در چه آستانه خاصی از غلظت اسید سولفوریک، یک غلاف فولادی ضد زنگ 1.2 میلی‌متری 316 به پستی نیاز دارد-برای جلوگیری از خوردگی بین دانه‌ای در گرمکن‌های غوطه‌وری الکتریکی، جوشکاری جوش داده می‌شود؟

جوش اتصال فلنج ها و اتصالات نصب به غلاف فولاد ضد زنگ 316 باید برای مهندسان سازنده و پرسنل تضمین کیفیت مسئول بخاری های غوطه وری الکتریکی برای استفاده در سرویس اسید سولفوریک انجام شود. جوشکاری گرمایی ایجاد می‌کند که می‌تواند حساسیت ایجاد کند، تشکیل کاربیدهای کروم در مرز دانه‌ها در گرما-منطقه آسیب‌دیده. 316 حساس، مقاومت به خوردگی خود را از دست می‌دهد و مستعد خوردگی بین دانه‌ای می‌شود که ترجیحاً به مرزهای دانه حمله می‌کند و باعث از بین رفتن سریع مواد و احتمال خرابی بخاری می‌شود. ضخامت دیواره غلاف سرعت خنک شدن پس از جوشکاری و لزوم آنیل کردن بعد از جوش را کنترل می کند. در این کار، آستانه غلظت اسید سولفوریک را تعیین کردیم که نیازمند بازپخت پس از جوش{7}}برای جلوگیری از حمله خوردگی بین دانه‌ای در غلاف 1.2 میلی‌متری 316 است.

حساسیت و مکانیسم خوردگی بین دانه ای در 316
هنگامی که فولاد ضد زنگ 316 در محدوده دمایی 450 درجه تا 850 درجه (محدوده حساسیت) گرم می شود، کاربیدهای کروم تمایل به رسوب در مرزهای دانه دارند. این بارش منجر به کمبود کروم در مناطق نزدیک به مرز دانه می شود و در نتیجه 12 درصد کروم مورد نیاز برای تولید فیلم غیرفعال با کمبود مواجه می شود. در یک محیط خورنده، این مناطق کاهش کروم ترجیحاً خورده می شوند که منجر به حمله مرز دانه و در نهایت حذف مواد می شود. برای یک غلاف دیواره نازک با ضخامت 1.2 میلی متر سرعت خنک شدن پس از جوشکاری سریع است زیرا جرم حرارتی حداقل است و بنابراین گرما به سرعت از بین می رود. یک دیوار نازک از دمای جوش تا زیر 450 درجه در ثانیه خنک می شود و زمان کمی را در محدوده حساسیت سپری می کند. برای غلاف‌های دیواره ضخیم{11} (بیش از 3 میلی‌متر) سرعت خنک‌سازی کندتر است، که خطر ایجاد حساسیت را افزایش می‌دهد. با این حال، برای یک دیوار 1.2 میلی متری، سرعت خنک کننده به طور کلی به اندازه کافی سریع است تا در شرایط جوشکاری قوس تنگستن گاز معمولی از حساسیت جلوگیری شود. تنها ضخامت دیواره مهم نیست، بلکه محتوای کربن ماده 316 است. 316L کم کربن (حداکثر 0.03٪ C) به ویژه در برابر حساسیت مستقل از ضخامت دیواره مقاوم است. استاندارد 316 (حداکثر 0.08 درصد کربن) در صورت سرد شدن خیلی آهسته می تواند حساس شود.

غلظت بحرانی اسید سولفوریک برای تشخیص حساسیت
The intergranular corrosion of sensitised 316 is especially severe at certain concentrations of sulphuric acid. The Strauss test (ASTM A262 Practice E) is a test for sensitisation using boiling 16% sulphuric acid with copper sulphate. The most susceptible concentration of sulphuric acid to intergranular assault in service is between 10 and 40% at temperatures over 50°C. Below 10 % the acid is not active enough to target grain boundaries preferentially. Above 40% acid it becomes oxidising and repassivates the surface obscuring sensitisation. 1.2 mm 316 sheath in sulphuric acid. For 60-80°C the concentration threshold for the risk of intergranular corrosion is around 15-25%. A sensitised sheath may live for years without obvious attack below 15 per cent. At >اسید 25٪، تمایل اکسیداسیون اسید ممکن است از حمله بین دانه ای جلوگیری کند، اما حفره شدن باعث نگرانی می شود. یک غلاف حساس در محدوده بحرانی 15{9}}25 درصد می‌تواند مواد را با نرخ 0.5-2.0 میلی‌متر در سال در امتداد مرزهای دانه از دست بدهد و دیواره 1.2 میلی‌متری را در عرض چند ماه سوراخ کند. بنابراین، برای کاربردهایی با غلظت اسید سولفوریک بین 15 تا 25 درصد در دمای بیش از 50 درجه، بازپخت پس از جوش به شدت توصیه می شود، مگر اینکه مواد 316 لیتر باشد.

