Dubleks çelik sorunsuz boru oluşturma işlemi ısı değiştirici korozyonu sorununu nasıl çözer?

Isı eşanjörleri alanında, geleneksel kaynaklı dubleks çelik borular uzun zamandır ısıdan etkilenen bölgenin (HAM) neden olduğu büyük korozyondan rahatsız olmuştur. Bu fenomenin özü, kaynak sırasında lokal yüksek sıcaklığın (1000-1350 ℃), dubleks çelikte karbon ve azot elemanlarının difüzyonuna neden olması ve arustenit fazı ile ferrit fazı arasındaki arayüzde, koruyucu ortam için bir kırılma haline gelen bir kırılma haline gelmesidir. Dubleks çelik ısı eşanjörü kesintisiz boru, bu gizli tehlikeyi, sıcak ekstrüzyon ve santrifüj döküm işlemlerinin yenilikçiliği yoluyla oluşan malzeme kaynağından ortadan kaldırır ve bu da korozif koşullar altında ekipmanın uzun süreli çalışması için yeni bir paradigma sağlar.

İmalatın çekirdeği dubleks çelik sorunsuz borular Sıcaklık ve stres alanlarının kesin kontrolünde yer alır. Sıcak ekstrüzyon işleminde, kütük 850-1150 ℃ aralığında özel bir kalıptan (deformasyon oranı 0.1-10mm/s) geçer ve dinamik yeniden kristalleşme (DRX) etkisi altında düzgün eşdeğer kristaller (tane boyutu 8-15μm) oluşturur. Bu işlem sırasında, malzemenin iç çıkık yoğunluğu 10¹²/m²'ye kadar yüksektir, bu da östenit/ferrit faz sınırının göçü için bir itici güç sağlar ve çift faz oranını%45: 55 ± 3'te stabilize eder. Kaynak işlemi ile karşılaştırıldığında, sıcak ekstrüzyon işleminde lokal aşırı ısınma bölgesi yoktur ve kromun difüzyon katsayısı iki büyüklük sırası azalır.

Santrifüj döküm teknolojisi, bir santrifüj kuvvet alanı (100-200g) yoluyla erimiş metalin yönlü katılaşmasını gerçekleştirir. 1450 ℃ döküm sıcaklığında, çift fazlı çelik eriyik dönen bir bakır kalıpta (hız 800-1200rpm) bir sütunlu kristal yapısı oluşturur ve birincil dendrit aralığı (PDA'lar) 30μm içinde kontrol edilir. Anahtar işlem parametreleri, aşırı soğutma kontrolü (ΔT = 15-25k) ve kalıp soğutma hızı (> 100 ℃/s) içerir, bu da ferrit fazının kalıp duvarındaki çekirdekleri ve östenit fazının katılaşmanın sonunda eşit olarak çökelmesini sağlar.

Dikişsiz boru oluşturma işlemi sırasında oluşan lamel çift fazlı yapı (lamel aralığı 0.5-2μm) benzersiz bir korozyon koruma mekanizmasına sahiptir. Cl⁻ içeren bir ortamda, östenit (γ fazı), elektrokimyasal olarak inert bir faz olarak pasivasyon filminin iskeletini oluşturur ve ferrit (α fazı) tercihen bir anod olarak çözülür, ancak iki faktör arasındaki arayüzde kendiliğinden filmi destekler (δ [Cr]%3-5wt). XPS analizi, bu dinamik dengenin 4-6nm'de yüzey cr₂o₃ filminin kalınlığını koruduğunu ve aşındırıcı ortamın penetrasyonunu etkili bir şekilde engellediğini göstermektedir.

Termal döngü sırasında, kesintisiz borunun çift fazlı yapısı mükemmel faz dönüşümü tokluğu sergiler. Sıcaklık MS noktasının üzerine çıktığında (yaklaşık -40 ℃), östenitin bir kısmı martensitik bir faz dönüşümüne (ε → α ') maruz kalır ve hacim yaklaşık%3 oranında genişler. Bu geri dönüşümlü faz dönüşümü (ΔV = 0.02) termal stresi emebilir ve yorgunluk çatlaklarının başlamasını inhibe edebilir. Deneyler, -40 ℃ → 350 ℃ termal şokun 2000 katından sonra, kesintisiz borunun yüzey pürüzlülüğünün sadece 0.12μm arttığını gösterirken, kaynaklı borunun ela kucaklaması nedeniyle belirgin mikro çatlaklara sahip olduğunu göstermektedir.

Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) analizi yoluyla,% 3.5 NaCl çözeltisindeki dikişsiz boruların polarizasyon direnci (RP), kaynaklı borularınkinden% 40 daha yüksek olan 1.2 × 10⁶Ω · cm²'ye ulaşmıştır. Kritik çukur sıcaklığı (CPT) testinde, dikişsiz boru 4mol/L FECL₃ çözeltisi içinde 85 ° C'ye pasif kalırken, kaynaklı boru 65 ° C'de sabit çukur gösterdi. Bunun nedeni, HAZ'ın hassasiyet bölgesinin kesintisiz yapı ile ortadan kaldırılmasından kaynaklanmaktadır (karbür çökelme bölgesinin genişliği, kaynaklı borunun 20-50μm'den 0'a düşürülür).

Stres korozyonu çatlaması (SCC) deneyinde, verim mukavemetinin% 80'inin bir gerilme gerilmesini uygulamak için dört noktalı bükme yöntemi kullanıldı. 3000H için MGCL₂ çözeltisine daldırıldıktan sonra, kesintisiz borunun çatlak büyüme hızı, kaynaklı borununkinden iki büyüklükte daha düşük olan DA/DT = 5 × 10⁻m/s idi. Mikroskobik mekanizma, dikişsiz borunun düzgün çift fazlı yapısının hidrojen tuzağı yoğunluğunu (çıkık, faz sınırı) 3 kez arttırması ve dağınık hidrojen atomlarını etkili bir şekilde yakalamasıdır.

Mevcut araştırmalar nano ölçekli faz sınırı mühendisliğine odaklanmaktadır: hidrojen tuzağı etkisini daha da arttırmak için çift faz arayüzünde MC tipi karbürler (5-20nm boyutu) eser miktarda NB ve TI elemanı (%0.1-0.3) ekleyerek oluşur. Gradyan yapısı dikişsiz boru (erozyon direnci için östenit açısından zengin dış duvar, korozyon direnci için ferrit açısından zengin iç duvar) geliştirin ve elektromanyetik karıştırma yoluyla katılaşma işlemini kontrol ederek bir kompozisyon gradyanı elde edin.