Lassen is een essentiële verwerkingsprocedure voor het vervaardigen van gebundelde, gebogen en flens-verbonden 316 roestvrijstalen verwarmingsbuizen. Tijdens de thermische lascyclus op hoge- temperatuur zullen de laszone en de aangrenzende, door warmte-beïnvloede zone snelle verwarmings- en afkoelingsprocessen ondergaan. Wanneer de temperatuur gedurende een bepaalde periode binnen het sensibiliseringstemperatuurbereik van 450 graden tot 850 graden blijft, slaat chroomcarbide continu neer langs de korrelgrenzen, wat leidt tot lokale chroomuitputting aan de korrelgrenzen. Het chroom{9}}arme gebied kan geen volledige en stabiele chroom-passieve film vormen, die een anodegebied wordt dat gevoelig is voor preferentiële oplossing in chloride-bevattende, hoge- temperatuur- of zure media, waardoor uiteindelijk intergranulaire corrosie ontstaat. Ernstige intergranulaire corrosie zal ervoor zorgen dat de verwarmingsbuis de intergranulaire bindingskracht verliest, wat resulteert in brosse lekkage of zelfs fragmentatie onder kleine externe spanningen. Veel fabrikanten richten zich alleen op het uiterlijk van het laswerk en de afdichtingsprestaties, terwijl ze de thermische sensibiliseringsregeling en de na-lasstabilisatiebehandeling negeren, waardoor lasverbindingen de meest voorkomende faalposities zijn van verwarmingsbuizen in agressieve corrosieve omgevingen. Daarom zijn gestandaardiseerde lasprocescontrole en anti-sensibilisatiebehandeling cruciale technische middelen om intergranulaire corrosie van gelaste verwarmingsbuizen te voorkomen.
Het vormingsmechanisme van intergranulaire corrosie ligt in de onbalans in de verdeling van chroomelementen veroorzaakt door thermische sensibilisatie bij lassen. Bij hoge sensibiliseringstemperaturen diffunderen koolstofatomen in roestvrij staal snel naar korrelgrenzen en combineren ze met chroom om chroomcarbideprecipitaten te vormen. Omdat de diffusiesnelheid van chroom in korrels veel lager is dan die van koolstof, kan het korrelgrensgebied het geconsumeerde chroom niet tijdig aanvullen, waardoor nauwe chroom-verarmde zones ontstaan. In corrosieve elektrolytomgevingen is het potentieel van chroom-arme korrelgrenzen veel lager dan dat van het inwendige van korrels, waardoor talloze micro-galvanische cellen worden gevormd. Korrelgrenzen lossen voortdurend op langs het kristalnetwerk, wat leidt tot onzichtbare penetratiecorrosie in het materiaal, die niet gemakkelijk kan worden gevonden met conventionele visuele inspectie. Eenmaal blootgesteld aan thermische cycli, trillingen of drukbelasting, zal de verwarmingsbuis plotseling barsten en lekken in de gevoelig gemaakte lashitte-beïnvloede zone. Vergeleken met gewone putcorrosie heeft intergranulaire corrosie een sterkere verhulling en een hoger veiligheidsrisico.
Deze studie presenteert vier systematische controlemaatregelen om de intergranulaire corrosie van gelaste 316 roestvrijstalen verwarmingsbuizen te beperken. Selecteer eerst bij voorkeur het basismateriaal van roestvrij staal 316L met laag-koolstofgehalte en bijpassende lasdraad. Het koolstofgehalte van 316L wordt strikt gecontroleerd onder de 0,03%, wat de neerslagdrijvende kracht van chroomcarbide tijdens thermische lascycli aanzienlijk vermindert en de neiging tot intergranulaire sensibilisatie fundamenteel verzwakt. Voor verwarmingsbuizen die conventioneel roestvrij staal 316 moeten gebruiken, moet het lasproces de verblijftijd in het sensibiliseringstemperatuurbereik strikt verkorten. Vermijd herhaaldelijk meer-lagenlassen en langzame afkoeling van lasnaden; gebruik argon-afgeschermd wolfraambooglassen met kleine stroomsterkte en hoge lassnelheid om de breedte van de-hittezone te verkleinen en het gevoeligheidsbereik te verkleinen. Bescherming tegen argon is verplicht om lasworteloxidatie en chroomuitputting veroorzaakt door luchtoxidatie bij hoge-temperaturen te voorkomen.
