Bagi jurutera pembuatan dan profesional jaminan kualiti yang bertanggungjawab untuk pemanas rendaman elektrik dalam perkhidmatan asid sulfurik, pemasangan bebibir dan kelengkapan pelekap pada sarung keluli tahan karat 316 memerlukan kimpalan. Haba daripada kimpalan boleh menyebabkan pemekaan-pemendakan kromium karbida pada sempadan butiran dalam zon-haba yang terjejas. Sensitized 316 kehilangan rintangan kakisannya dan menjadi terdedah kepada kakisan antara butiran, yang menyerang sempadan butiran secara keutamaan, menyebabkan kehilangan bahan yang cepat dan potensi kegagalan pemanas. Ketebalan dinding sarung mempengaruhi kedua-dua kadar penyejukan selepas kimpalan dan keperluan untuk-penyepuhlindapan kimpalan. Artikel ini mengenal pasti ambang kepekatan asid sulfurik khusus di mana sarung 1.2 mm 316 memerlukan{11}}penyepuhlindapan kimpalan untuk mengelakkan serangan kakisan antara butiran.
Pemekaan dan Mekanisme Kakisan Intergranular dalam 316
Apabila keluli tahan karat 316 dipanaskan pada suhu antara 450 darjah dan 850 darjah -julat pemekaan-kromium karbida memendakan pada sempadan butiran. Kerpasan ini menghabiskan kromium di kawasan bersebelahan dengan sempadan butiran, meninggalkannya kurang daripada 12% kromium yang diperlukan untuk pembentukan filem pasif. Dalam persekitaran yang menghakis, zon terhakis-kromium ini lebih disukai, menyebabkan serangan sempadan butiran dan akhirnya kehilangan bahan. Untuk sarung berdinding nipis 1.2 mm-, kadar penyejukan selepas kimpalan adalah pantas kerana jisim terma yang rendah membolehkan haba hilang dengan cepat. Dinding nipis menyejuk daripada suhu kimpalan hingga di bawah 450 darjah dalam saat, menghabiskan masa minimum dalam julat pemekaan. Untuk sarung berdinding{15}tebal melebihi 3 mm, kadar penyejukan adalah lebih perlahan, meningkatkan risiko pemekaan. Walau bagaimanapun, untuk dinding 1.2 mm, kadar penyejukan biasanya cukup pantas untuk mengelakkan pemekaan di bawah keadaan kimpalan arka tungsten gas standard. Faktor kritikal bukan ketebalan dinding sahaja tetapi kandungan karbon bahan 316. Karbon-rendah 316L (maksimum 0.03% karbon) sangat tahan terhadap pemekaan tanpa mengira ketebalan dinding. Standard 316 (maksimum 0.08% karbon) boleh menjadi sensitif jika penyejukan terlalu perlahan.
Kepekatan Asid Sulfurik Kritikal untuk Mengesan Pemekaan
Hakisan antara butiran dalam 316 terpeka adalah paling agresif dalam kepekatan asid sulfurik tertentu. Ujian Strauss (ASTM A262 Practice E) menggunakan mendidih 16% asid sulfurik dengan kuprum sulfat untuk mengesan pemekaan. Dalam perkhidmatan, serangan antara butiran berlaku paling mudah dalam kepekatan asid sulfurik antara 10% dan 40% pada suhu melebihi 50 darjah . Di bawah 10%, asid tidak cukup agresif untuk menyerang sempadan bijian. Di atas 40%, asid menjadi pengoksidaan dan memapasi semula permukaan, menyembunyikan pemekaan. Untuk sarung 1.2 mm 316 yang beroperasi dalam asid sulfurik, ambang kepekatan untuk risiko kakisan antara butiran ialah kira-kira 15–25% pada suhu 60–80 darjah . Di bawah 15%, sarung yang sensitif boleh bertahan selama bertahun-tahun tanpa serangan yang kelihatan. Melebihi 25%, sifat pengoksidaan asid mungkin menyekat serangan antara butiran, walaupun pitting menjadi kebimbangan. Dalam julat kritikal 15–25%, sarung yang tersensitisasi boleh kehilangan 0.5–2.0 mm bahan setahun di sepanjang sempadan butiran, menembusi dinding 1.2 mm dalam beberapa bulan. Oleh itu, untuk aplikasi dengan kepekatan asid sulfurik antara 15% dan 25% pada suhu melebihi 50 darjah , penyepuhlindapan-pasca kimpalan amat disyorkan melainkan 316L digunakan.
