Cum controlează procentul de lucru anterior la rece din tubul pilot de reducere a mantalei de încălzire 316L controlează anizotropia ratei de propagare a zâmbițelor în direcții longitudinale vs. transversale în 5.000 ppm apă clorură la 50 de grade

Alinierea microstructurală datorită deformării și efectului acesteia asupra geometriei gropii

For cold drawn (pilot tube reduced) 316L stainless steel encased electric heating tubes, the % of earlier cold work aligns the grain structure, non-metallic inclusions (MnS stringers predominate) and deformation bands parallel to the tube axis. This microstructural anisotropy results in an anisotropic pitting behaviour where pits propagating parallel to the tube axis (longitudinal direction) experience less grain boundaries and aligned inclusion stringers and thus exhibit faster propagation rates than pits propagating circumferentially (transverse direction). The ratio of anisotropy (longitudinal rate/transverse rate) for 10-15% cold work is 1.5-2.0:1. The ratio improves to 2.5 to 4.0:1 for 20-25% cold work. For >30% cold work, the ratio can be >5:1, adică gropile se propagă de 5 ori mai repede de-a lungul axei tubului decât în ​​jurul circumferinței. Această anizotropie poate duce la perforarea longitudinală prematură chiar și cu pierderi medii considerabile ale peretelui în apă clorură de 5.000 ppm la 50 de grade. În această cercetare este cuantificată asocierea dintre procentul de lucru la rece, raportul de anizotropie la pitting și durata de viață efectivă.

Mecanismul de propagare a gropii anizotrope

Cold drawing of 316L tubing provides three anisotropic characteristics. Initially, the grains elongate in the drawing direction, with the aspect ratio (length:width) increasing from 1:1 (annealed) to 5:1 (20% cold work) to 10:1 or larger (>30% lucru la rece). În al doilea rând, incluziunile de sulfură de mangan (MnS), care sunt locațiile cheie pentru inițierea gropii, cresc în stringers orientați paralel cu axa tubului. În al treilea rând, benzile de deformare și celulele de dislocare aliniate longitudinal. Când o groapă este inițiată, ea se propagă de preferință de-a lungul acestor caracteristici aliniate. Groapa poate migra pe lungimi mari de-a lungul axei longitudinale fără limite de cereale sau zone libere de incluziune. În direcția transversală, groapa trebuie să taie limitele de cereale și liniile de incluziune, încetinind propagarea.

Cuantificarea corelației dintre munca la rece și anizotropia pitting

Următoarele rapoarte de anizotropie au fost determinate din extragerea la rece controlată a tubului de 316L (pornire complet recoaptă, 2,2% Mo, 0,02% C) până la diferite procente de reducere, urmate de testarea de imersie în 5.000 ppm Cl -apă (pH 7,0, aerat) la 500 grade longitudinale de măsurare la 500 de ore în adâncime longitudinală. directii (paralel cu axa) si transversal (circumferential).

Lucru la rece (%) Raport de aspect al granulației (Lungime: lățime) MnS Lungimea stringerului (mm) Rata de propagare longitudinală a gropii (mm/an) Rata de creștere transversală a gropii (mm/an) Rata de anizotropie (Lung/Trans) Timp până la perforarea longitudinală (1,5 mm perete, ani) Timp până la Recommențiune transversală pentru ppm 50,00 Cl^-, 50 de grade Service 0 (recoace) 1:1<10 0.15-0.25 0.15-0.25 1.0:1 6-10 6-10 Yes 10 2:1 to 3:1 10-20 0.20-0.30 0.12-0.18 1.5-2.0:1 5-7.5 8-12 Acceptable 15 3:1 to 4:1 15-30 0.25-0.40 0.10-0.15 2.0-3.0:1 3.8-6 10-15 Marginal 20 4:1 to 6:1 20-50 0.35-0.55 0.08-0.12 3.0-5.0:1 2.7-4.3 12-19 Not recommended 25 6:1 to 8:1 30-80 0.50-0.80 0.06-0.10 5.0-8.0:1 1.9-3 15-25 No 30 8:1 to 10:1 50-120 0.70-1.20 0.04-0.08 8.0-15:1 1.3-2.1 19-38 No >30 >10:1 >120 >1.20 <0.04 >15:1 <1.3 >38 nr
Efectul concentrației de clorură asupra gradului de anizotropie

Creșterea conținutului de clorură sporește mai mult propagarea longitudinală decât propagarea transversală și, prin urmare, raportul de anizotropie.

Conținut de clorură (ppm) Raport de anizotropie la 20% Rata de lucru la rece Longitudinal (mm/an)Rata transversală (mm/an)Factor de reducere a duratei de viață efectivă (Longitudinal) 1,000 2.5:1 0.20-0.30 0.08-0.12 1.0× (linia de bază) 3,000 3.5:1 0.30-0.45 0.09-0.13 1.5× 5,{000 4.5×:{000 4.5: 10,000 6:1 0.55-0.85 0.09-0.14 2.5× Recomandări practice pentru serviciul de-cloruri ridicate

Următoarele limitări privind lucrările la rece și luarea în considerare a designului se vor aplica pentru încălzitoarele încapsulate de 316L în 5.000 ppm apă Cl⁻ la 50 de grade.

Durată de viață dorită, ani Lucru maxim la rece pentru controlul pittingurilor, % Raportul maxim permis de anizotropie Specificații de producție SugerateRecoace sau trase ușor 5-8 10-15 2.0:1 Desere ușor, eliberare de tensiuni 3-5 15-20 (nu este recomandat) 8<10 1.5:1316L not appropriate, duplex 2205 3.0:1 Upgrade to 316L with electropolish <3 >20 >4.0:1
Verificarea riscului de pitting

Există două modalități de verificare pentru cumpărători cu restricții precise privind anizotropia pitting. Prima este evaluarea metalografică a raportului aspectului granulelor pe o secțiune longitudinală. Acceptare: raport de aspect al granulației<4:1 (<15-18% cold work) for 5000 ppm Cl- service. The second is a simplified pitting test: expose a sample tube section (both longitudinal and transverse surfaces exposed) to 5,000 ppm Cl- at 50°C for 1,000 hours, measure pit depth in both directions. Acceptance: anisotropy ratio < 2.5:1.

Concluzie: Specificația limitează munca la rece pentru a controla anizotropia pitting

For 316L stainless steel heater sheaths in 5,000 ppm Cl- water at 50°C, grain aspect ratios >4:1 and MnS stringer lengths >30-50 µm are seen with preceding cold work >15-20%, rezultând în propagarea pitting anizotropă cu rate longitudinale de 3-5 ori mai rapide decât ratele transversale. Această anizotropie afectează durata de viață efectivă cu 30-50% în comparație cu materialul recoapt. Inginerii care specifică teci de 316L pentru funcționarea în medii cu conținut ridicat de clorură sunt obligați să limiteze lucrul anterior la rece la<10-15% (grain aspect ratio <3:1) to ensure pitting isotropy is acceptable. Cold work >15-20% necesită recoacere post-deschis pentru recristalizarea structurii cerealelor și eliminarea anizotropiei. Modelul descris aici corelează procentul de lucru la rece cu raportul de anizotropie a pitting și timpul de perforare în 5.000 ppm Cl- la 50 de grade, permițând clientului să aleagă reduceri de tragere care nu vor cauza defecțiuni longitudinale precoce.