ماتریس نیاز آنیل برای غلاف 316 جوش داده شده
جدول زیر با توجه به غلظت اسید سولفوریک، دمای عملیاتی و عیار ویژه 316 مورد استفاده، توصیه هایی را برای بازپخت{0} پس از جوش غلاف 1.2 میلی متری 316 ارائه می دهد. مجموعه جوش به مدت 15 دقیقه تا دمای 1050 درجه حرارت داده می شود و به سرعت سرد می شود (آب خاموش یا گاز اجباری).

غلظت اسید سولفوریک دمای عملیاتی 316 درجه پس از جوشکاری مورد نیاز است؟ توصیه جایگزین
کمتر از 10 درصد دمای 316 یا 316 لیتر بدون جوشکاری استاندارد
10 تا 15 درصد زیر 60 درجه 316 لیتر بدون ترجیح 316 لیتر
10 – 15% <60°C 316No, however 316L recommended Good without annealing
10 - 15٪ 60 - 90 درجه 316L بدون احتیاط در برابر حمله
10 – 15% 60 – 90 درجه 316 بله آنیل یا استفاده از 316L 15 – 25% زیر 50oC 316L نه قابل قبول 316L 15 – 25%جدول 11.2.2.1.2. ترکیب و کاربردهای 316 و 316 لیتری SS در دماهای بالا. گودال غالب است
بیش از 40% هر درجه حرارت هر 316 غیر قابل استفاده اسید اکسید کننده. حمله بین دانه ای محتمل نیست
برای محدوده غلظت بحرانی 15{3}}25% در دماهای بیش از 50 درجه، در صورت استفاده از استاندارد 316، بازپخت پس از جوش غلاف 1.2 میلی متری 316 مورد نیاز است. اما بازپخت حتی با 316L حاشیه ایمنی بیشتری را به همراه دارد. اگر بازپخت انجام نشود، ناحیه اتصال فلنج جوش داده شده ممکن است در عرض 3 تا 12 ماه دچار خوردگی بین دانه ای شود که به دیواره نازک نفوذ می کند و باعث جدا شدن فلنج یا نشتی غلاف می شود.

ملاحظات عملی در مورد بازپخت غلاف های دیواره نازک
مشکلات عملی بازپخت پس از جوش{0}} لوله 1.2 میلی متری 316 مورد بحث قرار گرفته است. اگر مجموعه به درستی محافظت نشود، دمای بالای 1050 درجه ممکن است امکان اکسیداسیون سیم مقاومت داخلی را فراهم کند. بازپخت باید در یک کوره با محیط کنترل شده با استفاده از آرگون یا آمونیاک جدا شده برای جلوگیری از اکسیداسیون انجام شود. از طرف دیگر، منطقه جوش را می توان به صورت موضعی با گرمایش القایی بدون گرم کردن کل بخاری آنیل کرد. عایق MgO در سواژهای بخاری متفاوت از فولاد منبسط می شود و می تواند غلاف را خرد کند، بنابراین پخت کامل بخاری هایی که قبلاً با عایق MgO استفاده شده اند امکان پذیر نیست. بنابراین بازپخت باید بعد از جوشکاری انجام شود اما قبل از جوشکاری یا فقط در ناحیه جوش موضعی شود. مهندسان باید تصریح کنند که هر گونه جوشکاری که روی 316 غلاف انجام می‌شود و در آن اسید سولفوریک 15 تا 25 درصد سرویس می‌شود، باید با بازپخت القایی موضعی منطقه تحت تأثیر حرارت{13}} دنبال شود. ناحیه آنیل شده باید حداقل 10 میلی متر در دو طرف جوش گسترش یابد. بازپخت مناسب را می توان با استفاده از فریت متر یا با ارائه نمونه جوش برای آزمایش ASTM A262 Practice E بررسی کرد. تامین‌کننده‌ای که نمی‌تواند بازپخت پس از جوش{19} یا آزمایش تأیید پیشنهاد را انجام دهد، نباید برای خدمات اسید سولفوریک در محدوده غلظت بحرانی استفاده شود. هزینه یک شکست خوردگی بین دانه ای، که معمولا غیرمنتظره و بدون هشدار است، به طور قابل توجهی بیشتر از هزینه فرآیندهای خوب آنیلینگ است. برای تاسیسات جدید، انتخاب 316L، به جای استاندارد 316، پتانسیل ایجاد حساسیت برای دیوارهای 1.2 میلی متری را در همه شرایط به جز شدیدترین شرایط حذف می کند و برای هر سرویس اسید سولفوریک بالاتر از غلظت 10٪ به شدت توصیه می شود.