Austenityczna stal nierdzewna powinna również zwracać uwagę na: hartowanie na zimno, kruchość starzenia w wysokiej temperaturze

Problemy związane z korozją międzykrystaliczną i pękaniem naprężeniowym są znane każdemu Austenityczna stal nierdzewna.

Badanie tendencji do korozji międzykrystalicznej stali nierdzewnej jest powszechną treścią w dokumentach projektowych, a odpowiednia treść w normach takich jak HG/T 20581 jest również stosunkowo jasna. Próba hydrostatyczna lub zawartość jonów chlorkowych w medium roboczym jest również podstawową kwestią przy projektowaniu urządzeń ze stali austenitycznej. Oprócz jonów chlorkowych, mokry siarkowodór, kwas politionowy i inne środowiska, które mogą wytwarzać siarczki, mogą również powodować pękanie korozyjne naprężeniowe austenitycznej stali nierdzewnej.

Warto wspomnieć, że chociaż austenityczna stal nierdzewna nie jest wymieniona w rozdziale poświęconym mokrej korozji siarkowodorowej w HG/T 20581, literatura przedmiotu wskazuje, że austenityczna stal nierdzewna ma znacznie większą zdolność rozpuszczania wodoru atomowego niż stal ferrytyczna. , ale indukowane wodorem mokre pękanie korozyjne naprężeniowe siarkowodoru nadal będzie występować, zwłaszcza po odkształceniu i przemianie struktury martenzytycznej podczas hartowania na zimno.

Hartowanie na zimno zwiększa podatność na pękanie korozyjne naprężeniowe

Austenityczna stal nierdzewna ma doskonałe właściwości obróbki na zimno, ale jej umocnienie przez zgniot jest bardzo oczywiste. Im większy stopień odkształcenia przy obróbce na zimno, tym większy wzrost twardości. Zwiększona twardość w wyniku utwardzania przez zgniot jest również ważną przyczyną pękania korozyjnego naprężeniowego w stalach nierdzewnych, zwłaszcza w metalu nieszlachetnym, a nie w spoinie.

Oto kilka przypadków poniżej:

Pierwszy typ sprawy ma miejsce po Austenityczna stal nierdzewna jest wirowaniem na zimno w celu obróbki głowicy eliptycznej lub tarczowej, odkształcenie na zimno w strefie przejściowej jest największe, a twardość również osiąga najwyższą. Po oddaniu do użytku w strefie przejściowej wystąpiło pękanie korozyjne naprężeniowe jonów chlorkowych, powodując wycieki z urządzeń.

Drugi rodzaj obudowy to dylatacja falista w kształcie litery U, wykonana metodą hydroformowania po walcowaniu płyt ze stali nierdzewnej. Odkształcenie na zimno jest największe w grzbiecie fali, a twardość jest również najwyższa. Najwięcej pęknięć spowodowanych korozją naprężeniową występuje wzdłuż grzbietu fali, a pęknięcia wzdłuż okręgu grzbietów fal. Wybuch, w wyniku którego doszło do kruchego pęknięcia pod niskim naprężeniem.

Trzecim typem przypadku jest pękanie korozyjne naprężeniowe falistych rur do wymiany ciepła. Rury faliste do wymiany ciepła są wytłaczane na zimno z rur bez szwu ze stali nierdzewnej. Grzbiety i doliny podlegają różnym stopniom deformacji na zimno i ścieńczeniu. Grzbiety i zagłębienia mogą powodować liczne pęknięcia spowodowane korozją naprężeniową.

Istotą hartowania na zimno austenitycznej stali nierdzewnej jest powstawanie martenzytu odkształceniowego. Im większe odkształcenie przy obróbce na zimno, tym więcej powstaje martenzytu odkształcalnego i tym wyższa jest twardość. Jednocześnie naprężenia wewnętrzne wewnątrz materiału są również większe. jeśli po obróbce i formowaniu zostanie przeprowadzona obróbka cieplna w roztworze stałym, twardość może zostać zmniejszona, a naprężenia szczątkowe mogą zostać znacznie zmniejszone. Jednocześnie można wyeliminować strukturę martenzytu, unikając w ten sposób pęknięć korozyjnych naprężeniowych.

Problemy z kruchością spowodowane długotrwałą pracą w wysokich temperaturach

Obecnie głównym materiałem na zbiorniki i rury w temperaturach od 400 do 500°C jest stal Cr-Mo o wyższej wytrzymałości na wysokie temperatury, natomiast różne austenityczne stale nierdzewne stosowane są głównie w temperaturach od 500 do 600°C, a nawet 700°C. Podczas projektowania ludzie zwracają większą uwagę na wytrzymałość austenitycznej stali nierdzewnej w wysokich temperaturach i wymagają, aby zawartość węgla w niej nie była zbyt niska. Dopuszczalne naprężenie w wysokich temperaturach uzyskuje się poprzez ekstrapolację badania wytrzymałości na wytrzymałość w wysokiej temperaturze, które może zapewnić, że nie nastąpi pęknięcie w wyniku pełzania w ciągu 100,000 XNUMX godzin pracy pod naprężeniem obliczeniowym.

Nie można jednak pominąć problemu kruchości starzeniowej austenitycznej stali nierdzewnej w wysokich temperaturach. Po długotrwałej pracy w wysokich temperaturach austenityczna stal nierdzewna ulegnie szeregowi zmian strukturalnych, które poważnie wpłyną na szereg właściwości mechanicznych stali, zwłaszcza na jej kruchość. Znacząco wzrosła i znacznie spadła wytrzymałość.

Problem kruchości po długotrwałej pracy w wysokich temperaturach jest zwykle spowodowany dwoma czynnikami, jednym jest powstawanie węglików, a drugim tworzenie się fazy σ. Faza węglika i faza σ nadal wytrącają się wzdłuż kryształu po długim okresie użytkowania materiału, a nawet tworzą ciągłe, kruche fazy na granicach ziaren, co może łatwo spowodować pękanie międzykrystaliczne.

Zakres temperatur tworzenia fazy σ (związku międzymetalicznego Cr-Fe) wynosi około 600 do 980°C, ale konkretny zakres temperatur jest związany ze składem stopu. W wyniku wydzielenia fazy σ stal austenityczna znacznie wzrasta (może się podwoić) wytrzymałość, staje się ona również twarda i krucha. Wysoka zawartość chromu jest główną przyczyną powstawania wysokotemperaturowej fazy σ. Mo, V, Ti, Nb itp. to pierwiastki stopowe, które silnie sprzyjają tworzeniu się fazy σ.

Temperatura tworzenia się węglika (Cr23C6). zakres temperatur uczulenia austenitycznej stali nierdzewnej, czyli 400 ~ 850 ℃. Cr23C6 rozpuści się powyżej górnej granicy temperatury uczulania, ale rozpuszczony Cr będzie sprzyjał dalszemu tworzeniu się fazy σ.

Dlatego też, gdy stal austenityczna jest stosowana jako stal żaroodporna, należy lepiej zrozumieć i zapobiegać kruchości spowodowanej starzeniem w wysokiej temperaturze. Podobnie jak w przypadku monitorowania metali w elektrowniach cieplnych, można regularnie kontrolować strukturę metalograficzną i zmiany twardości. W razie potrzeby można pobrać próbki do badań metalograficznych i twardości, a nawet przeprowadzić kompleksowe badania właściwości mechanicznych i wytrzymałości trwałej.