Sota quina combinació específica de temps i temperatura en el rang de sensibilització (de 500 a 800 graus) el tub de la funda de l'escalfador 316L desenvolupa un atac intergranular detectable a la pràctica ASTM A262 E

Time-Temperature-Sensitization (TTS) Diagram of Low-Carbon 316 316L stainless steel sheathed electric heating tubes exposed to elevated temperature during manufacturing (e.g. welding, brazing or stress relief) or during service (e.g. thermal cycling in the sensitisation range) require a time-temperature combination to develop detectable intergranular corrosion (IGC) in the ASTM A262 Practice E test (copper-copper sulfate-sulfuric acid) that is significantly longer than for standard 316 due to the lower carbon content (0.03%). 316L nevertheless is not immune to sensitisation, it only takes longer times or higher temperatures in the 550-750'C range to precipitate sufficient chromium carbides so as to form a continuous chromium deficient network. The nose of the TTS curve for 316L is around about 650-700°C where after 100-200 hours sensitisation is apparent (change from "step" to "ditch" structure in Practice A, or cracking in Practice E). At 600°C, 500-1,000 hours are needed for sensitisation; at 750°C, 50-100 hours; at 550°C, >2.000 hores. S'ha quantificat la relació de sensibilització de temps-temperatura-per a les beines de l'escalfador de 316L . Això permet una avaluació del risc associat a les zones afectades per la calor de la soldadura o l'exposició prolongada al servei. El mecanisme de sensibilització del 316L baix en carboni és la difusió del carboni als límits del gra i la precipitació de carburs rics en crom- (Cr 23 C6). El contingut de carboni es redueix a<0.03% and the amount of carbon available for precipitation is limited. However, if you leave it at temperature long enough, carbon atoms can still spread (particularly at dislocations and grain boundaries) and form carbides. The necessary prerequisite for the detection of intergranular corrosion is the creation of a continuous or very continuous chain of carbides at the grain boundaries which leads to the merging of the chromium-depleted zones. Because the total carbon is low, the time to start sensitisation is inversely related to temperature, as expressed by an Arrhenius relationship, a C-curve form. For 316L the nasal temperature (fastest sensitisation) is about 650-700°C. TTS Data for 316L (0.025% C) in ASTM A262 Practice E Controlled ageing of 316L tubing (0.025% C, 0.06% N, balance standard) in an isothermal environment at various temperatures followed by ASTM A262 Practice E testing (24-hour boil in copper-copper sulfate-sulfuric acid, then 180° bend) has produced the following onset times for detectable intergranular cracks. Ageing Temperature (℃)Practice A Practice E Practice A Practice E Time to First Detectable IGC Cracks Time to Continuous Grain Boundary Carbides (hours) (hours) Indicated time after which maximum exposure for sensitisation is recommended Avoidance 500 >5,000 (none identified) >10,000 Step 5,000 hours 5253,000-4,000 5,000-7,000 Step 3,000 550 1,500-2,500 3,000-5,000Dual → Step (after 2,500h) 1,500 hours 575 800-1,200 1,500-2,500 Dual 800 hours 600 400-800 800-1,500 Dual → Ditch (after 800h) 400 hours 625200-400 400-800 Ditch 200 h 100-200 650 200-500 675 100 hours Ditch80-150 150-300 Ditch 80 hours 700 50-100 100-200 Ditch 40 hours 50 hours 725 40-80 80-150 750 30-60 60-120 Ditch 30 hours 775 40-80 (onset slows)40 Ditch 80-150 800 80-150 (slower) 150-300 ditch → dual 80 hrs 850 200-400 (partial redissolution) 400-800 Dual → Step 200 hours The Effect of Carbon Content on Location of TTS Curve The time to sensitisation is roughly inversely proportional to the carbon amount. Less carbon means longer safe exposure duration. Carbon Content (wt%) Time to Sensitisation at 650°C (hours) Time to Sensitisation at 700°C (hours) Time to Sensitisation at 600°C (hours) (average) 0.025 120-200 60-100 500-800 (premium) 0.020 200-350 100-150 800-1,200 (very cheap) 0.015 350-600 150-250 1,200-2,000 (speciality) 0.008 >1,000 >500 >3.000 màxim 316L 0.030 100-150 50-80 400-600 Implicacions pràctiques per a la fabricació i el servei d'escalfadors Per als escalfadors encastats 316L, les restriccions de temps-temperatura que s'indiquen a continuació són vàlides per evitar la sensibilització (falla de la pràctica E). Interval de temperatures típic Procés o grau de condicions del servei Temps màxim permès per a la sensibilització Risc Acció suggerida Soldadura GTAW d'una sola passada 1.200-1.400 (pic), 450-850 (refrigeració) segons (refrigeració a través de 450-850 graus) Sense risc per a la paret<3mm Multi-pass welding (thick flanges) Cumulative time in 550-750°C >5-10 minutes total Use 316L, limit passes, cool between passes Stress reduction after welding 400-450°C < 24 h No danger (below sensitisation) Brazing (furnace, 5 minutes) 5 minutes 600-700°CNo risk (not enough time) Brazing (long cycle, >30 min) 600-700°C >30-60 minuts Risc de sensibilització; utilitzar 347 o 316L amb<0.02% C Service temperature excursion 550-650°C >500-1,500 hours Monitor; after 10,000 hours, test Practice E Continuous service 550°C 550°C>2,500-5,000 hours Test coupon at 5,000 hours Continuous service @ 600 deg C 600 deg C >500-1,000 hours Not recommended for >5,000 hours 650°C Continuous service >100-200 hores 316L no apte per a llarg termini Verificació de la sensibilització 650 graus Per als escalfadors de 316L en servei durant un llarg període de temps en el rang de 500-750 graus, s'apliquen els criteris d'aprovació següents: Metal·lografia de camp (rèplica) - Es pot inspeccionar la superfície polida i inspeccionar-la. Dispersió de carburs mitjançant una rèplica d'acetat de cel·lulosa. Acceptació: no hi ha carburs de límit de gra continu (estructura de pas) Proves destructives (escalfador de mostra) Talleu una porció, feu ASTM A262. Pràctica E. Acceptació: sense esquerdes després de la flexió Assaig de duresa: la sensibilització no modifica significativament la duresa, per tant no és útil. 316L Quantificació del risc de sensibilització mitjançant la corba TTS. 750 graus a 1.500-2.500 h a 550 graus. El nas de la corba TTS es troba a 650-700 graus, on s'aconsegueix la sensibilització després de 100-200 hores. Les beines d'escalfador de paret prima no corren el risc de sensibilitzar-se durant els cicles estàndard de soldadura i soldadura forta (de segons a minuts). Tanmateix, el funcionament a llarg termini a 550-650 graus durant milers d'hores, o cicles de calor de llarga durada repetits, poden sensibilitzar 316L. Els enginyers que especifiquen beines de 316L per a un ús continu per sobre de 500 graus haurien de calcular el temps acumulat passat en el rang de 550-650 graus i comparar-los amb les limitacions TTS. Per a una vida més enllà de 2000-5000 hores a 550-600 graus, es recomana actualitzar a 347 (estabilitzat amb niobi) o proves periòdiques de la pràctica E dels escalfadors en mostres. El marc que s'ofereix aquí, que relaciona el temps, la temperatura i l'inici de la sensibilització a la pràctica ASTM A262 E, permet als compradors predir i evitar la corrosió intergranular a les beines d'escalfador 316L exposades a temperatures elevades.