Il fallimento della rottura per sensibilizzazione della saldatura significa che la saldatura e la relativa zona-influenzata dal calore rimangono entro l'intervallo di temperature di precipitazione del carburo di cromo durante il ciclo termico di saldatura. I bordi dei grani formano aree impoverite di cromo-con scarsa resistenza alla corrosione. Sotto l'azione combinata dello stress residuo della saldatura e del mezzo corrosivo, le cricche intergranulari germinano e si espandono lungo i bordi dei grani, penetrando eventualmente nella saldatura e causando perdite del mezzo o fratture improvvise. Questo guasto rientra nel deterioramento della microstruttura del materiale indotto dal calore-della saldatura, che spesso si verifica nelle tubazioni di riscaldamento saldate in acciaio inossidabile che operano in ambienti contenenti acidi e cloruro-.
1. Meccanismo di sensibilizzazione e propagazione delle cricche
Quando l'acciaio inossidabile 316 viene riscaldato tra 450 gradi e 850 gradi, gli elementi di carbonio nella matrice si combinano con il cromo per far precipitare i carburi di cromo ai bordi dei grani. Un gran numero di atomi di cromo vicino ai bordi dei grani vengono consumati, formando una zona povera di cromo-che non può formare un film passivo anticorrosivo completo-. Il bordo grano diventa l'anodo di una cella micro-galvanica ed è preferibilmente corroso. Nel frattempo, un raffreddamento non uniforme dopo la saldatura lascia un elevato stress di trazione residuo all’interno della saldatura. Lo stress apre continuamente piccoli spazi di corrosione, facendo sì che le crepe si estendano lungo la rete di confine del grano. A differenza dei danni meccanici dovuti a cricche, questo guasto ha origine da un cambiamento irreversibile della microstruttura causato dall'apporto di calore della saldatura piuttosto che da un danno da forza esterna.
2. Posizioni tipiche soggette a guasti di sensibilizzazione della saldatura
Saldare le zone-alterate dal calore con un lungo tempo di permanenza nella zona della temperatura di sensibilizzazione;
Aree di saldatura di riparazione ripetute multi-strato con cicli termici sovrapposti e sensibilizzazione aggravata;
Saldature di tubi-a pareti spesse con lenta dissipazione del calore e tempo di mantenimento ad alta-temperatura prolungato;
Saldature circonferenziali a posizione fissa- con riscaldamento non uniforme e sovratemperatura locale;
Giunti saldati senza trattamento termico post-saldatura messi direttamente in servizio con mezzi corrosivi.
3. Fattori fondamentali che inducono l'accelerazione del danno da sensibilizzazione
Eccessivo apporto di calore di saldatura e bassa velocità di saldatura che portano a una prolungata permanenza della temperatura di sensibilizzazione;
Materiale base ordinario 316 con alto contenuto di carbonio, molto incline alla precipitazione di carburi;
Nessun trattamento di solubilizzazione post-saldatura per eliminare la struttura metallografica sensibilizzata;
Mezzo contenente ioni cloruro e sostanze ossidanti che intensificano la corrosione elettrochimica intergranulare;
Fissaggio rigido della tubazione che limita il ritiro termico e amplifica lo stress di trazione residuo della saldatura.
4. Misure tecniche di prevenzione e controllo-del collegamento completo
① Dai priorità all'acciaio inossidabile 316L-a basso contenuto di carbonio come materiale di base
Ridurre il contenuto di carbonio per limitare sostanzialmente la precipitazione del carburo di cromo.
② Ottimizza il processo di saldatura con un basso apporto di calore e un'elevata velocità di saldatura
Ridurre la durata della permanenza del pezzo nell'intervallo di temperatura di sensibilizzazione.
③ Eseguire il trattamento termico con soluzione integrale per i gruppi saldati con cuscinetti a pressione chiave.-
Sciogliere i carburi precipitati e ripristinare la distribuzione uniforme del cromo ai bordi dei grani.
④ Aggiungere giunti di dilatazione e supporti scorrevoli per eliminare i vincoli rigidi
Rilascia lo stress residuo di saldatura e lo stress aggiuntivo di dilatazione termica.
