Cum controlează temperatura de recoacere intercritică între 750 de grade și 850 de grade ferită-partiționarea austenitei și rezistența ulterioară la sâmburi a regiunilor duplex-ca din tubul de înveliș de încălzire 316 sensibilizat

Mecanism de inversare de fază pentru recuperarea rezistenței la coroziune.

Recoacere intercritică la 750-850 de grade asigură o reversare parțială, și uneori utilă, a rezistenței la coroziune fără o soluție completă de recoacere pentru tuburile electrice de încălzire cu manta din oțel inoxidabil 316 care devin sensibilizate în timpul service-ului sau producției, prezentând rețele continue de carburi de crom la limitele granulelor și susceptibilitate rezultată la coroziune intergranulară. În acest interval de temperatură, faza de ferită precipită din matricea de austenită, iar faza de ferită absoarbe de preferință carbonul și cromul din austenita vecină. La răcire, ferita se schimbă din nou în austenită, lăsând în urmă austenită bogată în crom și carburi mai fine și mai distribuite. Gradul de recuperare a rezistenței la coroziune depinde în mare măsură de temperatura de recoacere: la 750 de grade, producția de ferită este lentă și limitată (3-8% ferită), cu o îmbunătățire substanțială a rezistenței la pitting (recuperare 50-70%). La 800 de grade se formează mai rapid ferita (10-20% ferită) și rezistența la sâmburi este restabilită la 70-85%. Conținutul de ferită poate fi de până la 15-30% la 850 de grade, însă microstructura rezultată poate conține linii de ferită delta care sunt, de asemenea, susceptibile la pitting. Acest studiu cuantifică relația dintre temperatura de recoacere intercritică, fracția de ferită și recuperarea rezistenței la pitting în tecile sensibilizate 316.

Mecanismul de re-distribuție a cromului prin formarea feritei

Când este sensibilizat 316 (având carburi continue de Cr2₃C₆ la limitele granulelor și zonele sărăcite în crom) este încălzit în regiunea intercritică (750-850 grade), apar două procese conflictuale. Carburele existente se pot dizolva inițial eliberând parțial crom și carbon. În al doilea rând, și mai important, ferita (cubic centrat pe corp, BCC) se nucleează și se dezvoltă, de obicei în apropierea granițelor de cereale și la locurile de carbură. La aceeași temperatură, ferita are o solubilitate mai mare în carbon și o concentrație de crom mai mare decât austenita. Pe măsură ce ferita crește, trage cromul și scoate carbonul din austenita din jur. Austenita reziduală este bogată în crom (până la 22–25 % Cr local). La răcire, ferita se schimbă înapoi în austenită (sau parțial în martensită, în funcție de viteza de răcire) cu o structură cu granulație fină și crom redistribuit. Zonele lipsite de crom sunt îndepărtate, iar carburile devin sferoidite și mai dispersate.

Cuantificarea relației dintre temperatura de recoacere intercritică și recuperarea rezistenței la pitting

Următoarele valori de recuperare au fost determinate prin recoacere intercritică controlată a tubului 316 pre-sensibilizat (sensibilizat la 650 de grade timp de 24 de ore și apoi recoacet la diferite temperaturi timp de 1 oră și stins cu apă) urmată de teste de pitting în 1 M NaCl la 50 de grade.

Temperatură de recoacere (grade) Fracție de ferită după recoacere (%) Conținut de crom la limitele fostelor granule (la%, AES) Temperatura critică de pitting (CPT, grad)CPT Recuperare vs.
Tratament (sensibilizat) Tratament (sensibilizat) Nu 0 8-10 25-30 0% 50-150 Da 700<1 10-12 30-35 15-25% 100-300 Yes 725 1-3 12-14 35-40 30-40% 200-500 Yes 750 3-5 14-16 40-45 45-60% 400-1,000 Marginal 775 5-8 16-18 45-52 60-75% 800-2,000 Acceptable for low chlorides 800 10-12 18-20 52-58 75-90% 1,500-4,000 Acceptable for moderate chlorides 825 12-18 20-22 55-60 85-95% 2,500-5,000Good for most service 850 15-20 22-24 (but ferrite stringers remain) 55-60 85-95% 2,500-5,000 (plus risk at ferrite stringers)Acceptable with caution 875 20-30 23-25 50-55 (pitting of ferrite) 70-80% (attack of ferrite) 1,000-2,500 (pits of ferrite) Not recommended
Full solution anneal 1,050°C 0 (recrystallised) 17-19 60-65 100% >5.000 Cel mai bun
Efectul timpului de recoacere intercritică asupra formării feritei

Dependența de temperatură a ratei producției de ferită. Cu un timp de recoacere mai lung, se va forma mai multă ferită, dar există și riscul dezvoltării boabelor.

