %:n, mikä vähentää suuresti kromikarbidin saostumisen käyttövoimaa hitsauksen lämpöjaksojen aikana ja heikentää olennaisesti rakeiden välisen herkistymisen taipumusta. Lämmitysputkissa, joissa on käytettävä tavanomaista 316 ruostumatonta terästä, hitsausprosessin on lyhennettävä tiukasti viipymisaikaa herkistyslämpötila-alueella. Vältä toistuvaa monikerroksista hitsausta ja hitsausten hidasta jäähtymistä. Käytä argonsuojattua volframikaarihitsausta pienellä virralla, nopealla hitsausnopeudella kaventaaksesi lämmön{11}}vaikutusalueen leveyttä ja pienentääksesi herkistymisaluetta. Takaosan argonsuojaus on pakollinen estämään hitsin juurien hapettumista ja kromin kulumista korkean lämpötilan ilman hapettumisen aiheuttamana.
Toiseksi käytä jälki{0}}hitsauksen liuoksen lämpökäsittely poistaaksesi herkistyneen mikrorakenteen. Lämmitä hitsauksen jälkeen koko lämmitysputken työkappale 1050-1100 asteeseen riittävän lämmön säilyttämiseksi ja suorita sitten nopea vesijäähdytys. Korkean-lämpötilan liuoskäsittely voi liuottaa saostuneen kromikarbidin täysin takaisin austeniittimatriisiin ja saada aikaan kromielementtien tasaisen uudelleenjakautumisen rakeiden ja raerajojen sisällä, mikä eliminoi kromi-tyhjennetyt vyöhykkeet kokonaan. Suurille -kokoisille niputettuille lämmitysputkille, joita ei voida lämpökäsitellä kiinteästi, hitsausliitoksille on suoritettava paikallinen korkean-lämpötilan liuoskäsittely lämpö{10}}vyöhykkeen tasaisen korroosionkestävyyden palauttamiseksi.
Kolmanneksi optimoi hitsausrakenteen suunnittelu paikallisen lämmön kertymisen vähentämiseksi. Vältä tiheää yhdensuuntaista hitsausasettelua ja jatkuvia pitkiä hitsisaumoja; Järjestä hitsausjärjestys kohtuudella, jotta estetään päällekkäiset lämpöjaksot, jotka johtavat saman alueen toistuvaan herkistymiseen. Pienennä hitsausraudoituksen korkeutta ja vältä jännityskeskittymiä hitsauksen siirtymäkohdissa, koska vetojännitys kiihdyttää rakeidenvälisten korroosiohalkeamien laajenemisnopeutta. Poista hitsauksen jälkeen huolellisesti hitsausroiskeet, oksidihilse ja savulika hitsisaumojen pinnalta ja lämpö-alueilta ultraäänipuhdistuksella ja mekaanisella kiillotuksella, muuten pintavirheet aiheuttavat paikallista korroosiota ja laajenevat herkistyneiden raerajojen pitkin.
Neljänneksi vahvistetaan{0}}hitsauksen jälkeistä passivointia ja säännöllistä metallografista tarkastusta. Hitsausalue on käsiteltävä integroidulla peittauksella ja passivoimalla korkean -lämpötilojen hapetuskerrosten poistamiseksi ja vaurioituneiden passiivisten kalvojen korjaamiseksi hitsausliitoksissa, mikä estää kloridi-ionien tunkeutumisen kromi-raerajojen pintavikojen vuoksi. Ota säännöllisesti näytteitä hitsatuista työkappaleista metallografisen mikrorakenteen havaitsemiseen ja rakeiden välisen korroosion herkkyystesteihin varmistaaksesi, poistavatko hitsaus- ja lämpökäsittelyprosessit tehokkaasti herkistymisen. Kuumennusputkien, joita käytetään korkean lämpötilan -kloridi-rikkaissa ympäristöissä, näytteenottotarkastustiheyttä on lisättävä, jotta vältetään eräherkistyneiden työkappaleiden käyttöönotto.
Kenttäseurantatiedot osoittavat, että optimoidulla hitsaustekniikalla ja liuoskäsittelyllä varustetuissa 316L-lämmitysputkissa ei ole rakeiden välistä korroosiota -pitkäaikaisen käytön jälkeen-korkean lämpötilan kloridia- sisältävissä työpajoissa. Sitä vastoin perinteiset 316-lämmitysputket, joissa ei ole herkistymisen estosäätöä, kärsivät rakeiden välisestä vuodosta hitsausliitoksissa 5–9 vuoden käytön aikana. Yhteenvetona voidaan todeta, että vähähiilisen materiaalin valinta,{11}}tehokas standardoitu hitsaustekniikka, jälki-hitsausliuoslämpökäsittely ja tiukka pintakorroosionesto Nämä hitsauksen herkistymisenestovaatimukset eliminoivat piilotetun vaaran hitsattujen liitosten hauraamisesta ja takaavat 316 ruostumattomasta teräksestä valmistetun lämmitysputken pitkäaikaisen rakenteellisen eheyden korkeissa lämpötiloissa syövyttävissä teollisuusympäristöissä.
