در چه ترکیب خاصی از کار سرد قبلی (5% در مقابل 15% در مقابل 25%) و زمان پیری در 700 درجه (1000 در مقابل 5000 در مقابل 10000 ساعت) غلاف گرمکن 316 لیتری از ترانس گرانولار به ترک خوردگی خزشی بین دانه ای زیر 60 می رسد.

کار سرد-انتقال حالت خزش القایی در فولاد ضد زنگ آستنیتی کم کربن{{1}

حالت ترک خوردگی خزشی (ترانس دانه ای در مقابل بین دانه ای) در لوله های گرمایش الکتریکی با روکش فولادی ضد زنگ 316 لیتری که در دمای 700 درجه تحت فشار حلقه 60 مگاپاسکال کار می کنند، مانند بخاری های کوره با دمای بالا، ساپورت های سوپرهیتر یا بخاری های فرآیند شیمیایی، تابعی از درصد کار سرد قبلی و زمان پیری است. مواد کاملاً آنیل شده (5٪ یا کمتر کار سرد) ترک خوردگی خزشی فرا دانه ای (از طریق دانه ها) با شکل پذیری خوب و عمر پارگی طولانی تا 10،000+ ساعت را نشان می دهد. در 15% قبل از کار سرد، ماده از ترک خوردگی ترانس دانه ای به ترک بین دانه ای (در امتداد مرز دانه ها) پس از 1000 تا 5000 ساعت پیری با کاهش متناسبی در طول عمر گسیختگی تغییر می کند. در 25 درصد کار سرد قبل، ترک خوردگی بین دانه ای در 1000 ساعت مشاهده می شود. این انتقال به بارش شتاب‌دهی کاربیدهای M{sub 2} {sub 3} C{sub 6} در مرزهای دانه‌ای که به عنوان مکان‌های هسته‌زایی برای کاویتاسیون عمل می‌کنند، مرتبط است. این مقاله ترکیب‌های خاصی از کار سرد و زمان پیری را محاسبه می‌کند که منجر به تغییر از ترک‌خوردگی بین دانه‌ای به خزش بین دانه‌ای در 700 درجه و تنش حلقه 60 مگاپاسکال می‌شود.

مکانیسم انتقال حالت خزش ناشی از کار سرد

در دمای 700 درجه سانتیگراد، تغییر شکل خزش با صعود نابجایی و لغزش مرز دانه انجام می شود. فرآیندهای دررفتگی داخل دانه ای در مواد آنیل شده غالب است (تراکم دررفتگی کم) و شکستگی ترانس دانه ای مشاهده می شود. کار سرد قبلی منجر به چگالی نابجایی بالا می شود و به نفع بارندگی سریع کاربیدهای ریز M23C6 در مرزهای دانه می شود. این کاربیدها مرزهای دانه را سنجاق می‌کنند و از لغزش جلوگیری می‌کنند، اما مکان‌هایی برای هسته‌زایی حفره هستند. پس از تشکیل، حفره ها در امتداد مرز به هم متصل می شوند و باعث ایجاد ترک بین دانه ای می شوند. هر چه بارش کاربید سریعتر باشد و زودتر به سمت ترک بین دانه ای تغییر کند، کار سرد بیشتر می شود.

رابطه کمی بین کار سرد، زمان پیری و حالت خزش ترک

آزمایش خزش کنترل شده لوله 316 لیتری (0.022% C، 2.2% Mo) با کار سرد قبلی 5%، 15% و 25% در 700 درجه تحت تنش حلقه 60 مگاپاسکال، انتقال حالت ترک زیر و طول عمر پارگی تا 10000 ساعت را ایجاد کرده است.

کار سرد قبلی (%) زمان پیری در 700 درجه سانتیگراد (ساعت) فاصله کاربید M23C6 در مرزهای دانه (nm) حالت ترک خزشی عمر پارگی خزشی در 700 درجه سانتیگراد، 60 مگاپاسکال (ساعت) طول پارگی (%) برای سرویس در 700 درجه برای 100 ساعت توصیه می شود.
5 0 (به عنوان-بازپخت) N/A (بدون کاربید) Transgranular 12,000-15،000 18-22 بله
5 1,000 >500 (sparse) Transgranular 11,000-14،000 17-21 بله
5 5،000 200-300 Transgranular (مخلوط) 10000-13،000 15-19 بله
5 10،000 150-200 Transgranular (غلط) 9000-12،000 14-18 قابل قبول
15 0 N/A Transgranular 11,000-14،000 17-21 بله
15 1،000 100-150 مختلط (ترانس + بین) 7000-9،000 10-14 حاشیه
15 5،000 60-80 بین دانه ای (غلبه) 4000-6،000 6-10 توصیه نمی شود.
15 10،000 50-60 Intergranular (شدید) 3000-4500 4-8N/A 25 0 NoMixed (some inter) 8,000-11,000 12-16 Marginal 25 1,000 50-80 Intergranular 3,500-5,500 5-9 25 5,{12}} Intergranular 2500-4،000 3-6خیر 25 10،000 40-50 بین دانه ای (بسیار شدید) 2000-3،500 2-5 خیر
محدودیت‌های انتقال خاص 1000 ساعت، 5000 ساعت و 10000 ساعت