⑤ Organizzare regolari ispezioni ultrasoniche e metallografiche sulle saldature importanti
Rileva precocemente le microfessure intergranulari prima delle perdite di penetrazione.
5. Tabella di confronto degli effetti della prevenzione
表格
| Modalità materiale e processo di saldatura | Sensibilizzazione Rischio di crepe | Suggerimento per l'applicazione |
|---|---|---|
| Materiale comune 316 + saldatura ad ampio apporto di calore + nessun post-trattamento | Incrinature e perdite intergranulari compaiono durante il funzionamento a medio-termine | Sostituirlo con 316L e implementare il trattamento con soluzione solida post-saldatura |
| Materiale 316L a basso-carbonio + saldatura standardizzata a piccolo apporto di calore + ispezione a campione | Sopprime efficacemente la sensibilizzazione alla saldatura e la corrosione intergranulare | Specifiche di saldatura standard per tubazioni di riscaldamento in acciaio inossidabile anti-corrosione |
| Trattamento termico dell'intera saldatura + distensione + test non-distruttivi completi | Deterioramento della microstruttura e rischio di fessurazione estremamente bassi | Schema preferito per saldature di apparecchiature di riscaldamento in condizioni di lavoro ad alta-corrosione |
Conclusione
Le crepe da sensibilizzazione alla saldatura dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 derivano dall'esaurimento del cromo ai bordi dei grani indotto dal ciclo termico di saldatura, accoppiato con stress residuo e mezzo corrosivo per formare cricche penetranti intergranulari. Le principali misure di controllo includono l’ottimizzazione della qualità del materiale, la limitazione rigorosa dell’apporto di calore di saldatura, l’eliminazione della struttura sensibilizzata tramite il trattamento termico, il rilascio dello stress da vincolo e il rafforzamento del rilevamento periodico dei difetti. La gestione a ciclo chiuso-della selezione dei materiali, della costruzione della saldatura e della lavorazione post-saldatura può prevenire la rottura della tubazione e gli incidenti di arresto della produzione causati da guasti dovuti alla corrosione intergranulare della saldatura dei tubi di riscaldamento.
Il fallimento della rottura per sensibilizzazione della saldatura significa che la saldatura e la relativa zona-influenzata dal calore rimangono entro l'intervallo di temperature di precipitazione del carburo di cromo durante il ciclo termico di saldatura. I bordi dei grani formano aree impoverite di cromo-con scarsa resistenza alla corrosione. Sotto l'azione combinata dello stress residuo della saldatura e del mezzo corrosivo, le cricche intergranulari germinano e si espandono lungo i bordi dei grani, penetrando eventualmente nella saldatura e causando perdite del mezzo o fratture improvvise. Questo guasto rientra nel deterioramento della microstruttura del materiale indotto dal calore-della saldatura, che spesso si verifica nelle tubazioni di riscaldamento saldate in acciaio inossidabile che operano in ambienti contenenti acidi e cloruro-.
1. Meccanismo di sensibilizzazione e propagazione delle cricche
Quando l'acciaio inossidabile 316 viene riscaldato tra 450 gradi e 850 gradi, gli elementi di carbonio nella matrice si combinano con il cromo per far precipitare i carburi di cromo ai bordi dei grani. Un gran numero di atomi di cromo vicino ai bordi dei grani vengono consumati, formando una zona povera di cromo-che non può formare un film passivo anticorrosivo completo-. Il bordo grano diventa l'anodo di una cella micro-galvanica ed è preferibilmente corroso. Nel frattempo, un raffreddamento non uniforme dopo la saldatura lascia un elevato stress di trazione residuo all’interno della saldatura. Lo stress apre continuamente piccoli spazi di corrosione, facendo sì che le crepe si estendano lungo la rete di confine del grano. A differenza dei danni meccanici dovuti a cricche, questo guasto ha origine da un cambiamento irreversibile della microstruttura causato dall'apporto di calore della saldatura piuttosto che da un danno da forza esterna.
