כיצד אחוז העבודה הקרה הקודמת משרטוט צינור של מעטפת חימום 316L שולט בקצב ההתגבשות מחדש וצמיחת התבואה במהלך השירות ב-600 מעלות

פרמטר אבולוציה מיקרו-מבני עבור טמפ' גבוהה. שימור כוח

אחוז העבודה הקרה הקודמת משרטוט הצינור מכתיב את קצב ההתגבשות מחדש והתפתחות הגרגרים לאחר מכן המתרחשים במהלך חשיפה לטמפרטורה- גבוהה עבור צינורות חימום חשמליים עטופים מנירוסטה בנפח 316 ליטר הפועלים ב-600 מעלות, שהוא הגבול העליון של השירות לשימוש מתמשך עבור סגסוגת זו. כמו-הצינור המצויר אוגר אנרגיה מעיוות פלסטי (צפיפות נקע המקבילה לאחוז עבודה קרה). אנרגיה מאוחסנת זו גורמת להתגבשות מחדש ב-600 מעלות: ייצור של גרגרים חדשים, נטולי זנים, המחליפים את המיקרו-מבנה המעוות. תקופת תחילת ההתגבשות יורדת בצורה דרמטית עם התגברות העבודה הקרה: ב-10% עבודה קרה היא 1,000-2,000 שעות; ב-20% עבודה קרה, 200-500 שעות; ב-30% עבודה קרה, 50-150 שעות. התגבשות מחדש מובילה להיווצרות גרגרים. זה מחסם את המבנה המיקרו ומפחית את חוזק הזחילה. 10,000 שעות שירות בטווח עבודה קרה אופטימלי של 600 מעלות הוא 10-15% (איזון: מעכב את ההתגבשות מחדש מספיק כדי לשרוד 10,000 שעות אבל לא כל כך מהר שייווצר גרגירים גסים). מאמר זה מעריך את הקשר בין עבודה קרה קודמת, קינטיקה של התגבשות מחדש, התפתחות גרגרים וחיי זחילה ב-600 מעלות.

מנגנון של גיבוש מחדש וצמיחת תבואה בעבודה קרה של 316L

התגבשות מחדש היא תהליך מגורה תרמית. גרגרים חדשים מתגלעים באתרים בעלי צפיפות נקע גבוהה (גבולות גרגרים, פסי דפורמציה, תכלילים) ומתפתחים למטריצה ​​המעוותת. כוח המניע הוא פרופורציונלי לאנרגיה האצורה של עבודה קרה, שהיא פרופורציונלית לריבוע מתח הזרימה (בערך ליניארי עם אחוז עבודה קרה עד 30-40%). עבודה קרה מובילה לעלייה אקספוננציאלית בקצב הגרעין. לאחר השלמת ההתגבשות מחדש, התרחבות התבואה מתרחשת על ידי נדידת גבול המונעת על ידי הפחתה באזור גבול התבואה. גרגרים גדולים גדלים על חשבון גרגרים קטנים (הבשלת אוסטוולד). גודל גרגר עדין ויציב (ASTM 6-8) מספק את ההתנגדות הטובה ביותר לזחילה ב-600 מעלות צלזיוס. גרגירים עדינים מאוד (ASTM 10+) וגרגרים גסים (ASTM 3-5) מוצגים כמקצרים את חיי הזחילה, על ידי החלקת גבול התבואה, בהתאמה.

קשר בין עבודה קרה, זמן התגבשות מחדש וגודל גרגר ב-600 מעלות.

התיישנות איזותרמית מבוקרת ב-600 מעלות עם בדיקה מטאלוגרפית תקופתית שימשה לקביעת שיעורי ההתגבשות מחדש והתפתחות הגרגרים בצינורות קרים של 316L:

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 (יציב) 2,500-3,500 כן (אם כבר בסדר)
5 5,000-10,000 8-9 (20-30 מיקרומטר) 15,000-20,000 3,000-4,000 כן
10 1,500-3,000 7-8 (25-35 מיקרומטר) 8,000-12,000 3,500-5,000 כן (הכי טוב)
12 1,000-2,000 7-8 (25-35 מיקרומטר) 6,000-9,000 3,500-5,000 כן
15 500-1,000 6-7 (35-50 מיקרומטר) 4,000-7,000 3,000-4,500 מקובל
20 200-500 5-6 (50-70 µm) 2,000-4,000 2,000-3,500 Marginal 25 100-200 4-5 (70-90 µm) 1,000-2,{11}},500-2,500 לא מומלץ 30 50-150 3-4 (µm) 500-1,500 1,000-2,000 לא מומלץ 35 30-80 3 (100-130 מיקרומטר) 300-800 800-1,500 לא 40 20-50 2-3 (120-150 מיקרומטר) 200-500 600-1,000 לא
השפעת גודל הגרגר הראשוני על קינטיקה של התגבשות מחדש

קצב התגבשות מחדש תלוי בגודל הגרגר הראשוני לפני הציור הקר. אז ככל שהחומר עדין יותר, כך הוא יתגבש מחדש מהר יותר-. יש עוד אתרי גרעין.