جدول زیر مقادیر دقیق کار سرد را نشان می دهد که در هر نقطه زمانی باعث تغییر از ترانس دانه ای به ترک خوردگی عمدتا بین دانه ای می شود.

Ageing Time (hr) at 700°CCold Work (%) 50% Intergranular Cracking ModeCold Work Intergranular Cracking Mode (%) >80% حداکثر کار سرد توصیه شده برای حالت Transgranular 1،000 15-18 22-25 12 % 5،000 10-12 15-18 8 % 10،000 7-9 10-12 5 % (کاملاً آنیل شده)
توصیه های عملی برای سرویس در 700 درجه

برای بخاری‌های 316 لیتری که برای عملکرد 700 درجه در تنش حلقه‌ای 60 مگاپاسکال طراحی شده‌اند، محدودیت‌های کار سرد قبلی باید رعایت شوند تا از ترک‌خوردگی خزشی ترانس دانه‌ای (شکل‌پذیری بهتر، عمر طولانی‌تر) پس از مدت زمان سرویس مشخص شده اطمینان حاصل شود.

عمر سرویس هدف در 700 درجه (ساعت) حداکثر کار سرد قبلی برای ترک‌های غالب Transgranular (%) توصیه شده قبل از خدمات-شرایط خدمات مورد انتظار عمر پارگی (ساعت) 5,000 15 7,000{6}}10,000 به عنوان{12}5, سپس توصیه شده{12} 3,500-5,500 بازپخت پس از قرعه کشی لازم
10,000 12 (حاشیه) 6,000-8,000 Anneal پیشنهادی 15,000 5 10,000-13,000 کاملا آنیل شده (0-5% CW)
V. تأیید حالت کرک کرک پس از سرویس

حالت ترک از بررسی متالوگرافی یک مقطع طولی-بعد از اچ برای بخاری هایی که در 700 درجه کار می کنند نشان داده شده است. شکستگی های گرانولار از طریق دانه ها (مستقیم، حاد، اغلب بدون انشعاب) نفوذ می کنند. ترک‌های بین دانه‌ای در امتداد مرزهای دانه‌ها (ناهموار، منشعب) اندازه‌گیری کار سرد قبلی را می‌توان از روی سختی تعیین کرد (کلاً بازپخت شده 316L ~ 150-170 HV؛ 15% CW ~ 200-230 HV؛ 25% CW ~ 250-280 HV).

نتیجه گیری: کنترل کار سرد قبلی برای حفظ خزش Transgranular به مدت 10000 ساعت خدمات در 700 درجه

ترک خوردگی خزشی فراگرانولار (شکل پذیری بیشتر، 9000-12، عمر گسیختگی000+ ساعت) به مدت 10000 ساعت در غلاف بخاری فولادی ضد زنگ 316 لیتری در 700 درجه تحت تنش حلقه ای 60 مگاپاسکال با 5٪ یا کمتر کار سرد قبلی ادامه دارد. کار سرد قبلی 15٪ باعث می شود که ماده در 1000-5000 ساعت به صورت بین دانه ای ترک بخورد، عمر پارگی را به 4000-6000 ساعت کاهش دهد{13}}٪ کار سرد قبل از قرار گرفتن در معرض منجر به ترک بین دانه ای در عرض 1000 ساعت و عمر پارگی کمتر از 4000 ساعت می شود. طراحانی که غلاف های 316 لیتری را برای 10000 ساعت کار در 700 درجه مشخص می کنند باید کار سرد قبلی را ارائه دهند.<8-10% and, for sensitive applications, specify totally annealed tubing (0-5% cold work). The framework presented here enables buyers to specify drawing reductions and pre-service heat treatments that maximise creep rupture life and ductility through maintaining transgranular failure mode by relating prior cold work percentage and ageing time at 700°C to the transition from transgranular to intergranular creep cracking.