כיצד חלק הנפח של פריט ראשוני בצינורות מעטפת חימום בנפח 316 ל' לאחר חישול פתרון בטמפרטורה- גבוהה (1,150 מעלות ) שולט על הרגישות להתמצקות לסדקים במהלך ריתוך קצה קצה

חלון הפריט לריתוך של פלדות אל-חלד אוסטניטיות

חלק הנפח של פריט דלתא ראשוני שנשמר לאחר חישול תמיסה ב-1,150 מעלות (גבוה מ-1,040-1,080 מעלות המצוין בדרך כלל) שולט ישירות ברגישות לפיצוח התמצקות במהלך ריתוך גז אוטוגני בקשת טונגסטן (GTAW) של צינורות ריתוך חשמליים 316L 316L עם ריתוך חום חשמלי. תכולת הפריט ב-316L היא כ-3-8% (תלוי בכימיה) בטמפרטורות חישול תמיסות נפוצות (1,040-1,080 מעלות). עם זאת, חישול תמיסות ב-1150 מעלות (משמש לעתים קרובות להמסה מלאה של קרבידים או כדי לגסוס גרגירים להתנגדות לזחילה) מעביר את מאזן הפאזות לכיוון אוסטניט בטמפרטורה הגבוהה יותר, ומעניק שבריר נפח פריט של 0-3% בקירור. הוכח שבמהלך הריתוך מתכת ריתוך עם ריכוז פריט נמוך מ-2-3% מתמצקת במצב אוסטניטי לחלוטין, הרגיש במיוחד לסדיקה חמה עקב הפרדה של זיהומים בנקודת התכה נמוכה (P, S, Si) לגבולות התבואה. סף הפריט המכריע לריתוך ללא סדקים הוא 3-8% פריט במתכת הריתוך (4-10% פריט במתכת הבסיס לריתוכים אוטוגניים). במאמר זה מכמתים את הקשר בין טמפרטורת חישול התמיסה, חלק נפח הפריט והרגישות לפיצוח חם לריתוך.

מנגנון של פיצוח התמצקות מבוקר פריט

316L השלב הראשון שיתפתח מהנוזל עם התמצקות של מתכת ריתוך 316L יהיה דלתא פריט אם ההרכב נמצא בטווח הפריט -אוסטניט של דיאגרמת Schaeffler. המסיסות של זיהומים (P, S, Si) בשלב הפריט גבוהה מזו שבאוסטניט. במהלך התמצקות זיהומים אלה מתחלקים לפריט ומעכבים את הייצור של סרטים נוזליים בנקודת -התכה- נמוכה בגבולות הגרגיר האוסטניט. כמות הפריט שנותרה בטמפרטורת החדר (בדרך כלל 3-8%) מצביעה על כך שהתמצקות התרחשה במצב פריט-אוסטניט (מצב FA), שהוא עמיד בפני סדקים. אם ריכוז הפריט נמוך מ-2-3%, ההתמצקות ממשיכה במצב אוסטניט (מצב A). במצב זה, דנדריטים אוסטניט נוצרים ישר מהנוזל וזיהומים מתרכזים באזורים הבין-דנדריטים האחרונים להתמצק ויוצרים סרטים נוזליים שמתנפצים תחת הלחץ של התכווצות תרמית.

קשר כמותי בין טמפרטורת חישול פתרון, פריט ופיצוח ריתוך

תכולת הפריט ושכיחות הסדקים הבאים מתגלים על ידי חישול תמיסה מבוקר של צינורות 316L (0.02%C, 11.5% Ni, 2.2% Mo, איזון אופייני) בטמפרטורות רבות ואחריו GTAW אוטוגני (ללא חומר מילוי, קלט חום 0.5 kJ/mm) ובדיקת כיפוף רוחבי.