Matriks Keperluan Penyepuhlindapan untuk Sarung 316 Dikimpal
Jadual berikut menyediakan pengesyoran untuk-penyepuhlindapan kimpalan 1.2 mm 316 sarung berdasarkan kepekatan asid sulfurik, suhu operasi dan gred 316 khusus yang digunakan. Penyepuhlindapan terdiri daripada memanaskan pemasangan yang dikimpal kepada 1,050 darjah selama 15 minit diikuti dengan penyejukan pantas (pelindapkejutan air atau gas paksa).
| Kepekatan Asid Sulfurik | Suhu Operasi | 316 Gred | Siaran-Penyedapan Kimpalan Diperlukan? | Syor Alternatif |
|---|---|---|---|---|
| bawah 10% | Sebarang suhu | 316 atau 316L | Tidak | Kimpalan standard boleh diterima |
| 10 – 15% | Di bawah 60 darjah | 316L | Tidak | 316L diutamakan |
| 10 – 15% | Di bawah 60 darjah | 316 | Tidak, tetapi 316L disyorkan | Boleh diterima tanpa penyepuhlindapan |
| 10 – 15% | 60 – 90 darjah | 316L | Tidak | Pantau serangan |
| 10 – 15% | 60 – 90 darjah | 316 | ya | Penyepuhlindapan atau gunakan 316L |
| 15 – 25% | Di bawah 50 darjah | 316L | Tidak | 316L boleh diterima |
| 15 – 25% | Di bawah 50 darjah | 316 | ya | Penyepuhlindapan diperlukan |
| 15 – 25% | 50 – 80 darjah | 316 atau 316L | ya | Penyepuhlindapan wajib untuk mana-mana gred |
| 15 – 25% | Di atas 80 darjah | Mana-mana 316 | Ya, serta pertimbangkan peningkatan aloi | Risiko serangan tinggi; gunakan Aloi 20 |
| 25 – 40% | Sebarang suhu | Mana-mana 316 | Tidak berkenaan | Pemekaan bukan mod kegagalan utama; pitting mendominasi |
| melebihi 40% | Sebarang suhu | Mana-mana 316 | Tidak berkenaan | Asid pengoksidaan; serangan intergranular tidak mungkin |
Untuk julat kepekatan kritikal 15–25% pada suhu melebihi 50 darjah , pasca-penyepuhlindapan kimpalan bagi sarung 1.2 mm 316 adalah penting jika standard 316 digunakan. Walaupun dengan 316L, penyepuhlindapan memberikan margin keselamatan tambahan. Tanpa penyepuhlindapan, zon lampiran bebibir yang dikimpal boleh menghasilkan kakisan antara butiran yang menembusi dinding nipis dalam 3-12 bulan, menyebabkan bebibir tertanggal atau sarungnya bocor.
Pertimbangan Penyepuhlindapan Praktikal untuk-Sarung Berdinding Nipis
Penyepuhlindapan-pasca kimpalan sarung 1.2 mm 316 memberikan cabaran praktikal. Suhu tinggi 1,050 darjah boleh menyebabkan pengoksidaan wayar rintangan dalaman jika pemasangan tidak dilindungi dengan betul. Penyepuhlindapan hendaklah dilakukan dalam relau atmosfera terkawal dengan argon atau ammonia terdisosiasi untuk mengelakkan pengoksidaan. Sebagai alternatif, pemanasan aruhan boleh menyepuh zon kimpalan secara tempatan tanpa memanaskan keseluruhan pemanas. Untuk pemanas yang telah dikosongkan dengan penebat MgO, penyepuhlindapan relau penuh tidak boleh dilakukan kerana MgO mengembang berbeza daripada keluli dan boleh memecahkan sarungnya. Oleh itu, penyepuhlindapan mesti dilakukan selepas kimpalan tetapi sebelum swaging, atau disetempatkan ke kawasan kimpalan sahaja. Jurutera harus menyatakan bahawa sebarang kimpalan pada sarung 316 yang bertujuan untuk perkhidmatan asid sulfurik 15–25% mesti diikuti dengan penyepuhlindapan aruhan setempat bagi zon terjejas-haba. Zon anil hendaklah memanjang sekurang-kurangnya 10 mm pada kedua-dua belah kimpalan. Pengesahan penyepuhlindapan yang betul boleh dilakukan menggunakan meter ferit atau dengan menyerahkan sampel kimpalan kepada ujian ASTM A262 Amalan E. Pembekal yang tidak boleh melakukan-penyepuhlindapan kimpalan atau menyediakan ujian pengesahan tidak boleh digunakan untuk aplikasi asid sulfurik dalam julat kepekatan kritikal. Kos kegagalan kakisan antara butiran tunggal-biasanya secara tiba-tiba dan tanpa amaran-jauh melebihi kos prosedur penyepuhlindapan yang betul. Untuk pemasangan baharu, menentukan 316L berbanding standard 316 menghapuskan risiko pemekaan untuk dinding 1.2 mm dalam semua kecuali keadaan yang paling agresif, dan amat disyorkan untuk sebarang perkhidmatan asid sulfurik melebihi kepekatan 10%.
