La ce combinație specifică de muncă la rece anterioară (5% față de 15% față de 25%) și timpul de îmbătrânire la 700 de grade (1.000 vs 5.000 vs 10.000 de ore) Tranziția teaca de încălzire 316L de la transgranular la intergranular crăpă sub 60 MPa.

Lucru la rece-Tranziție indusă în modul fluaj în oțel inoxidabil austenitic cu conținut scăzut de-carbon

Modul de fisurare prin fluaj (transgranular vs. intergranular) în tuburile electrice de încălzire cu manta din oțel inoxidabil 316L care funcționează la 700 de grade sub stresul cerului de 60 MPa, cum ar fi încălzitoarele de cuptor cu temperatură înaltă, suporturile de supraîncălzire sau încălzitoarele de proces chimic, este o funcție atât a procentului de lucru la rece anterior, cât și a timpului de îmbătrânire. Materialul complet recoapt (5% sau mai puțin lucru la rece) prezintă fisurare transgranulară prin fluaj (prin boabe) cu o ductilitate bună și o durată lungă de viață la rupere de până la 10,000+ ore. Cu 15% înainte de lucru la rece, materialul se schimbă de la fisurare transgranulară la fisurare intergranulară (de-a lungul limitelor de cereale) după 1.000-5.000 de ore de îmbătrânire, cu o scădere proporțională a duratei de rupere. La 25 de procente înainte de lucru la rece, fisurarea intergranulară este observată în decurs de 1.000 de ore. Această tranziție este asociată cu o precipitare accelerată a carburilor M{sub 2} {sub 3}C{sub 6} la granițele de granule care acționează ca locuri de nucleare pentru cavitație. Acest articol calculează combinațiile particulare de lucru la rece și timpul de îmbătrânire care duc la trecerea de la fisurarea prin fluaj transgranulară la fisurare intergranulară la 700 de grade și 60 MPa stres al inelului.

Mecanismul de tranziție a modului de fluaj indus de lucru la rece

La 700 C deformarea fluajului are loc prin urcarea prin dislocare și alunecarea graniței. Procesele de luxație intragranulară predomină în materialul recoacet (densitate scăzută de dislocare) și se observă fractură transgranulară. Lucrarea anterioară la rece conduce la o densitate mare de dislocare și favorizează precipitarea rapidă a carburilor fine M₂₃C₆ la limitele granulelor. Aceste carburi fixează limitele granulelor prevenind alunecarea, dar sunt și locații pentru nuclearea cavității. Odată formate, cavitățile se interconectează de-a lungul graniței provocând fisurare intergranulară. Cu cât precipitarea carburilor este mai rapidă și trecerea mai rapidă la fisurarea intergranulară, cu atât lucrul la rece este mai mare.

Relația cantitativă între munca la rece, timpul de îmbătrânire și modul de cracare

Testarea controlată de fluaj a tubulaturii de 316L (0,022% C, 2,2% Mo) cu lucru anterior la rece de 5%, 15% și 25% la 700 de grade sub stresul cercului de 60 MPa a stabilit următoarele tranziții ale modului de fisurare și durate de viață de ruptură de până la 10.000 de ore.

Lucrare anterioară la rece (%) Timp de îmbătrânire la 700oC (h) M23C6 Distanță de carbură la limitele cerealelor (nm) Modul de fisurare prin fluaj Durata de viață la rupere la 700oC, 60 MPa (h) Alungire la rupere (%) Recomandat pentru service la 700 de grade timp de 10.000 h
5 0 (ca-recoace) N/A (fără carburi) Transgranular 12.000-15,000 18-22 Da
5 1,000 >500 (rar) Transgranular 11.000-14,000 17-21 Da
5 5,000 200-300 Transgranular (mixt) 10.000-13,000 15-19 Da
5 10,000 150-200 transgranular (predominant) 9.000-12,000 14-18 acceptabil
15 0 N/A Transgranular 11.000-14,000 17-21 Da
15 1,000 100-150 mixt (trans + inter) 7.000-9,000 10-14 marginal
15 5,000 60-80 Intergranular (dominant) 4.000-6,000 6-10 Nerecomandat.
15 10,000 50-60 Intergranular (sever) 3000-4500 4-8N/A 25 0 NoMixed (unele inter) 8.000-11,000 12-16 Marginal 25 1,{000 50-80 Intergranular 3.500-5,500 5-9 25 5,{12}} Intergranular (sever) 2.500-4,000 3-6Nu 25 10,000 40-50 Intergranular (extrem de sever) 2.000-3,{500 2-5 Nu
Limite specifice de tranziție de 1.000 de ore, 5.000 de ore și 10.000 de ore