2. Posizioni tipiche soggette a guasti di sensibilizzazione della saldatura
Saldare le zone-alterate dal calore con un lungo tempo di permanenza nella zona della temperatura di sensibilizzazione;
Aree di saldatura di riparazione ripetute multi-strato con cicli termici sovrapposti e sensibilizzazione aggravata;
Saldature di tubi-a pareti spesse con lenta dissipazione del calore e tempo di mantenimento ad alta-temperatura prolungato;
Saldature circonferenziali a posizione fissa- con riscaldamento non uniforme e sovratemperatura locale;
Giunti saldati senza trattamento termico post-saldatura messi direttamente in servizio con mezzi corrosivi.
3. Fattori fondamentali che inducono l'accelerazione del danno da sensibilizzazione
Eccessivo apporto di calore di saldatura e bassa velocità di saldatura che portano a una prolungata permanenza della temperatura di sensibilizzazione;
Materiale base ordinario 316 con alto contenuto di carbonio, molto incline alla precipitazione di carburi;
Nessun trattamento di solubilizzazione post-saldatura per eliminare la struttura metallografica sensibilizzata;
Mezzo contenente ioni cloruro e sostanze ossidanti che intensificano la corrosione elettrochimica intergranulare;
Fissaggio rigido della tubazione che limita il ritiro termico e amplifica lo stress di trazione residuo della saldatura.
4. Misure tecniche di prevenzione e controllo-del collegamento completo
① Dai priorità all'acciaio inossidabile 316L-a basso contenuto di carbonio come materiale di base
Ridurre il contenuto di carbonio per limitare sostanzialmente la precipitazione del carburo di cromo.
② Ottimizza il processo di saldatura con un basso apporto di calore e un'elevata velocità di saldatura
Ridurre la durata della permanenza del pezzo nell'intervallo di temperatura di sensibilizzazione.
③ Eseguire il trattamento termico con soluzione integrale per i gruppi saldati con cuscinetti a pressione chiave.-
Sciogliere i carburi precipitati e ripristinare la distribuzione uniforme del cromo ai bordi dei grani.
④ Aggiungere giunti di dilatazione e supporti scorrevoli per eliminare i vincoli rigidi
Rilascia lo stress residuo di saldatura e lo stress aggiuntivo di dilatazione termica.
⑤ Organizzare regolari ispezioni ultrasoniche e metallografiche sulle saldature importanti
Rileva precocemente le microfessure intergranulari prima delle perdite di penetrazione.
5. Tabella di confronto degli effetti della prevenzione
表格
| Modalità materiale e processo di saldatura | Sensibilizzazione Rischio di crepe | Suggerimento per l'applicazione |
|---|---|---|
| Materiale comune 316 + saldatura ad ampio apporto di calore + nessun post-trattamento | Incrinature e perdite intergranulari compaiono durante il funzionamento a medio-termine | Sostituirlo con 316L e implementare il trattamento con soluzione solida post-saldatura |
| Materiale 316L a basso-carbonio + saldatura standardizzata a piccolo apporto di calore + ispezione a campione | Sopprime efficacemente la sensibilizzazione alla saldatura e la corrosione intergranulare | Specifiche di saldatura standard per tubazioni di riscaldamento in acciaio inossidabile anti-corrosione |
| Trattamento termico dell'intera saldatura + distensione + test non-distruttivi completi | Deterioramento della microstruttura e rischio di fessurazione estremamente bassi | Schema preferito per saldature di apparecchiature di riscaldamento in condizioni di lavoro ad alta-corrosione |
Conclusione
Le crepe da sensibilizzazione alla saldatura dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 derivano dall'esaurimento del cromo ai bordi dei grani indotto dal ciclo termico di saldatura, accoppiato con stress residuo e mezzo corrosivo per formare cricche penetranti intergranulari. Le principali misure di controllo includono l’ottimizzazione della qualità del materiale, la limitazione rigorosa dell’apporto di calore di saldatura, l’eliminazione della struttura sensibilizzata tramite il trattamento termico, il rilascio dello stress da vincolo e il rafforzamento del rilevamento periodico dei difetti. La gestione a ciclo chiuso-della selezione dei materiali, della costruzione della saldatura e della lavorazione post-saldatura può prevenire la rottura della tubazione e gli incidenti di arresto della produzione causati da guasti dovuti alla corrosione intergranulare della saldatura dei tubi di riscaldamento.
