Πώς το ποσοστό προηγούμενης ψυχρής εργασίας από το σχέδιο σωλήνων της θήκης θερμαντήρα 316L ελέγχει τον ρυθμό ανακρυστάλλωσης και την ανάπτυξη κόκκων κατά τη διάρκεια της συντήρησης στους 600 βαθμούς

Παράμετρος μικροδομικής εξέλιξης για υψηλή θερμοκρασία. Διατήρηση Δύναμης

Το ποσοστό της προηγούμενης ψυχρής εργασίας από το σχέδιο του σωλήνα υπαγορεύει το ρυθμό ανακρυστάλλωσης και επακόλουθης ανάπτυξης κόκκων κατά την έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες για ηλεκτρικούς σωλήνες θέρμανσης 316L τυλιγμένους από ανοξείδωτο χάλυβα που λειτουργούν στους 600 βαθμούς , που είναι το ανώτατο όριο υπηρεσίας για συνεχή χρήση για αυτό το κράμα. Όπως-ο συρόμενος σωλήνας έχει αποθηκεύσει ενέργεια από πλαστική παραμόρφωση (πυκνότητα εξάρθρωσης που αντιστοιχεί σε % ψυχρή εργασία). Αυτή η αποθηκευμένη ενέργεια προκαλεί ανακρυστάλλωση στους 600 βαθμούς: την παραγωγή νέων κόκκων χωρίς παραμόρφωση που αντικαθιστούν την παραμορφωμένη μικροδομή. Η περίοδος έναρξης της ανακρυστάλλωσης πέφτει δραματικά με την αύξηση της ψυχρής εργασίας: σε 10% ψυχρή εργασία, είναι 1.000-2.000 ώρες. σε 20% κρύα εργασία, 200-500 ώρες? σε 30% κρύα εργασία, 50-150 ώρες. Η ανακρυστάλλωση οδηγεί στο σχηματισμό κόκκων. Αυτό μειώνει τη μικροδομή και μειώνει την αντοχή ερπυσμού. 10.000 ώρες υπηρεσία @ 600 μοιρών το βέλτιστο εύρος ψυχρής εργασίας είναι 10-15% (ισορροπία: καθυστερεί την ανακρυστάλλωση αρκετά ώστε να επιβιώσει 10.000 ώρες, αλλά όχι τόσο γρήγορα ώστε να σχηματίζονται χοντροκομμένοι κόκκοι). Αυτή η εργασία αξιολογεί τη σχέση μεταξύ της προηγούμενης ψυχρής εργασίας, της κινητικής ανακρυστάλλωσης, της ανάπτυξης κόκκων και της ζωής ερπυσμού στους 600 βαθμούς.

Μηχανισμός ανακρυστάλλωσης και ανάπτυξης κόκκων σε 316L Cold Worked

Η ανακρυστάλλωση είναι μια θερμικά διεγερμένη διαδικασία. Νέοι κόκκοι σχηματίζονται πυρήνα σε θέσεις υψηλής πυκνότητας εξάρθρωσης (όρια κόκκων, ζώνες παραμόρφωσης, εγκλείσματα) και αναπτύσσονται στην παραμορφωμένη μήτρα. Η κινητήρια δύναμη είναι ανάλογη με την αποθηκευμένη ενέργεια της ψυχρής εργασίας, η οποία είναι ανάλογη με το τετράγωνο της τάσης ροής (περίπου γραμμική με ποσοστό ψυχρής εργασίας έως 30-40%). Η ψυχρή εργασία οδηγεί σε εκθετική αύξηση του ρυθμού πυρήνωσης. Μετά την ολοκλήρωση της ανακρυστάλλωσης, η διαστολή των κόκκων λαμβάνει χώρα λόγω της μετανάστευσης των ορίων που προκαλείται από τη μείωση της συνοριακής περιοχής των κόκκων. Οι μεγάλοι κόκκοι αναπτύσσονται εις βάρος των μικρών κόκκων (ωρίμανση Ostwald). Οι λεπτόκοκκοι, σταθεροί κόκκοι (ASTM 6-8) παρέχουν την καλύτερη αντίσταση ερπυσμού στους 600 βαθμούς C. Οι πολύ λεπτόκοκκοι (ASTM 10+) και οι χονδρόκοκκοι κόκκοι (ASTM 3-5) δείχνουν ότι μειώνουν τη διάρκεια ζωής του ερπυσμού, με ολίσθηση των ορίων κόκκων, αντίστοιχα.

