La rottura per corrosione intergranulare significa che l'acciaio inossidabile austenitico 316 subisce una sensibilizzazione durante la saldatura o il riscaldamento ad alta-temperatura a lungo-termine. Il carburo di cromo precipita continuamente lungo i bordi dei grani metallici, provocando un grave impoverimento di cromo nelle zone dei bordi dei grani. L'area del confine del grano perde la capacità di formare un film passivo anti-corrosivo completo e diventa la regione dell'anodo di una cella micro-galvanica. Sotto l'erosione del mezzo corrosivo, i bordi dei grani vengono preferibilmente dissolti e incisi, la forza di legame tra i grani metallici scompare e la parete del tubo subisce penetrazione intergranulare e perdite di polverizzazione. Questo guasto si verifica principalmente nelle zone interessate dal calore della saldatura-e nelle sezioni della tubazione che lavorano nell'intervallo di temperature di sensibilizzazione per lungo tempo.
1. Meccanismo di sensibilizzazione e di evoluzione della corrosione intergranulare
Quando l'acciaio inossidabile rimane nell'intervallo di temperatura di 450~850 gradi, gli atomi di carbonio all'interno della matrice si diffondono fino ai bordi dei grani e si combinano con il cromo per generare precipitazioni di carburo di cromo Cr₂₃C₆. Poiché la velocità di diffusione del cromo è molto inferiore a quella del carbonio, il contenuto di cromo vicino ai bordi dei grani scende nettamente al di sotto del valore critico richiesto per la formazione del film di passivazione. Le regioni di confine del grano diventano elettrochimicamente attive e si corrodono preferenzialmente in un mezzo conduttivo. La corrosione erode gradualmente lungo la rete di confine del grano, causando infine la perdita di coesione intergranulare del materiale, con i grani intatti che cadono sotto forma di polvere. A differenza della fessurazione da tensocorrosione transgranulare guidata dalla forza di trazione, questo danno si sviluppa esclusivamente lungo i confini dei cristalli senza condizioni obbligatorie di stress da trazione.
2. Posizioni tipiche soggette a danni da corrosione intergranulare
I cordoni di saldatura e le zone adiacenti-alterate dal calore passano inevitabilmente attraverso la temperatura di sensibilizzazione durante la saldatura;
Spezzoni di tubo avvolti da nastri tracciatori elettrici e mantenuti a temperatura di sensibilizzazione costante per mesi;
Radici di saldatura di testa delle flange con velocità di raffreddamento lenta e tempo di permanenza della sensibilizzazione prolungato;
Riparare le saldature e le aree saldate secondarie con ripetuti cicli termici e sovrapposizione dell'effetto di sensibilizzazione;
Rami morti della pipeline con mezzo statico che portano alla concentrazione locale del mezzo e all'incisione intensificata dei bordi dei grani.
3. Fattori che inducono il nucleo ad accelerare la rottura della corrosione intergranulare
Adozione del comune acciaio inossidabile 316 ad alto contenuto di carbonio senza ottimizzazione del grado a basso-carbonio o stabilizzato;
Il processo di saldatura non dispone di misure di raffreddamento rapido, il che fa sì che la zona-influenzata dal calore rimanga nell'intervallo di temperatura di sensibilizzazione per troppo tempo;
La temperatura del riscaldamento esterno è fissata entro l'intervallo di sensibilizzazione per un funzionamento ininterrotto a lungo termine;
Nessun trattamento di ricottura post-soluzione di saldatura per dissolvere il carburo di cromo precipitato e ripristinare l'uniformità del cromo;
Il mezzo di processo contiene ioni acidi e alogeni, che migliorano notevolmente la velocità di incisione dei bordi dei grani poveri di cromo-.
4. Misure tecniche di prevenzione e controllo-del collegamento completo
① Selezionare preferibilmente materiali in acciaio inossidabile stabilizzato-a basso contenuto di carbonio 316L o niobio-durante l'approvvigionamento dei materiali
Ridurre sostanzialmente il contenuto di elementi di carbonio per limitare la precipitazione dei carburi.
② Ottimizzare il processo di saldatura per adottare un apporto di calore ridotto e un raffreddamento rapido forzato dopo la saldatura
Ridurre la durata della permanenza del pezzo nella zona di temperatura di sensibilizzazione.
③ Effettuare un trattamento termico della soluzione complessiva per i principali componenti saldati per omogeneizzare la distribuzione del cromo
Elimina la microstruttura sensibilizzata ed elimina l'esaurimento del cromo ai bordi del grano.
④ Regola i parametri della temperatura di tracciamento elettrico per evitare una temperatura costante a lungo termine- entro 450~850 gradi
Interrompere la condizione termica necessaria per la reazione di sensibilizzazione.
⑤ Condurre ispezioni metallografiche periodiche e test di corrosione intergranulare elettrochimica sulle parti saldate
Schermare i raccordi dei tubi sensibilizzati prima che si verifichino danni macroscopici dovuti alla corrosione.
5. Tabella di confronto degli effetti della prevenzione
表格
| Modalità materiale e processo di saldatura | Rischio di corrosione intergranulare | Suggerimento per l'applicazione |
|---|---|---|
| Materiale di base 316 ad alto-carbonio + raffreddamento lento della saldatura + nessun trattamento termico post-saldatura | Evidente corrosione dei bordi dei grani e perforazione locale compaiono nel ciclo di servizio medio | Sostituirli con raccordi per tubi 316L e implementare la ricottura di soluzione per i giunti saldati |
| Materiale stabilizzato/a basso-carbonio + saldatura standardizzata a basso-calore-input + trattamento con soluzione mirata | Sopprime efficacemente la precipitazione del carburo e l'attacco selettivo del bordo del grano | Specifiche standard di materiale e saldatura per tubazioni di riscaldamento in acciaio inossidabile anti-intergranulare-corrosione |
| Ispezione rigorosa dei componenti dei materiali in entrata + controllo completo sul campo della temperatura del processo- + verifica annuale tramite campionamento delle prestazioni di corrosione | Pericolo nascosto di distacco estremamente basso dei bordi dei grani e perdita di penetrazione | Schema preferito per l'ingegneria della saldatura di tubazioni per riscaldamento di mezzi chimici corrosivi |
Conclusione
La corrosione intergranulare dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 è causata dalla sensibilizzazione termica che porta alla carenza di cromo ai bordi dei grani, che innesca la dissoluzione elettrochimica preferenziale lungo i confini dei cristalli. I principali mezzi di prevenzione includono l'ottimizzazione della qualità del materiale per ridurre il contenuto di carbonio, la regolazione dell'apporto termico di saldatura e della velocità di raffreddamento, l'esecuzione del trattamento termico post-della soluzione di saldatura, l'evitare il servizio di sensibilizzazione della temperatura a lungo-termine e il rafforzamento del rilevamento regolare delle prestazioni dei materiali. La gestione a ciclo chiuso-dell'intero processo- di selezione delle materie prime, costruzione della saldatura sul campo e controllo della temperatura operativa può prevenire la polverizzazione delle tubazioni e incidenti dovuti a perdite causati dalla corrosione intergranulare dei tubi di riscaldamento.
