Zváranie je základný proces spracovania na výrobu združených, ohýbaných a prírubovo{0}}spojených vykurovacích rúrok z nehrdzavejúcej ocele 316. Počas vysokoteplotného tepelného cyklu zvárania dôjde v oblasti zvaru a priľahlej tepelne -ovplyvnenej oblasti k rýchlemu ohrevu a ochladzovaniu. Keď teplota zostane po určitú dobu v rozmedzí teplôt senzibilizácie 450 stupňov až 850 stupňov, karbid chrómu sa kontinuálne zráža pozdĺž hraníc zŕn, čo vedie k lokálnemu vyčerpaniu chrómu na hraniciach zŕn. Oblasť chudobná na chróm-nemôže vytvoriť úplný a stabilný pasívny film{10}}bohatý na chróm, ktorý sa stane oblasťou anódy náchylnej na preferenčné rozpúšťanie v chloridovom-médiu s vysokou{12}}teplotou alebo kyslom prostredí, čo môže viesť k medzikryštalickej korózii. Silná medzikryštalická korózia spôsobí, že vykurovacia trubica stratí medzikryštalickú väzbovú silu, čo má za následok krehké presakovanie alebo dokonca fragmentáciu pri malom vonkajšom namáhaní. Mnohí výrobcovia sa zameriavajú iba na vzhľad zvárania a výkon tesnenia, pričom ignorujú kontrolu tepelnej senzibilizácie a úpravu po{15}}stabilizácii po zváraní, vďaka čomu sú zvárané spoje najčastejšími poruchami vykurovacích rúrok v drsnom korozívnom prostredí. Štandardizovaná kontrola procesu zvárania a antisenzibilizačná úprava sú preto kritickými technickými prostriedkami na zabránenie medzikryštalickej korózii zváraných vykurovacích rúrok.
Mechanizmus vzniku medzikryštalickej korózie spočíva v nerovnováhe distribúcie prvkov chrómu spôsobenej tepelnou senzibilizáciou zvárania. Pri vysokých teplotách senzibilizácie atómy uhlíka v nehrdzavejúcej oceli rýchlo difundujú k hraniciam zŕn a spájajú sa s chrómom za vzniku precipitátov karbidu chrómu. Keďže rýchlosť difúzie chrómu vo vnútri zŕn je oveľa nižšia ako v prípade uhlíka, oblasť na hranici zŕn nemôže včas doplniť spotrebovaný chróm, čím sa vytvárajú úzke zóny ochudobnené o-chróm. V prostredí s korozívnym elektrolytom je potenciál hraníc zŕn-zrnitých chrómu oveľa nižší ako potenciál vnútorných zŕn, čím sa vytvára nespočetné množstvo mikrogalvanických článkov. Hranice zŕn sa kontinuálne rozpúšťajú pozdĺž kryštálovej siete, čo vedie k neviditeľnej penetračnej korózii vo vnútri materiálu, ktorú nemožno ľahko nájsť konvenčnou vizuálnou kontrolou. Po vystavení tepelnému cyklovaniu, vibráciám alebo tlakovému zaťaženiu ohrievacia trubica náhle praskne a unikne v zóne ovplyvnenej senzibilizovaným zváracím-teplom. V porovnaní s bežnou jamkovou koróziou má medzikryštalická korózia silnejšie utajenie a vyššie bezpečnostné riziko.
Táto štúdia navrhuje štyri systematické kontrolné opatrenia na obmedzenie medzikryštalickej korózie zváraných vykurovacích rúrok z nehrdzavejúcej ocele 316. Najprv prednostne vyberte základný materiál z nehrdzavejúcej ocele 316L s nízkym obsahom uhlíka {{2}L a zodpovedajúci zvárací prídavný drôt. Obsah uhlíka 316L je prísne kontrolovaný pod 0,03 %, čo výrazne znižuje hnaciu silu zrážania karbidu chrómu počas tepelných cyklov zvárania a zásadne oslabuje tendenciu medzikryštalickej senzibilizácie. Pre vykurovacie rúrky, ktoré musia používať konvenčnú nehrdzavejúcu oceľ 316, musí proces zvárania striktne skrátiť čas zotrvania v rozsahu teplôt senzibilizácie. Vyhnite sa viacvrstvovému opakovanému zváraniu a pomalému ochladzovaniu zvarencov; prijať argónové zváranie volfrámovým oblúkom s malým prúdom a vysokou rýchlosťou zvárania na zúženie šírky tepelne-ovplyvnenej zóny a zníženie rozsahu senzibilizácie. Ochrana zadným argónom je povinná, aby sa zabránilo oxidácii koreňa zvaru a vyčerpaniu chrómu spôsobenému oxidáciou vzduchu pri vysokých{13}}teplotách.
