Intergranularni korozijski kvar znači da austenitni nerđajući čelik 316 podleže senzibilizaciji tokom zavarivanja ili dugotrajnog-visoko{2}}grevanja na visokim temperaturama. Krom-karbid kontinuirano precipitira duž granica metalnih zrna, što rezultira ozbiljnim osiromašenjem hroma na graničnim zonama zrna. Područje granice zrna gubi sposobnost formiranja kompletnog antikorozionog pasivnog filma i postaje anodno područje mikro-galvanske ćelije. Pod erozijom korozivnog medija, granice zrna se prvenstveno otapaju i urezuju, sila vezivanja između metalnih zrnaca nestaje, a zid cijevi trpi intergranularno prodiranje i curenje u prah. Ovaj kvar se uglavnom javlja u zonama -zahvaćenim toplinom zavara i dijelovima cjevovoda koji rade u temperaturnom opsegu osjetljivosti dugo vremena.
1. Senzibilizacija i mehanizam razvoja intergranularne korozije
Kada nerđajući čelik ostane u temperaturnom intervalu od 450~850 stepeni, atomi ugljenika unutar matrice difunduju do granica zrna i kombinuju se sa hromom da bi generisali taloženje hrom karbida Cr₂₃C₆. Budući da je brzina difuzije hroma daleko niža od ugljika, sadržaj hroma u blizini granica zrna naglo pada ispod kritične vrijednosti potrebne za formiranje filma pasivizacije. Granične regije zrna postaju elektrohemijski aktivne i korodiraju prvenstveno u provodljivom mediju. Korozija postepeno erodira duž granične mreže zrna, što na kraju uzrokuje da materijal izgubi intergranularnu koheziju, pri čemu netaknuta zrna otpadaju u obliku praha. Za razliku od transgranularnog naprezanja korozionog pucanja izazvanog vlačnom silom, ovo oštećenje se razvija isključivo duž granica kristala bez obaveznih uslova zateznog naprezanja.
2. Tipične pozicije sklone intergranularnim korozijskim oštećenjima
Zavareni šavovi i susjedne zone{0}}zahvaćene toplinom neizbježno prolaze kroz temperaturu osjetljivosti tokom zavarivanja;
Dijelovi cijevi omotani električnim trakama za praćenje i održavani na konstantnoj temperaturi osjetljivosti mjesecima;
Koreni za sučeono zavarivanje prirubnica sa sporom brzinom hlađenja i produženim vremenom zadržavanja senzibilizacije;
Popravka zavarivanja i sekundarnih zavarenih područja sa ponovljenim termičkim ciklusom i superpozicijom efekta senzibilizacije;
Mrtve noge cjevovoda sa statičkim medijem koje dovode do lokalne koncentracije medija i pojačanog jetkanja granica zrna.
3. Faktori izazivanja jezgra koji ubrzavaju intergranularnu koroziju
Usvajanje uobičajenog nehrđajućeg čelika 316 sa visokim sadržajem ugljika bez niskog-ugljika ili optimizacije stabiliziranog kvaliteta;
Procesu zavarivanja nedostaju mjere brzog hlađenja, zbog čega zona{0}}zahvaćena toplinom ostaje predugo u temperaturnom opsegu osjetljivosti;
Vanjska temperatura grijanja je fiksirana unutar intervala osjetljivosti za dugotrajan-neprekidan rad;
Nema tretmana žarenja nakon-zavarivanja otopinom za rastvaranje istaloženog hrom karbida i vraćanje uniformnosti hroma;
Procesni medij sadrži kisele i halogene jone, koji značajno poboljšavaju brzinu nagrizanja hrom{0}}slabih granica zrna.
4. Potpune-tehničke mjere za sprječavanje i kontrolu veze
① Preferentno odaberite materijale od nisko-ugljičnog 316L ili niobijuma-stabiliziranog nehrđajućeg čelika tokom nabavke materijala
Smanjite sadržaj ugljičnih elemenata u osnovi kako biste spriječili taloženje karbida.
② Optimizirajte proces zavarivanja kako biste usvojili mali unos topline i prisilno brzo hlađenje nakon zavarivanja
Skratite vrijeme boravka obratka u zoni temperature osjetljivosti.
③ Izvršiti ukupnu toplinsku obradu rješenja za ključne zavarene komponente kako bi se homogenizirala distribucija hroma
Eliminišite osetljivu mikrostrukturu i eliminišite nedostatak hroma na granici zrna.
④ Podesite parametre temperature električnog praćenja kako biste izbjegli dugotrajnu-stalnu temperaturu unutar 450~850 stepeni
Prekinite termičko stanje potrebno za reakciju senzibilizacije.
⑤ Provesti periodične metalografske preglede i elektrohemijsko ispitivanje intergranularne korozije na zavarenim dijelovima
Odstranite osjetljive cijevne spojnice prije nego što dođe do makroskopskog oštećenja od korozije.
5. Tabela poređenja efekata prevencije
表格
| Materijal i način procesa zavarivanja | Rizik od intergranularne korozije | Prijedlog aplikacije |
|---|---|---|
| Osnovni materijal sa visokim-ugljikom 316 + sporo hlađenje zavarivanja + bez termičke obrade nakon-varenja | Očigledna korozija granice zrna i lokalna perforacija pojavljuju se u srednjem servisnom ciklusu | Zamijenite sa 316L cijevnim spojevima i izvršite žarenje rješenjem za zavarene spojeve |
| Nisko-ugljični/stabilizirani materijal + standardizirano zavarivanje sa niskim-ulazom topline- + ciljani tretman rješenja | Efikasno suzbija taloženje karbida i selektivno jetkanje na granicama zrna | Standardni materijal i specifikacija zavarivanja za cjevovode za grijanje od nerđajućeg čelika protiv-intergranularne-korozije |
| Stroga inspekcija ulaznih komponenti materijala + potpuna-kontrola polja temperature procesa + godišnja provjera uzorkovanja performansi korozije | Ekstremno niska granica zrna ljuštenja i prodiranje skrivene opasnosti | Poželjna shema za inženjering zavarivanja cevovoda za grijanje kemijskih korozivnih medija |
Zaključak
Intergranularna korozija grijaćih cijevi od nehrđajućeg čelika 316 uzrokovana je termičkom senzibilizacijom koja dovodi do nedostatka hroma na granici zrna, što pokreće preferencijalno elektrohemijsko otapanje duž granica kristala. Osnovna sredstva za prevenciju uključuju optimizaciju kvaliteta materijala na niži sadržaj ugljika, regulaciju ulazne topline zavarivanja i brzinu hlađenja, izvođenje toplinske obrade otopinom nakon-zavarivanja, izbjegavanje dugotrajne-usluge temperature osjetljivosti i jačanje redovnog otkrivanja performansi materijala. Upravljanje cijelim-procesom zatvorenog-upravljanja odabirom sirovina, konstrukcijom zavarivanja na terenu i kontrolom radne temperature može spriječiti usitnjavanje cjevovoda i nesreće zbog curenja uzrokovane intergranularnom korozijom cijevi za grijanje.
