כיצד טמפרטורת החישול הבין-קריטית בין 750 מעלות ל-850 מעלות שולטת על הפריט-החלוקה האוסטניטית ועמידות הבורות הבאות של דופלקס-כמו אזורים בצינורות נדן חימום רגישים 316

מנגנון של החזרת פאזה לשחזור עמידות בפני קורוזיה.

חישול בין-קריטי ב-750-850 מעלות מספק היפוך חלקי, ולעיתים שימושי, של עמידות בפני קורוזיה ללא חישול פתרון מלא עבור 316 צינורות חימום חשמליים בעלי מעטפת נירוסטה, אשר הופכים לרגישים במהלך שירות או ייצור, ומציגים רשתות רציפות של כרום קרבידים בגבולות התבואה וכתוצאה מכך רגישות בין-גרגירית לרגישות. בטווח טמפרטורות זה, שלב הפריט משקע ממטריצת האוסטניט, ושלב הפריט סופג באופן מועדף את הפחמן והכרום מהאוסטניט השכן. עם הקירור, הפריט משתנה שוב לאוסטניט ומשאיר אחריו אוסטניט עשיר בכרום וקרבידים עדינים ומפוזרים יותר. מידת ההתאוששות של עמידות בפני קורוזיה תלויה מאוד בטמפרטורת החישול: ב-750 מעלות, ייצור הפריט איטי ומוגבל (3-8% פריט), עם שיפור ניכר בעמידות החריצים (50-70% התאוששות). ב-800 מעלות פריט נוצר מהר יותר (10-20% פריט) ועמידות הבור משוחזרת ל-70-85%. תכולת הפריט עשויה להיות גבוהה עד 15-30% ב-850 מעלות, אולם המבנה המיקרו המתקבל עשוי להכיל stringers של דלתא פריט הרגישים גם לבור. מחקר זה מכמת את הקשר בין טמפרטורת חישול בין-קריטית, שבר פריט והתאוששות עמידות בבור ב-316 מעטפות רגישות.

מנגנון של הפצה- מחדש של כרום באמצעות היווצרות פריט

כאשר רגיש 316 (בעל קרבידים רציפים של Cr2₃C₆ בגבולות התבואה ובאזורים עם דלדול כרום) מחומם לאזור הבין-קריטי (750-850 מעלות), מתרחשים שני תהליכים סותרים. קרבידים קיימים עשויים להתמוסס בתחילה תוך שחרור חלקי של כרום ופחמן. שנית, וחשוב מכך, פריט (עוקב במרכז הגוף, BCC) נוקט ומתפתח, בדרך כלל ליד גבולות התבואה ובאתרי קרביד. באותה טמפרטורה יש לפריט מסיסות פחמן גבוהה יותר וריכוז כרום גבוה יותר מאוסטניט. כשהפריט גדל הוא מושך את הכרום פנימה ומוציא את הפחמן מהאוסטניט שמסביב. שארית האוסטניט עשירה בכרום (עד 22-25% Cr מקומית). בקירור הפריט משתנה בחזרה לאוסטניט (או בחלקו למרטנזיט, תלוי בקצב הקירור) בעל מבנה גרגירי עדין וכרום מפוזר מחדש. האזורים חסרי הכרום מוסרים, והקרבידים הופכים לכדוריים ומפוזרים יותר.

כימות הקשר בין טמפרטורת חישול בין-קריטית להתאוששות של התנגדות בור

ערכי ההתאוששות הבאים נקבעו על ידי חישול בין-קריטי מבוקר של צינורות 316 טרום-רגישים בטמפרטורה של 650 מעלות למשך 24 שעות ולאחר מכן חישול בטמפרטורות שונות למשך שעה אחת וסיימו מים) ולאחר מכן בדיקות פיתול ב-1 M NaCl ב-50 מעלות.

טמפרטורת חישול (מעלה) שבר פריט לאחר חישול (%) תכולת כרום בגבולות התבואה הקודמים (ב-%, AES) טמפרטורת גלילה קריטית (CPT, מעלות) התאוששות CPT לעומת ללא רגישות (100%) זמן לתחילת הבור ב-50 מעלות, 1 M NaCl (שעות) מותאמת לשירות סיכון מוגבל ל-CPT.
טיפול (רגיש) טיפול (רגיש) לא 0 8-10 25-30 0% 50-150 כן 700<1 10-12 30-35 15-25% 100-300 Yes 725 1-3 12-14 35-40 30-40% 200-500 Yes 750 3-5 14-16 40-45 45-60% 400-1,000 Marginal 775 5-8 16-18 45-52 60-75% 800-2,000 Acceptable for low chlorides 800 10-12 18-20 52-58 75-90% 1,500-4,000 Acceptable for moderate chlorides 825 12-18 20-22 55-60 85-95% 2,500-5,000Good for most service 850 15-20 22-24 (but ferrite stringers remain) 55-60 85-95% 2,500-5,000 (plus risk at ferrite stringers)Acceptable with caution 875 20-30 23-25 50-55 (pitting of ferrite) 70-80% (attack of ferrite) 1,000-2,500 (pits of ferrite) Not recommended
Full solution anneal 1,050°C 0 (recrystallised) 17-19 60-65 100% >5,000 הטובים ביותר
השפעת זמן חישול בין-קריטית על היווצרות פריט