Σχέση μεταξύ ψυχρής εργασίας, χρόνου ανακρυστάλλωσης και μεγέθους κόκκων στους 600 βαθμούς.

Ελεγχόμενη ισοθερμική γήρανση στους 600 βαθμούς με περιοδική μεταλλογραφική εξέταση έχει χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό των ρυθμών ανακρυστάλλωσης και ανάπτυξης κόκκων σε σωλήνες 316 λίτρων ψυχρής έλξης-:

Previous Cold Work (%) Time to Recrystallise 50% at 600°C (hours) Recrystallised Grain Size After Completion (ASTM, µm) Time to Grain Growth to ASTM 5 (>70 µm, hours) Creep Rupture Life at 80 MPa, 600°C (hours) Recommended for 10,000 hour Service at 600°C 0 (annealed) N/A (no cold work) 8-9 (20-30 µm) initial >20.000 (σταθερό) 2.500-3.500 Ναι (αν είναι ήδη καλά)
5 5.000-10,000 8-9 (20-30 μm) 15.000-20,000 3.000-4.000 Ναι
10 1,500-3,000 7-8 (25-35 μm) 8.000-12,000 3,500-5.000 Ναι (καλύτερη)
12 1,000-2,000 7-8 (25-35 μm) 6,000-9,000 3,500-5,000 Ναι
15 500-1,000 6-7 (35-50 μm) 4.000-7,000 3.000-4.500 Αποδεκτά
20 200-500 5-6 (50-70 μm) 2.000-4,000 2.000-3.500 Οριακό 25 100-200 4-5 (70-90 μm) 1.000-2,000 1,500-2.500 Δεν συνιστάται 30 50-150 3-4 (90-120 μm) 500-1,500 1,000-2.000 Δεν συνιστάται 35 30-80 3 (100-130 µm) 300-800 800-1,500 Όχι 40 20-50 2-3 (120-150 µm) 200-500 600-1,000 Όχι
Η επίδραση του αρχικού μεγέθους κόκκου στην κινητική ανακρυστάλλωσης

Ο ρυθμός ανακρυστάλλωσης εξαρτάται από το αρχικό μέγεθος κόκκων πριν από την κρύα έλξη. Επομένως, όσο πιο λεπτή είναι η ουσία, τόσο πιο γρήγορα θα-κρυσταλλωθεί ξανά. Υπάρχουν περισσότερες θέσεις πυρήνων.

Αρχικό μέγεθος κόκκου ASTM πριν από τη σχεδίαση Σχετικός ρυθμός ανακρυστάλλωσης (10% CW) Υπό την ίδια κρύα εργασία 10.000 ώρες Προτεινόμενη διάρκεια ζωής 10.000 ωρών Cold Work 10 (εξαιρετικά λεπτό, 10 μm) 1,5× (γρηγορότερο) 8% 8 (λεπτή, 20. × 0 μm) (γραμμή βάσης) 1
6 (μεσαίο, 45 μm) 0,7× (πιο αργό) 12%
4 (χοντρό, 80 µm) 0,4× (πολύ πιο αργά) 15% Πρακτικές συστάσεις για παραγωγή σωλήνων θέρμανσης 316L

Για θήκες 316 λίτρων για σέρβις 600 μοιρών με διάρκεια σχεδιασμού 10.000 ωρών προτείνονται οι ακόλουθες παράμετροι θερμικής επεξεργασίας ψυχρής επεξεργασίας και πριν{4}}εξυπηρέτησης.

