Za proizvodne inženjere i stručnjake za osiguranje kvaliteta koji su odgovorni za električne uranjajuće grijače u radu sa sumpornom kiselinom, pričvršćivanje prirubnica za montažu i fitinga na omotač od nehrđajućeg čelika 316 zahtijeva zavarivanje. Toplota od zavarivanja može uzrokovati senzibilizaciju-taloženja hrom karbida na granicama zrna u zoni{3}}zahvaćenoj toplinom. Sensitized 316 gubi otpornost na koroziju i postaje podložan intergranularnoj koroziji, koja prvenstveno napada granice zrna, uzrokujući brz gubitak materijala i potencijalni kvar grijača. Debljina zida omotača utiče i na brzinu hlađenja nakon zavarivanja i na potrebu naknadnog žarenja -vara. Ovaj članak identifikuje specifičan prag koncentracije sumporne kiseline pri kojem omotač od 1,2 mm 316 zahtijeva naknadno-žarenje kako bi se spriječio napad intergranularne korozije.
Senzibilizacija i mehanizam intergranularne korozije u 316
Kada se nerđajući čelik 316 zagrije na temperature između 450 stepeni i 850 stepeni -opseg senzibilizacije-krom karbidi precipitiraju na granicama zrna. Ova precipitacija iscrpljuje hrom u regijama uz granice zrna, ostavljajući im manje od 12% hroma potrebnog za formiranje pasivnog filma. U korozivnom okruženju, ove zone osiromašene hromom- korodiraju prvenstveno, uzrokujući napad na granicu zrna i eventualni gubitak materijala. Za plašt sa -stijenkom od 1,2 mm, brzina hlađenja nakon zavarivanja je velika jer niska termička masa omogućava brzo rasipanje topline. Tanak zid se hladi sa temperature zavarivanja na ispod 450 stepeni u sekundi, trošeći minimalno vreme u opsegu senzibilizacije. Za omotač sa-stinama iznad 3 mm, brzina hlađenja je sporija, što povećava rizik od senzibilizacije. Međutim, za zid od 1,2 mm, brzina hlađenja je obično dovoljno brza da se izbjegne senzibilizacija u standardnim uvjetima zavarivanja u plinskom volframovom luku. Kritični faktor nije samo debljina stijenke, već sadržaj ugljika u 316 materijalu. Nisko-ugljični 316L (maksimalno 0,03% ugljika) je visoko otporan na senzibilizaciju bez obzira na debljinu stijenke. Standard 316 (maksimalno 0,08% ugljenika) može izazvati senzibilizaciju ako je hlađenje presporo.
Kritična koncentracija sumporne kiseline za otkrivanje preosjetljivosti
Intergranularna korozija u senzibiliziranom 316 je najagresivnija u specifičnim koncentracijama sumporne kiseline. Straussov test (ASTM A262 Practice E) koristi kipuću 16% sumpornu kiselinu sa bakar sulfatom za otkrivanje senzibilizacije. U radu, intergranularni napad se najlakše javlja u koncentracijama sumporne kiseline između 10% i 40% na temperaturama iznad 50 stepeni. Ispod 10%, kiselina nije dovoljno agresivna da bi prvenstveno napadala granice zrna. Iznad 40%, kiselina postaje oksidirajuća i repasivira površinu, skrivajući senzibilizaciju. Za omotač od 1,2 mm 316 koji radi u sumpornoj kiselini, prag koncentracije za rizik od intergranularne korozije je približno 15-25% na temperaturama od 60-80 stepeni. Ispod 15%, senzibilizirani omotač može preživjeti godinama bez vidljivog napada. Iznad 25%, oksidirajuća priroda kiseline može suzbiti intergranularni napad, iako rupičenje postaje problem. U rasponu od kritičnih 15-25%, senzibilizirani omotač može izgubiti 0,5-2,0 mm materijala godišnje duž granica zrna, probijajući zid od 1,2 mm u roku od nekoliko mjeseci. Stoga, za primjene sa koncentracijom sumporne kiseline između 15% i 25% na temperaturama iznad 50 stepeni, toplotno se preporučuje žarenje nakon -zavara osim ako se ne koristi 316L.
