La saldatura è un processo di formatura essenziale per l'assemblaggio di tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 in vari dispositivi di riscaldamento industriale. Durante la saldatura ad alta-temperatura, il cordone di saldatura e la zona adiacente-influenzata dal calore subiranno un riscaldamento rapido e un raffreddamento irregolare. Quando la temperatura rimane entro l'intervallo di sensibilizzazione compreso tra 450 e 850 gradi per un certo periodo, il carburo di cromo precipita continuamente lungo i bordi dei grani del materiale. Questo fenomeno porta ad un impoverimento locale di cromo ai bordi del grano, che distrugge la continuità della pellicola passiva superficiale. Una volta esposti a mezzi corrosivi acidi o umidi contenenti cloruro-, i bordi dei grani carenti di cromo-diventeranno canali di corrosione preferenziali, con conseguente corrosione intergranulare che si diffonde verso l'interno lungo i bordi dei grani. Tale corrosione nascosta non può essere rilevata mediante un'ispezione estetica convenzionale e alla fine causerà la rottura del tubo e perdite di penetrazione. Molti produttori ignorano il rischio di sensibilizzazione alla saldatura e adottano metodi di saldatura e raffreddamento casuali, che portano a frequenti guasti precoci dei tubi riscaldanti saldati. Pertanto, sono necessari un controllo standardizzato dei parametri di saldatura e un ragionevole trattamento termico post-saldatura per limitare la corrosione intergranulare e mantenere le prestazioni anticorrosione intrinseche-dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316.
La causa principale della corrosione intergranulare risiede nella precipitazione dei carburi di cromo indotta dai cicli termici di saldatura. Durante la saldatura, il materiale di base vicino alla saldatura viene riscaldato ad una temperatura elevata superiore a 1000 gradi, il cromo è completamente disciolto nella matrice austenite per formare una soluzione solida uniforme. Se la velocità di raffreddamento è troppo lenta dopo la saldatura, il materiale rimarrà a lungo nella zona di temperatura di sensibilizzazione. Gli atomi di carbonio in eccesso si combinano con il cromo per formare carburo di cromo e precipitano ai bordi dei grani, consumando gli elementi di cromo vicino ai bordi dei grani. Di conseguenza, il contenuto di cromo ai bordi dei grani è troppo basso per formare una pellicola passiva densa. In ambienti corrosivi, le cellule microgalvaniche si formano tra i bordi e l'interno dei grani, innescando una continua dissoluzione anodica lungo i bordi dei grani e causando danni irreversibili da corrosione intergranulare.
Questo studio riassume tre mezzi tecnici efficaci per evitare la corrosione intergranulare indotta dalla saldatura-: parametri ottimizzati del processo di saldatura, raffreddamento forzato rapido e trattamento termico mirato della soluzione post-di saldatura. In primo luogo, vengono adottati parametri di saldatura a basso apporto di calore per abbreviare il tempo di permanenza della zona termicamente-influenzata nell'intervallo di temperature di sensibilizzazione. Per ridurre l'intervallo di influenza termica complessiva vengono utilizzati una corrente ridotta, un tempo di saldatura breve e un cordone di saldatura stretto. La saldatura segmentata intermittente sostituisce la saldatura continua a lunga-distanza per evitare la concentrazione cumulativa di calore, che limita efficacemente la precipitazione del carburo di cromo ai bordi dei grani. Nel frattempo, viene applicata una protezione con gas argon su entrambi i lati interno ed esterno della saldatura per prevenire l'ossidazione ad alta-temperatura e la carburazione superficiale del metallo saldato.
In secondo luogo, le misure di raffreddamento rapido forzato vengono implementate immediatamente dopo la saldatura. L'aria pulita compressa o l'acqua di raffreddamento circolante vengono utilizzate per raffreddare rapidamente la zona saldata e-interessata al calore, in modo che il materiale passi attraverso l'intervallo di temperature di sensibilizzazione compreso tra 450 e 850 gradi nel più breve tempo possibile. Questo metodo inibisce la precipitazione del carburo di cromo dal punto di vista della reazione cinetica, che è la misura anti-antisensibilizzazione più economica e conveniente adatta per la lavorazione batch in loco-di tubi riscaldanti. Tuttavia, un raffreddamento eccessivamente rapido dovrebbe essere evitato per prevenire stress termico residuo della saldatura e difetti dovuti a cricche a freddo.
In terzo luogo, il trattamento termico di solubilizzazione viene adottato per il riscaldamento di tubi applicati in condizioni di lavoro corrosive severe. I componenti saldati vengono riscaldati a 1050 gradi –1100 gradi e mantenuti caldi per un certo tempo per dissolvere completamente il carburo di cromo precipitato nella matrice austenite, quindi raffreddati rapidamente a temperatura ambiente. Questo processo ripristina la distribuzione uniforme degli elementi di cromo all'interno del materiale ed elimina completamente la struttura dei bordi del grano impoverita di cromo-, risolvendo sostanzialmente il pericolo nascosto della corrosione intergranulare.
L'osservazione metallografica e i risultati dei test di corrosione intergranulare mostrano che i tubi riscaldanti con saldatura a basso apporto di calore e raffreddamento forzato non presentano precipitazione di carburo di cromo ai bordi dei grani dopo la saldatura e superano lo standard di ispezione della corrosione intergranulare. Al contrario, i campioni con elevato apporto di calore e raffreddamento lento naturale mostrano un’evidente corrosione dei bordi dei grani dopo test di corrosione accelerati. I dati delle applicazioni sul campo indicano che il controllo standardizzato della saldatura e del trattamento termico riduce il tasso di rottura per corrosione intergranulare dei tubi riscaldanti saldati di oltre il 75%. In conclusione, il controllo dell'apporto di calore della saldatura, l'accelerazione del raffreddamento post-saldatura e l'esecuzione del trattamento termico della soluzione quando necessario possono prevenire efficacemente la corrosione intergranulare dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316. Queste specifiche di processo eliminano i difetti di sensibilizzazione del materiale indotti dalla saldatura-, garantiscono l'uniformità strutturale e la stabilità anti-corrosione delle parti saldate e forniscono una garanzia tecnica affidabile per il funzionamento sicuro a lungo-termine delle apparecchiature di riscaldamento saldate industriali.