Ten tweede: implementeer een warmtebehandeling na- het lassen om gevoelige microstructuren te elimineren. Verwarm na het lassen het hele werkstuk van de verwarmingsbuis tot 1050 graden –1100 graden voor voldoende warmtebehoud en voer vervolgens een snelle waterafkoeling uit. Behandeling met een hoge- oplossingsoplossing kan neergeslagen chroomcarbide volledig terug oplossen in de austenietmatrix en een uniforme herverdeling van chroomelementen binnen korrels en korrelgrenzen realiseren, waardoor chroomarme zones volledig worden geëlimineerd. Voor gebundelde verwarmingsbuizen van groot- formaat die niet integraal met warmte kunnen worden behandeld, moet een plaatselijke hoge- oplossingsbehandeling met hoge temperatuur worden uitgevoerd op de lasverbindingen om de uniforme corrosieweerstand van de- door hitte beïnvloede zone te herstellen.
Ten derde: optimaliseer het ontwerp van de lasstructuur om lokale thermische accumulatie te verminderen. Vermijd een dichte parallelle lasbaan en doorlopende lange lasnaden; zorg voor een redelijke lasvolgorde om te voorkomen dat overlappende thermische cycli leiden tot herhaalde sensibilisering van hetzelfde gebied. Verminder de hoogte van de laswapening en vermijd spanningsconcentratie op lasovergangsposities, omdat trekspanning de uitzettingssnelheid van intergranulaire corrosiescheuren zal versnellen. Verwijder na het lassen lasspatten, oxideaanslag en rookvuil op het oppervlak van lasnaden en door hitte{3}}beïnvloede zones grondig door ultrasoon reinigen en mechanisch polijsten, anders zullen oppervlaktedefecten plaatselijke corrosie veroorzaken en zich uitbreiden langs gevoelige korrelgrenzen.
Ten vierde: versterk de passivatie van het beitsen na- het lassen en de regelmatige metallografische inspectie. Het lasgebied moet worden behandeld door middel van geïntegreerd beitsen en passiveren om oxidatielagen met hoge temperaturen te verwijderen en beschadigde passieve films bij lasverbindingen te repareren, waardoor wordt voorkomen dat chloride-ionen de chroom-verarmde korrelgrenzen binnendringen als gevolg van oppervlaktedefecten. Neem regelmatig monsters van gelaste werkstukken voor metallografische microstructuurdetectie en intergranulaire corrosiegevoeligheidstests om te verifiëren of het lasproces en het warmtebehandelingsproces sensibilisatie effectief elimineren. Voor verwarmingsbuizen die worden gebruikt in omgevingen die rijk zijn aan hoge- chloor- temperaturen, moet de inspectiefrequentie van de bemonsteringen worden verhoogd om te voorkomen dat batchgevoelige werkstukken in gebruik worden genomen.
Gegevens uit veldonderzoek laten zien dat 316L-verwarmingsbuizen met geoptimaliseerde lastechnologie en oplossingsbehandeling geen intergranulaire corrosieproblemen vertonen na langdurig gebruik-in chloorhoudende- werkplaatsen met hoge- temperaturen. Conventionele 316 verwarmingsbuizen zonder anti-sensibilisatiecontrole lijden daarentegen binnen 5 tot 9 jaar na gebruik aan intergranulaire lekkage bij lasverbindingen. Concluderend kunnen de materiaalkeuze met een laag-koolstofgehalte, een hoog-gestandaardiseerde lastechnologie met hoge-efficiëntie, een warmtebehandeling na-een lasoplossing en een strikte anti-corrosiebehandeling van het oppervlak door het lassen-geïnduceerde intergranulaire corrosie grondig onderdrukken. Deze anti-sensibilisatiespecificaties voor het lassen elimineren het verborgen gevaar van bros falen bij lasverbindingen en garanderen de structurele integriteit op lange termijn van 316 roestvrijstalen verwarmingsbuizen in corrosieve industriële omgevingen met hoge temperaturen.
