Il cedimento fragile per corrosione intergranulare si riferisce all'acciaio inossidabile 316 sottoposto a riscaldamento di saldatura o trattamento termico ad alta-temperatura improprio entro l'intervallo di temperature di sensibilizzazione di 450~850 gradi. Gli elementi di cromo nel materiale si combinano preferenzialmente con il carbonio per far precipitare carburi ricchi di cromo- lungo i bordi dei grani, con conseguente grave impoverimento di cromo nelle zone adiacenti ai bordi dei grani. L'area carente di cromo- perde la capacità di formare una pellicola passiva anti-corrosione completa, diventando una regione anodica attiva elettrochimica. Sotto l'erosione del mezzo corrosivo, la corrosione si diffonde continuamente lungo i bordi dei grani, interrompendo la forza di legame tra i grani metallici. Il materiale mantiene ancora un aspetto esterno completo ma perde l'integrità strutturale, causando improvvise spaccature fragili e perdite di penetrazione sotto pressione di esercizio e carico esterno. Questo guasto si verifica principalmente nelle sezioni saldate delle condutture di riscaldamento in acciaio inossidabile in ambienti di servizio contenenti acidi e cloruro.
1. Precipitazione di sensibilizzazione e meccanismo di propagazione della corrosione intergranulare
L'acciaio inossidabile 316 fa affidamento su un contenuto di cromo sufficiente per generare una pellicola protettiva di passivazione dell'ossido di cromo. Durante il ciclo termico di saldatura, il materiale rimane nell'intervallo di sensibilizzazione per una certa durata. Gli atomi di carbonio diffondono ai bordi del grano e fanno precipitare i carburi Cr₂₃C₆. Il consumo di cromo vicino ai bordi dei grani provoca una carenza localizzata di cromo, formando una microbatteria primaria con l'interno intatto dei grani ricchi di cromo-. La corrosione dissolve selettivamente la zona debole del confine dei grani e si sviluppa in una fessura reticolare all'interno della parete del tubo. A differenza della corrosione uniforme che assottiglia l'intera parete, la corrosione intergranulare invade dalla superficie verso l'interno lungo i confini dei cristalli, senza evidente perdita di materiale sulla superficie esterna e con un elevatissimo occultamento dei difetti.
2. Posizioni tipiche soggette a danni da corrosione intergranulare
Saldare le zone interessate dal calore-che subiscono l'intervallo di temperature di sensibilizzazione durante la saldatura;
Segmenti di tubi riscaldati localmente per lungo tempo da fonti di calore esterne nell'intervallo di 450~850 gradi;
Componenti con trattamento termico post-saldatura errato che porta alla sensibilizzazione forzata della struttura metallografica;
Aree di transizione della radice della flangia e del gomito con grande stress di saldatura residuo che accelera lo sviluppo della corrosione;
Condutture statiche a tratto morto in cui il mezzo corrosivo si accumula e attacca continuamente le aree difettose del confine del grano.
3. Fattori fondamentali che inducono l'accelerazione della rottura della corrosione
Adottare materiale 316 ordinario non-a basso-carbonio senza trattamento di riduzione del carbonio per la costruzione di saldature;
L'operazione di saldatura presenta un apporto termico eccessivo e una velocità di raffreddamento lenta, che prolunga il tempo di permanenza della sensibilizzazione;
Il trattamento di stabilizzazione della ricottura di solubilizzazione post-saldatura viene omesso per eliminare la precipitazione del carburo;
Il mezzo di processo contiene ioni cloruro, acido organico e altri componenti corrosivi per indurre la dissoluzione dei bordi dei grani;
La materia prima stessa ha un contenuto eccessivo di carbonio, aumentando notevolmente la tendenza alla precipitazione del carburo.
4. Misure tecniche di prevenzione e controllo-del collegamento completo
① Preferire acciaio inossidabile 316L a basso- tenore di carbonio o acciaio inossidabile modificato stabilizzato come materiale del tubo di base
Ridurre sostanzialmente il contenuto di elementi di carbonio per limitare la precipitazione del carburo di cromo.
② Ottimizza il processo di saldatura per adottare parametri di saldatura rapidi e di corrente ridotta per ridurre il tempo di mantenimento della temperatura elevata-
Evitare un riscaldamento prolungato della sensibilizzazione della zona-sensibile al calore.
③ Implementare la tempra della soluzione post-saldatura o la ricottura di stabilizzazione per giunti saldati-con pressione chiave
Sciogliere i carburi precipitati e ripristinare la distribuzione uniforme del cromo ai bordi dei grani.
④ Installare dispositivi di filtraggio medio e declorazione per ridurre la concentrazione di ioni corrosivi nel fluido di trasporto
Taglia la forza motrice elettrochimica della reazione di corrosione intergranulare.
⑤ Eseguire regolarmente l'ispezione della corrosione intergranulare e il rilevamento dei difetti a ultrasuoni sulle parti saldate
Eliminare i difetti nascosti delle crepe sui bordi dei grani prima della rottura per penetrazione.
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 comune 316 + saldatura a raffreddamento lento + nessun trattamento termico post-saldatura | Durante il funzionamento a medio-termine si verificano fessurazioni dovute alla penetrazione dei bordi del grano e fratture fragili | Sostituire con materiale 316L ed eseguire la ricottura della soluzione per le saldature non riuscite |
| Acciaio inossidabile a basso-carbonio + saldatura a basso apporto di calore + trattamento standardizzato di stabilizzazione post-saldatura | Sopprime efficacemente la segregazione del carburo e l'espansione della corrosione dei bordi dei grani | Specifiche di progettazione e saldatura standard per condotte di pressione di riscaldamento in acciaio inossidabile 316 |
| Acciaio inossidabile a bassissimo- tenore di carbonio + monitoraggio online dei componenti medi + ispezione metallografica annuale delle saldature | Scoppio improvviso del tubo estremamente basso e rischi per la sicurezza di perdite medie | Schema preferito per progetti di reti di tubazioni di riscaldamento a ciclo medio-lungo-corrosivo dell'industria chimica |
Conclusione
La corrosione intergranulare dell'acciaio inossidabile 316 è causata dalla sensibilizzazione della saldatura che porta alla precipitazione del carburo di cromo e all'esaurimento del cromo al confine del grano, che rende il confine cristallino preferenzialmente corroso e separato. Le principali misure di prevenzione includono la selezione di materiali di base in acciaio inossidabile a basso-carbonio, l'ottimizzazione dell'apporto di calore di saldatura e della velocità di raffreddamento, l'adattamento dei processi di trattamento termico post-saldatura, la purificazione del mezzo di processo e il rafforzamento dei controlli non distruttivi regolari delle saldature. Il controllo a circuito chiuso dell'intero-processo-della selezione delle materie prime, della costruzione della saldatura sul campo e dell'accettazione del trattamento termico post-lavorazione può prevenire l'arresto della produzione e gli incidenti ambientali causati dalla frattura fragile della corrosione intergranulare dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316.