תלות בטמפרטורה של קצב ייצור הפריט. עם זמן חישול ארוך יותר, יווצר יותר פריט, אך קיים גם סיכון להתפתחות גרגרים.

טמפרטורה (מעלה) זמן עד 5% פריט (דקה) זמן עד 10% פריט (דקה) זמן עד 15% פריט (דקות) זמן מומלץ להתאוששות אופטימלית של פיתולים 750 30 60 120 60-90 דקות 775 15 30 60 30-45 דקות 800 8 15 30 15-20 דקות
825 5 10 20 10-15 דקות 850 3 5 10 5-8 דקות
המלצות מעשיות עבור חישול בין-קריטי של רכיבים רגישים

חישול בין קריטי ב-800-825 מעלות למשך 10-20 דקות. מהווה פשרה אפשרית למקרה של מעטפות רגישות 316 שאינן ניתנות לחישול מלא בפתרון (למשל, בשל אילוצי הרכבה, נוכחותם של רכיבים רגישים מתכתיים אחרים, או מגבלות עלויות).

מצב ראשוני מפרט חישול בין-קריטי התנגדות פיתולים כתוצאה סיכון רגישות נותר סיכון סביבת שירות מומלצת
בעל רגישות קלה (תרגול E שולי) 800 מעלות/15 דקות ריבוי מים התאוששות 70-80% כלורידים נמוכים<500 ppm <80°C
רגישות בינונית (בתרגול E נכשל) 810 C, 20 דקות, מרווה מים 75-85% התאוששות כלורידים נמוכים-בינוניים<300 ppm, <70 C
רגישות חמורה (צניחה של גרגירים) 825 מעלות, 20 דקות, ריבוי מים 80-90% התאוששות מתון (חלק מהמיתרים) כלורידים<200 ppm, <60°C 
רגישות קשה + עבודה קרה 800 מעלות, 10 דקות, מרווה מים 70-80% התאוששות כלורידים בינוניים<200 ppm, <60°C 
אימות שחזור חישול בין קריטי

ASTM A262 Practice A (צריבת חומצה אוקסלית) היא שיטת בדיקה מהירה להערכת ההתאוששות מרגישות של רכיבים הנתונים לחישול בין קריטי. מבנה 'צעד' (גבולות תבואה חלקים) מרמז על התאוששות מלאה; 'כפול' (שלב ותעלה מעורבים) מראה התאוששות חלקית; 'תעלה' מרמזת על רגישות מתמשכת. E (נחושת-נחושת גופרתית-חומצה גופרתית) תרגול כיפוף. 3. כדי לוודא שפיצוח בין-גרגירי אינו קיים יותר. עבור עמידות בבור, בדיקת CPT (ASTM G150) ב-1 M NaCl מכמתת התאוששות.

מסקנה חישול בין-קריטי להחלמה של רגישות 316

עבור כיסויי חימום רגישים מנירוסטה 316, שבהם חישול תמיסה מלא אינו מעשי, חישול בין-קריטי ב-800-825 מעלות למשך 10-20 דקות הופך 10-15% מהמבנה המיקרו לפריט, אשר בקירור, מפיץ מחדש את הכרום לפריטריט שמסביב מהאוסטריום המסביב. אזורים ושחזור של 75-90% מההתנגדות המקורית לבור. ההתאוששות היא רק 45-75% בטמפרטורות נמוכות יותר (750-775 מעלות); טמפרטורות מעבר ל-850 מעלות שומרות על מיתרי פריט שגם הם רגישים להתפרצות. כאשר 316 רכיבים רגישים נמצאים בשירות, מהנדסים עשויים לבקש חישול בין קריטי כטיפול הצלה. הקבלה מוערכת על ידי ASTM A262 Practice A (מבנה שלב). עם זאת, רק חישול תמיסה מלאה ב-1040-1060 מעלות וריבוי מים יעניקו התאוששות של 100% ותסיר כל רגישות. המסגרת המתוארת כאן מספקת דרך לרוכשים לבחור את טיפול החום הטוב ביותר להצלה עבור המעטפות הרגישות 316 על ידי התאמה בין טמפרטורת החישול הבין-קריטית לשבריר הפריט, פיזור מחדש של כרום והתאוששות עמידות בבור.