Kruche uszkodzenie spowodowane korozją międzykrystaliczną odnosi się do stali nierdzewnej 316 poddawanej nagrzewaniu spawalniczemu lub niewłaściwej-obróbce cieplnej w wysokiej temperaturze w zakresie temperatur uczulania 450–850 stopni. Pierwiastki chromu w materiale łączą się preferencyjnie z węglem, wytrącając-węgliki bogate w chrom wzdłuż granic ziaren, co powoduje poważne zubożenie chromu w strefach sąsiadujących z granicami ziaren. Obszar z niedoborem chromu-traci zdolność do tworzenia kompletnej-korozyjnej warstwy pasywnej, stając się elektrochemicznym obszarem aktywnej anody. Pod wpływem erozji środowiska korozyjnego korozja rozprzestrzenia się w sposób ciągły wzdłuż granic ziaren, odcinając siłę wiązania pomiędzy ziarnami metalu. Materiał nadal zachowuje całkowity wygląd zewnętrzny, ale traci integralność strukturalną, co prowadzi do nagłego kruchego pękania i wycieków penetracyjnych pod ciśnieniem roboczym i obciążeniem zewnętrznym. Ta awaria pojawia się głównie w spawanych odcinkach rur grzewczych ze stali nierdzewnej w środowiskach kwaśnych i zawierających chlorki.
1. Opady uczulające i mechanizm rozprzestrzeniania się korozji międzykrystalicznej
Stal nierdzewna 316 opiera się na wystarczającej zawartości chromu, aby wytworzyć ochronną warstwę pasywacyjną tlenku chromu. Podczas cyklu termicznego spawania materiał pozostaje przez pewien czas w przedziale uczulenia. Atomy węgla dyfundują do granic ziaren i wytrącają węgliki Cr₂₃C₆. Zużycie chromu w pobliżu granic ziaren powoduje miejscowy niedobór chromu, tworząc mikrobaterię podstawową z nienaruszonym wnętrzem ziaren-bogatym w chrom. Korozja selektywnie rozpuszcza słabą strefę na granicy ziaren i rozwija się w pęknięcie sieciowe wewnątrz ścianki rury. W odróżnieniu od korozji jednolitej, która pocienia całą ścianę, korozja międzykrystaliczna wnika od powierzchni do wewnątrz, wzdłuż granic kryształów, bez widocznych strat materiału na powierzchni zewnętrznej i wyjątkowo dobrze maskując defekty.
2. Typowe pozycje podatne na uszkodzenia spowodowane korozją międzykrystaliczną
Strefy-wpływu ciepła spawania, w których podczas spawania występuje zakres temperatur uczulających;
Segmenty rur ogrzewane lokalnie przez długi czas przez zewnętrzne źródła ciepła w przedziale 450~850 stopni;
Komponenty poddane nieprawidłowej-obróbce cieplnej po spawaniu, prowadzące do wymuszonego uczulenia struktury metalograficznej;
Obszary przejściowe grani i kolanek kołnierzy z dużymi naprężeniami szczątkowymi spawania przyspieszającymi rozwój korozji;
Rurociągi ze statyczną martwą odnogą, w których gromadzi się czynnik korozyjny i stale atakuje uszkodzone obszary na granicy ziaren.
3. Czynniki rdzeniowe przyspieszające uszkodzenia korozyjne
Zastosuj zwykły materiał 316 o niskiej-niskiej-emisyjności{1}}bez obróbki redukcji węgla w konstrukcjach spawanych;
Operacja spawania wiąże się z nadmiernym dopływem ciepła i małą szybkością chłodzenia, co wydłuża czas przebywania uczulacza;
Pomija się-obróbkę stabilizującą po wyżarzaniu w procesie spawania, aby wyeliminować wytrącanie się węglika;
Medium procesowe zawiera jony chlorkowe, kwas organiczny i inne składniki korozyjne, które powodują rozpuszczenie granic ziaren;
Sam surowiec ma nadmierną zawartość węgla, co znacznie zwiększa tendencję do wytrącania się węglików.
4. Pełne-środki techniczne zapobiegania i kontroli połączeń
① Jako podstawowy materiał rury preferuj niskowęglową-gatunek 316L lub stabilizowaną modyfikowaną stal nierdzewną
Zasadniczo zmniejsz zawartość pierwiastków węgla, aby zapobiec wytrącaniu się węglika chromu.
② Zoptymalizuj proces spawania, aby zastosować mały prąd i szybkie parametry spawania, aby skrócić czas utrzymywania wysokiej-temperatury
Unikaj długotrwałego ogrzewania-strefy wpływu ciepła w celu uczulenia.
③ Wdrożyć-hartowanie po spawaniu lub wyżarzanie stabilizujące dla kluczowych połączeń spawanych-łożysk
Rozpuścić wytrącone węgliki i przywrócić równomierny rozkład chromu na granicach ziaren.
④ Zainstalować urządzenia do filtracji i odchlorowania medium, aby zmniejszyć stężenie jonów korozyjnych w płynie transportowym
Odetnij elektrochemiczną siłę napędową reakcji korozji międzykrystalicznej.
⑤ Regularnie przeprowadzaj kontrolę korozji międzykrystalicznej i wykrywanie wad ultradźwiękowych na częściach spawanych
Wyeliminuj wady pęknięć na granicy ziaren ukrytych przed pęknięciem penetracyjnym.
5. Tabela porównawcza skutków zapobiegania
表格
| Tryb procesu materiału i spawania | Ryzyko korozji międzykrystalicznej | Sugestia zastosowania |
|---|---|---|
| Zwykły materiał 316 + spawanie z powolnym chłodzeniem + brak obróbki cieplnej-po spawaniu | W średnioterminowym-eksploatacji dochodzi do pękania w wyniku penetracji granic ziaren i kruchego pękania | Wymień na materiał 316L i przeprowadź wyżarzanie w przypadku uszkodzonych spoin |
| Niskowęglowa-stal nierdzewna + spawanie przy niskim wkładzie ciepła + znormalizowana obróbka stabilizująca-po spoinie | Skutecznie tłumią segregację węglików i ekspansję korozji na granicach ziaren | Standardowa konstrukcja i specyfikacja spawania dla rurociągów ciśnieniowych ze stali nierdzewnej 316 |
| Ultra-stal nierdzewna o niskiej zawartości węgla + monitorowanie średnich komponentów online + coroczna inspekcja metalograficzna spoin | Wyjątkowo niskie ryzyko nagłego pęknięcia rury i średnie ryzyko wycieku | Preferowany schemat dla projektów sieci rurociągów grzewczych o średnim cyklu-korozyjnym w przemyśle chemicznym |
Wniosek
Korozja międzykrystaliczna stali nierdzewnej 316 jest spowodowana uczuleniem spawania prowadzącym do wytrącania się węglika chromu i zubożenia chromu na granicy ziaren, co powoduje, że granica kryształu preferencyjnie koroduje i oddziela się. Podstawowe środki zapobiegawcze obejmują wybór materiałów bazowych ze stali nierdzewnej-o niskiej zawartości węgla, optymalizację dopływu ciepła spawania i szybkości chłodzenia, dopasowanie procesów obróbki cieplnej po-spawaniu, oczyszczanie medium procesowego i wzmocnienie regularnych badań nieniszczących spoin. Kontrola całego-zamkniętego-procesu w pętli wyboru surowców, konstrukcji spawalniczej i akceptacji obróbki cieplnej-po obróbce może zapobiec przestojom produkcji i wypadkom środowiskowym spowodowanym kruchym pękaniem korozji międzykrystalicznej rur grzejnych ze stali nierdzewnej 316.