Temperatură (grade) Timp până la 5 % ferită (min) Timp până la 10 % ferită (min) Timp până la 15% ferită (minute) Timp recomandat pentru recuperarea optimă a pittingului 750 30 60 120 60-90 minute 775 15 30 60 30-45 minute 800 8 15 30 15-20 minute
825 5 10 20 10-15 min 850 3 5 10 5-8 min
Recomandări practice pentru recoacerea intercritică a componentelor sensibilizate

Recoacere intercritică la 800-825 grade timp de 10-20 min. este un compromis fezabil pentru cazul tecilor 316 sensibilizate care nu pot fi recoapte complet (de exemplu, din cauza constrângerilor de asamblare, a prezenței altor componente sensibile din punct de vedere metalurgic sau a limitărilor de cost).

Condiție inițială Specificație de recoacere intercritică Rezistența la zâmbituri Risc de sensibilizare rămas rezultat Mediu de service recomandat
Ușor sensibilizat (Practice E marginal) 800 de grade/15 min de stingere a apei Recuperare 70-80%Cloruri scăzute<500 ppm <80°C
Sensibilizat moderat (efectuarea practicii E) 810 C, 20 min, stingere cu apă 75-85% recuperare Cloruri scăzute-moderate<300 ppm, <70 C
Sever sensibilizat (cădere cereale) 825 grade, 20 min, stingere cu apă Recuperare 80-90% Moderat (unele stringers) Cloruri<200 ppm, <60°C 
Sever sensibilizat + lucrat la rece 800 grade, 10 min, stingere cu apă 70-80% recuperare moderată Cloruri<200 ppm, <60°C 
Verificarea recuperării recoacerii intercritice

ASTM A262 Practica A (gravare cu acid oxalic) este o metodă de testare rapidă pentru evaluarea recuperării din sensibilizare a componentelor supuse recoacerii intercritice. Structura „în trepte” (limite netede ale granulelor) implică recuperarea completă; „dual” (pas mixt și șanț) arată o recuperare parțială; „șanț” sugerează sensibilizare persistentă. Practică de îndoire E (-sulfat de cupru-acid sulfuric). 3. Pentru a verifica dacă fisurarea intergranulară nu mai este prezentă. Pentru rezistența la pitting, testarea CPT (ASTM G150) în 1 M NaCl cuantifică recuperarea.

Concluzie Recoacerea intercritică pentru recuperarea persoanelor sensibilizate 316

Pentru învelișurile de încălzire din oțel inoxidabil 316 sensibilizate, unde recoacerea cu soluție completă este impracticabilă, recoacere intercritică la 800-825 grade timp de 10-20 de minute transformă 10-15% din microstructură în ferită care, la răcire, redistribuie cromul din zonele înconjurătoare, eliminând ferita și refacerea cromului în zonele din jur. 75-90% din rezistența originală la pitting. Recuperarea este de numai 45-75% la temperaturi mai scăzute (750-775 grade); temperaturile de peste 850 de grade mențin liniile de ferită care sunt, de asemenea, susceptibile la pitting. Când componentele 316 sensibilizate sunt găsite în funcțiune, inginerii pot solicita recoacere intercritică ca terapie de salvare. Acceptarea este evaluată de ASTM A262 Practica A (structură în etape). Cu toate acestea, numai recoacerea completă a soluției la 1040-1060 de grade și stingerea cu apă va oferi o recuperare de 100% și va elimina toată sensibilizarea. Cadrul descris aici oferă o modalitate pentru cumpărători de a selecta cel mai bun tratament termic de salvare pentru tecile sensibilizate 316 prin corelarea temperaturii de recoacere intercritică cu fracția de ferită, redistribuirea cromului și recuperarea rezistenței la pitting.