Matrica zahtjeva za žarenje za zavarene 316 omotače
Sljedeća tabela daje preporuke za žarenje nakon -zavara 1,2 mm 316 omotača na osnovu koncentracije sumporne kiseline, radne temperature i specifičnog korištenog razreda 316. Žarenje se sastoji od zagrijavanja zavarenog sklopa na 1050 stepeni u trajanju od 15 minuta, nakon čega slijedi brzo hlađenje (gašenje vodom ili prisilni gas).
| Koncentracija sumporne kiseline | Radna temperatura | 316 Grade | Post-Potrebno je žarenje zavara? | Alternativna preporuka |
|---|---|---|---|---|
| Ispod 10% | Bilo koja temperatura | 316 ili 316L | br | Standardno zavarivanje prihvatljivo |
| 10 – 15% | Ispod 60 stepeni | 316L | br | 316L preferirano |
| 10 – 15% | Ispod 60 stepeni | 316 | Ne, ali preporučuje se 316L | Prihvatljivo bez žarenja |
| 10 – 15% | 60 – 90 stepeni | 316L | br | Prati napad |
| 10 – 15% | 60 – 90 stepeni | 316 | Da | Žarenje ili upotreba 316L |
| 15 – 25% | Ispod 50 stepeni | 316L | br | 316L prihvatljivo |
| 15 – 25% | Ispod 50 stepeni | 316 | Da | Potrebno žarenje |
| 15 – 25% | 50 – 80 stepeni | 316 ili 316L | Da | Žarenje je obavezno za bilo koju vrstu |
| 15 – 25% | Iznad 80 stepeni | Bilo 316 | Da, plus razmotrite nadogradnju legure | Visok rizik od napada; koristite Alloy 20 |
| 25 – 40% | Bilo koja temperatura | Bilo 316 | Nije primjenjivo | Senzibilizacija nije primarni način kvara; pitting dominira |
| Iznad 40% | Bilo koja temperatura | Bilo 316 | Nije primjenjivo | Oksidirajuća kiselina; intergranularni napad malo verovatan |
Za kritični opseg koncentracije od 15-25% na temperaturama iznad 50 stepeni, potrebno je žarenje nakon -zavara 1,2 mm 316 omotača ako se koristi standard 316. Čak i sa 316L, žarenje pruža dodatnu sigurnosnu marginu. Bez žarenja, zona pričvršćenja zavarene prirubnice može razviti intergranularnu koroziju koja prodire kroz tanki zid za 3-12 mjeseci, uzrokujući odvajanje prirubnice ili curenje plašta.
Praktična razmatranja žarenja za tankozidne omote-
Nakon{0}}žarenje omotača od 1,2 mm 316 predstavlja praktične izazove. Visoka temperatura od 1050 stepeni može izazvati oksidaciju žice unutrašnjeg otpora ako sklop nije pravilno zaštićen. Žarenje treba obaviti u peći s kontroliranom atmosferom s argonom ili disociranim amonijakom kako bi se spriječila oksidacija. Alternativno, indukcijsko grijanje može lokalno žariti zonu zavara bez zagrijavanja cijelog grijača. Za grijače koji su već obloženi MgO izolacijom, žarenje u punoj peći nije moguće jer se MgO širi drugačije od čelika i može popucati omotač. Stoga, žarenje se mora izvesti nakon zavarivanja, ali prije nabijanja, ili lokalizirano samo na području zavara. Inženjeri bi trebali specificirati da svako zavarivanje na 316 omotača namijenjenih za 15-25% sumporne kiseline mora biti praćeno lokaliziranim indukcijskim žarenjem zone -zahvaćene toplinom. Žarena zona treba da se proteže najmanje 10 mm sa obe strane vara. Provjera ispravnog žarenja može se izvršiti pomoću feritnog metra ili podnošenjem uzorka zavarenog spoja ASTM A262 Practice E testiranju. Dobavljač koji ne može izvršiti naknadno-žarenje ili obezbijediti verifikaciono ispitivanje ne bi trebao biti korišten za primjene sumporne kiseline u kritičnom rasponu koncentracija. Trošak jednog intergranularnog kvara korozije-obično iznenadnog i bez upozorenja-daleko premašuje cijenu pravilnog postupka žarenja. Za nove instalacije, specificiranje 316L umjesto standardnog 316 eliminira rizik od senzibilizacije za zidove od 1,2 mm u svim uvjetima osim u najagresivnijim, i snažno se preporučuje za sve usluge sumporne kiseline iznad 10% koncentracije.