Po druhé, implementujte tepelné spracovanie po-zváraní, aby ste odstránili senzibilizovanú mikroštruktúru. Po zváraní zahrejte celý obrobok vykurovacej rúrky na 1050 stupňov – 1100 stupňov, aby sa dostatočne zachovalo teplo, a potom vykonajte rýchle chladenie vodou. Vysokoteplotné ošetrenie roztokom môže úplne rozpustiť vyzrážaný karbid chrómu späť do austenitickej matrice a dosiahnuť rovnomernú redistribúciu prvkov chrómu vo vnútri zŕn a hraníc zŕn, čím sa úplne odstránia zóny ochudobnené o chróm-. V prípade veľkých-združených vykurovacích rúrok, ktoré sa nedajú integrálne tepelne spracovať, sa na zvarových spojoch vykoná lokálna-tepelná úprava roztokom, aby sa obnovila rovnomerná odolnosť tepelne{10}}zóny proti korózii.
Po tretie, optimalizujte dizajn zváracej konštrukcie, aby ste znížili lokálnu tepelnú akumuláciu. Vyhnite sa hustému paralelnému usporiadaniu zvárania a súvislým dlhým zvarovým švom; rozumne usporiadať postupnosť zvárania, aby sa zabránilo prekrývaniu tepelných cyklov vedúcich k opakovanej senzibilizácii tej istej oblasti. Znížte výšku vystuženia zvaru a vyhnite sa koncentrácii napätia v miestach prechodu zvárania, pretože ťahové napätie urýchli rýchlosť rozpínania medzikryštalických koróznych trhlín. Po zváraní dôkladne odstráňte rozstreky zo zvárania, oxidové usadeniny a dymové nečistoty z povrchu zvarových švov a tepelne-ovplyvnených oblastí pomocou ultrazvukového čistenia a mechanického leštenia, inak povrchové defekty spôsobia lokálnu koróziu a rozšíria sa pozdĺž citlivých hraníc zŕn.
Po štvrté, posilnite pasiváciu po{0}}morení po zváraní a pravidelnú metalografickú kontrolu. Oblasť zvárania musí byť ošetrená integrovaným morením a pasiváciou, aby sa odstránili vysokoteplotné oxidačné vrstvy a opravili poškodené pasívne filmy na zvarových spojoch, čím sa zabráni prenikaniu chloridových iónov do hraníc zŕn ochudobnených o chróm-z povrchových defektov. Pravidelne odoberajte vzorky zváraných obrobkov na metalografickú detekciu mikroštruktúry a testy citlivosti na medzikryštalickú koróziu, aby ste overili, či proces zvárania a proces tepelného spracovania účinne eliminujú senzibilizáciu. V prípade ohrievacích rúrok používaných v prostrediach bohatých na -chlorid{7}} s vysokou teplotou sa frekvencia kontroly odberu vzoriek zvýši, aby sa predišlo uvádzaniu do prevádzky sérií citlivých obrobkov.
Údaje zo sledovania v teréne ukazujú, že 316-litrové vykurovacie rúrky s optimalizovanou technológiou zvárania a spracovaním v roztoku nevykazujú žiadnu medzikryštalickú koróziu po dlhodobej-prevádzke v dielňach s vysokou-chloridmi-obsahujúcimi vysoké teploty. Naproti tomu konvenčné vykurovacie trubice 316 bez anti-kontroly senzibilizácie trpia medzikryštálovým presakovaním vo zvarových spojoch počas 5 až 9 rokov prevádzky. Na záver možno konštatovať, že výber nízkouhlíkového{10}}materiálu, vysoko{11}}účinná štandardizovaná technológia zvárania, tepelné spracovanie po{12}}zváraní a prísne antikorózne ošetrenie povrchu{13} môžu dôkladne potlačiť medzikryštalickú koróziu{14}}vyvolanú zváraním. Tieto špecifikácie zváracej anti-senzibilizácie eliminujú skryté nebezpečenstvo krehkého zlyhania zvarových spojov a zaručujú-dlhodobú štrukturálnu integritu vykurovacích rúr z nehrdzavejúcej ocele 316 vo vysokoteplotných korozívnych priemyselných prostrediach.