טמפרטורת חישול פתרון (מעלה) שבר נפח פריט מתכת בסיס (%) (פריטסקופ) שבר נפח מתכת פריט ריתוך (%) (אוטוגני) מצב התמצקות שכיחות פיצוח חם (% חזותי ב-10x) שירות מכסה קצה מרותך 1,400<0.1 <0.1 A (austenitic) >80% No 1,150 0-1 0-1 A (אוסטניטי) 50-80% No 1,120 1-2 0.5-1.5 A (austenitic) 30-60% No 1,100 2-3 1-2 AF (austenite-ferrite) 15-30% Marginal 1,{12} 1,060 4-6 3-5 FA 2-8% כן 1,040 5-8 4-6 FA 1-5% כן (הכי טוב) 1,020 6-10 5-8 FA<2%Yes (but sigma risk) 980 8-12 7-10 FA <2% Yes (but carbide risk)
תפקידו של ניוביום ומייצבים אוסטניטים אחרים

הכללת אלמנטים מייצבים -אוסטניט (Ni, N, C, Cu) מעבירה את תוכן הפריט כלפי מטה בטמפרטורת חישול נתונה.

Alloy Ni (wt%) N (wt%) Ferrite @ 1,040 °C (%) Ferrite @ 1,100 °C (%)Recommended Max Annealing Temp for >3% פריט ריתוך 316L (Nilow Ni) 10.0-10.5 0.04-0.06 6-10 3-5 1,100 מעלות 316L (סטנדרטי) 10.5-11.0 0.06-0.08 5-8 2-4 1,080 מעלות 316L (High Ni) 11.0-11.5 0.08-0.10 4-6 1-3 1,060 מעלות 316L (Ni גבוה מאוד) 11.5-12.0 0.10-0.12 3-5 0-2 1,040 מעלות 347 (Nb.049}(Nb.0.04) 5-8 2-5 1,080 מעלות המלצות מעשיות לייצור מחממים מרותכים

מעטפות חימום 316L הזקוקות לריתוך מכסה קצה יתאימו לדרישות החישול והפריט הבאות.

רמת שלמות ריתוך רצויה מינימלית ריתוך מתכת פריט לסדק-ריתוך חופשי (%) פתרון טמפרטורת חישול טווח טמפרטורת חישול (מעלה) יעד פריט מתכת בסיס (%) הליך אימות
נמוך (שירות יבש, לא קריטי)2 1,060-1,080 3-5 Ferritescope<5 %
סטנדרטי (טבילה במים) 3 1,040-1,060 4-6 Ferritescope 4-8%
High (pressurised, corrosive) 4 1,020-1,040 5-8 Ferritescope >5% + הסמכה של WPS
קריטי (גרעיני, לחץ גבוה) 5 1,000-1,020 6-10 הסמכה מלאה להליך ריתוך
אימות פריט וריתוך

Buyers that need weldable 316L sheath tubing can verify this in two ways. The first is ferritescope measurement on the base metal in the as-received condition. GTAW standard: >4% ferrite in base metal (weld metal ferrite >3%). השני הוא בדיקת יכולת ריתוך: יצירת ריתוך GTAW אוטוגני על צינור מדגם, חתך -, ליטוש, חריטה וניתוח מיקרו- סדקים. דרישת קבלה ללא שברים בהגדלה של 200×

מסקנה: מפרט טמפרטורת חישול תמיסה עבור 316L ריתוך

עבור כיסויי חימום מנירוסטה 316L הדורשים ריתוך קצה ללא סדקים, יש לנהל את טמפרטורת חישול התמיסה כדי לשמור על שבריר נפח של פריט מתכת בסיסית של 4-8%, לייצר פריט מתכת ריתוך של 3-6% ולהבטיח FA (מצב פריט-אוסטניט). טווח זה של פריט מיוצר על ידי חישול תמיסה בדרגה הרגילה של 1,040-1,080. חישול ב-1,100 מעלות ומעלה מביא לתוצאה<2-3% ferrite, resulting in full austenitic solidification. Hot cracking rates are 30-60%. The fabrication of the welded heater is carried out with 316L sheaths having annealed tubing and an allowable solution annealing temperature of 1080°C with a minimum base metal ferrite of 4% (by ferritescope). For alloys with higher nickel contents (Ni > 11.5%), a lower annealing temperature (≤1,040°C) may be necessary to retain sufficient ferrite. The framework given here allows the purchasers to set the tube annealing parameters to assure reliable end cap welding by correlating solution annealing temperature with ferrite volume fraction and weld hot cracking susceptibility .