גודל גרגר ראשוני ASTM לפני שרטוט קצב התגבשות יחסי (10% CW) באותה עבודה קרה 10,000 שעות עבודה קרה חיים מומלצים 10 (עדין במיוחד, 10 מיקרומטר) 1.5× (מהיר יותר) 8% 8 (עדין, 20 מיקרומטר) 1.0% קו 1.0
6 (בינוני, 45 מיקרומטר) 0.7× (איטי יותר) 12%
4 (גס, 80 מיקרומטר) 0.4× (הרבה יותר איטי) 15% המלצות מעשיות לייצור צינורות חימום בנפח 316L

עבור נדני 316L עבור שירות של 600 מעלות עם אורך חיים עיצובי של 10,000 שעות, מוצעים הפרמטרים הבאים של עבודה קרה וטרום-טיפול בחום.

חיי שירות רצויים (שעות) 600 מעלות עבודה קרה מוצעת לפני השירות (%) גודל גרגר לאחר טיפול בחום לפני-שירות לאחר 10,000 שעות ב-600 מעלות (ASTM) חיי קרע זחילה צפויים (שעות) 5,000 15-20 אין (כפי שצויר) 5-70 מ' 3,000-4,500 10,000 10-12 אין (כפי שצויר) 6-7 (35-50 מיקרומטר) 3,500-5,000 10,000 0-5 חישול מלא + גרגירים עדינים 7-8 (25-35 מיקרומטר) 3,{0025}התייצבות,000 0-5 (850 מעלות, 2 שעות) 7 (30-40 מיקרומטר) 5,000-7,000 20,000 + עמידות בפני קורוזיה 0 חישול פתרון מלא + ייצוב 7-8 4,000-6,000
אימות מצב של התגבשות מחדש

שני הליכי אימות מוצעים עבור קונים הדורשים יציבות מיקרו-מבנית מסוימת. הראשון הוא בדיקת קשיות. הקשיות של 316L כמו-היא 180-320 HV בהתאם לעבודה קרה. התגבשות מחדש גורמת לקשיות לרדת ל-140-160 HV (רך לחלוטין). אם הקשיות לאחר 1,000 שעות ב-600 מעלות גבוהה מ-200 HV, עדיין לא התרחש התגבשות מחדש. השנייה היא הבדיקה המטאלוגרפית בעקבות תחריט (גליצרגיה או חומצה אוקסלית אלקטרוליטית). היווצרותם של מבני "שרשרת" (שורות של גרגרים חדשים עדינים לאורך גבולות התבואה לשעבר) מסמלת את תחילת ההתגבשות מחדש.

מסקנה שיפור עבודה קרה לחיי שירות של 600 מעלות

קינטיקה של התגבשות מחדש ופיתוח התבואה שלאחר מכן של מעטפות חימום נירוסטה בגודל 316 ל' ב-600 מעלות מושפעות מאחוז העבודה הקרה הקודמת. התגבשות מחודשת מתקבלת בעקבות עבודה קרה של 10-12% ו-1,500-3,000 שעות, וכתוצאה מכך מבנה גרגר מעודן (ASTM 7-8) מחודש ששומר על חוזק זחילה טוב למשך 10,000+ שעות. עבודה קרה גבוהה יותר (20-30%) מביאה להתגבשות מהירה (200-500 שעות) ולגרגרים גסים (ASTM 4-5) המורידים את חיי הזחילה ב-40-60%. המיקרו-מבנה כבר התגבש מחדש ויציב בפחות מ-5% עבודה קרה (חישול) אך חוסר התקשות העבודה מפחית את החוזק כפי שנוצר. עבור שירות של 10,000 שעות ב-600 מעלות, מהנדסים המציינים כיסויי 316L יכולים לצפות לעבודה קרה של 10-15% משרטוט צינור. לאחר השרטוט, נעשה שימוש בטיפול חום ייצוב (850 מעלות, 2 שעות) כדי לייעל את המיקרו-מבנה ליציבות ארוכת טווח בגודל גרגר עבור שירות העולה על 10,000 שעות. המסגרת המוצעת כאן מאפשרת לרוכשים לציין הפחתות ציור הממקסמות את חיי הזחילה באמצעות אבולוציה מיקרוסטרוקטורלית מבוקרת על ידי קשר של אחוז עבודה קרה לקינטיקה מחדש של התגבשות ופיתוח גרגרים ב-600 מעלות.