Επιθυμητή διάρκεια ζωής (ώρες) 600 μοίρες Προτεινόμενη κρύα εργασία πριν από το σέρβις (%)Μέγεθος κόκκων μετά από προ-{1}}Θερμική επεξεργασία μετά από 10.000 ώρες στους 600 βαθμούς (ASTM) Αναμενόμενη διάρκεια ρήξης ερπυσμού (ώρες) 5,{6}} Κανένας 5-6 (ισοπαλία) 3.000-4,500 10,000 10-12 Κανένα (όπως έχει σχεδιαστεί) 6-7 (35-50 μm) 3.500-5,000 10,000 0-5 Πλήρης ανόπτηση + λεπτόκοκκος 7-8 (25-35 μm) 3.000-5}}5},{2 βαθμοί , 2 h) 7 (30-40 μm) 5.000-7,000 20,000 + αντοχή στη διάβρωση 0 Πλήρες διάλυμα ανόπτησης + σταθεροποίηση 7-8 4,000-6.000
Κρατική επαλήθευση της ανακρυστάλλωσης

Δύο διαδικασίες επαλήθευσης προσφέρονται για αγοραστές που απαιτούν συγκεκριμένη μικροδομική σταθερότητα. Το πρώτο είναι ο έλεγχος σκληρότητας. Η σκληρότητα του ως-συρόμενου 316L είναι 180-320 HV ανάλογα με την ψυχρή εργασία. Η ανακρυστάλλωση προκαλεί μείωση της σκληρότητας στα 140-160 HV (εντελώς μαλακή). Εάν η σκληρότητα μετά από 1.000 ώρες στους 600 βαθμούς είναι υψηλότερη από 200 HV, η ανακρυστάλλωση δεν έχει ακόμη πραγματοποιηθεί. Το δεύτερο είναι η μεταλλογραφική εξέταση μετά από χάραξη (γλυκερία ή ηλεκτρολυτικό οξαλικό οξύ). Ο σχηματισμός δομών "κολιέ" (σειρές λεπτών νέων κόκκων κατά μήκος των προηγούμενων ορίων κόκκων) σημαίνει την έναρξη της ανακρυστάλλωσης.

Συμπέρασμα Ενίσχυση Ψυχρής Εργασίας για διάρκεια ζωής 600 μοιρών

Η κινητική ανακρυστάλλωσης και η επακόλουθη ανάπτυξη κόκκων των θηκών θερμαντήρα από ανοξείδωτο χάλυβα 316 λίτρων στους 600 μοίρες επηρεάζονται από την προηγούμενη ψυχρή εργασία %. Η ανακρυστάλλωση επιτυγχάνεται μετά από εργασία εν ψυχρώ 10-12% και 1.500-3.000 ωρών, με αποτέλεσμα μια λεπτή (ASTM 7-8) ανακρυσταλλωμένη δομή κόκκων που διατηρεί καλή αντοχή ερπυσμού για 10,000+ ώρες. Η υψηλότερη ψυχρή εργασία (20-30%) έχει ως αποτέλεσμα ταχεία ανακρυστάλλωση (200-500 ώρες) και χονδροειδείς κόκκους (ASTM 4-5) που μειώνουν τη διάρκεια ερπυσμού κατά 40-60%. Η μικροδομή είναι ήδη ανακρυσταλλωμένη και σταθερή σε λιγότερο από 5% ψυχρή εργασία (ανόπτηση), αλλά η έλλειψη σκληρύνσεως εργασίας μειώνει την διαμορφωμένη αντοχή. Για 10.000 ώρες σέρβις στους 600 βαθμούς, οι μηχανικοί που καθορίζουν θήκες 316L μπορούν να περιμένουν 10-15% ψυχρή εργασία από το σχέδιο σωλήνων. Μετά το σχέδιο, χρησιμοποιείται θερμική επεξεργασία σταθεροποίησης (850 μοίρες, 2 ώρες) για τη βελτιστοποίηση της μικροδομής για μακροπρόθεσμη σταθερότητα μεγέθους κόκκων για συντήρηση άνω των 10.000 ωρών. Το πλαίσιο που προτείνεται εδώ επιτρέπει στους αγοραστές να καθορίσουν μειώσεις σχεδίασης που μεγιστοποιούν τη διάρκεια ζωής του ερπυσμού μέσω ελεγχόμενης μικροδομικής εξέλιξης συνδέοντας το % ψυχρής εργασίας με την κινητική ανακρυστάλλωσης και την ανάπτυξη κόκκων στους 600 βαθμούς.