Tabelul de mai jos arată valorile exacte de lucru la rece care provoacă trecerea de la fisurarea transgranulară la fisurarea preponderent intergranulară la fiecare moment.

Ageing Time (hr) at 700°CCold Work (%) 50% Intergranular Cracking ModeCold Work Intergranular Cracking Mode (%) >Lucru la rece maxim recomandat de 80% pentru modul transgranular 1,000 15-18 22-25 12 % 5,000 10-12 15-18 8 % 10,000 7-9 10-12 5 % (complet recoacit)
Recomandări practice pentru Service la 700 de grade

Pentru încălzitoarele cu carcasă 316L proiectate pentru funcționare la 700 de grade la stresul de cerc de 60 MPa, trebuie respectate următoarele restricții anterioare de lucru la rece pentru a asigura fisurarea prin fluaj transgranulară (ductilitate mai bună, durată de viață mai lungă) după duratele de funcționare specificate.

Durată de viață țintă la 700 de grade (ore) Lucrare la rece maximă anterioară pentru fisurarea dominantă transgranulară (%), recomandată înainte de -Stare de serviciu Durată de ruptură estimată (ore) 5,000 15 7,000-10,000 După cum-desenat, apoi service 5,{{8}0}05,{{8}0}050 Este necesară recoacere după tragere 10,000 8 8,000-11,000 Tragere la lumină sau recoaptă
10,000 12 (marginal) 6.000-8.000 Recoacere sugerată 15,000 5 10,000-13.000 Recoacere complet (0-5% CW)
V. Verificarea modului Creep Cracking după service

Modul de fisurare este prezentat din investigația metalografică a unei secțiuni transversale longitudinale-după gravare pentru încălzitoarele care funcționează la 700 de grade . Fracturile transgranulare patrund prin boabe (drepte, acute, frecvent fara ramificatii). Fisuri intergranulare de-a lungul limitelor granulare (dimtate, ramificate) Măsurarea anterioară a lucrărilor la rece poate fi determinată din duritate (recoace total 316L ~ 150-170 HV; 15% CW ~ 200-230 HV; 25% CW ~ 250-280 HV).

Concluzie: Controlul lucrărilor la rece anterioare pentru a menține fluajul transgranular timp de 10.000 de ore de funcționare la 700 de grade

Fisurarea fluajului transgranular (ductilitate mai mare, 9.000-12, 000+ ore de viață la rupere) persistă timp de 10.000 de ore în teaca de încălzire din oțel inoxidabil 316L la 700 de grade sub 60 MPa efort de cerc cu 5% sau mai puțin lucru anterior la rece. Lucrarea anterioară la rece de 15% face ca materialul să devină fisurabil intergranular în 1000-5000 de ore, reducerea duratei de rupere la 4000-6000 ore. 25% lucru la rece înainte de expunere are ca rezultat crăparea intergranulară în 1000 de ore și durata de viață la rupere mai mică de 4000 ore. Proiectanții care specifică învelișuri de 316 L pentru 10.000 de ore de funcționare la 700 de grade trebuie să furnizeze lucrul anterior la rece de<8-10% and, for sensitive applications, specify totally annealed tubing (0-5% cold work). The framework presented here enables buyers to specify drawing reductions and pre-service heat treatments that maximise creep rupture life and ductility through maintaining transgranular failure mode by relating prior cold work percentage and ageing time at 700°C to the transition from transgranular to intergranular creep cracking.