Ăn mòn giữa các hạt là một lỗi tiềm ẩn điển hình của ống gia nhiệt bằng thép không gỉ 316. Sau khi hàn hoặc nung nóng ở vùng nhiệt độ nhạy cảm, cacbua crom liên tục kết tủa dọc theo ranh giới hạt, dẫn đến sự suy giảm crom ở vùng ranh giới và mất khả năng bảo vệ thụ động. Trong điều kiện môi trường ăn mòn, ranh giới hạt được ưu tiên hòa tan và ăn mòn. Mặc dù không có sự mất ăn mòn đồng đều rõ ràng trên bề mặt vĩ mô, nhưng lực liên kết giữa các hạt biến mất hoàn toàn, khiến thân ống trở nên cực kỳ giòn. Áp suất nhẹ hoặc tải nhiệt sẽ gây ra sự phân mảnh và rò rỉ đột ngột, gây nguy hiểm tiềm ẩn nghiêm trọng cho thiết bị sưởi ấm áp suất.
1. Cơ chế ăn mòn luyện kim và điện hóa
Thép không gỉ 316 dựa vào hàm lượng crom vừa đủ để tạo thành một lớp màng thụ động chống ăn mòn dày đặc-. Khi phôi duy trì ở nhiệt độ từ 450 độ ~ 850 độ trong một thời gian dài trong quá trình cấp nhiệt hàn hoặc gia nhiệt-sau xử lý, các nguyên tử carbon trong thép kết hợp với crom để kết tủa crom cacbua ở các ranh giới hạt. Ma trận gần đó không thể bổ sung crom kịp thời, tạo thành vùng nghèo crom-dọc theo ranh giới hạt có khả năng chống ăn mòn cực kỳ yếu. Những cục pin sơ cấp cực nhỏ hình thành giữa ranh giới hạt thiếu crom (cực dương) và phần bên trong hạt nguyên vẹn (cực âm). Sự ăn mòn phát triển có chọn lọc dọc theo ranh giới tinh thể thành một cấu trúc mạng lưới, tách từng hạt một. Vật liệu mất đi sự gắn kết cơ học hoàn toàn và vết nứt xuyên thấu xảy ra mà không làm giảm độ dày thành rõ ràng dưới áp lực làm việc.
2. Các khu vực điển hình dễ bị ăn mòn giữa các hạt
Các mối hàn và các vùng lân cận{0}}bị ảnh hưởng bởi nhiệt có hiện tượng gia nhiệt gây mẫn cảm kéo dài trong quá trình hàn;
Các bộ phận phải làm nguội chậm sau khi hàn mà không có biện pháp làm mát cưỡng bức;
Các đoạn ống hoạt động ổn định trong phạm vi nhiệt độ nhạy cảm trong nhiều tháng hoặc nhiều năm;
Các chi tiết gia công được hàn sửa chữa nhiều lần dẫn đến tích tụ cacbua;
Cắt các cạnh và các bộ phận uốn cong bằng xử lý nhiệt cục bộ và cấu trúc kim loại không đồng đều.
3. Các yếu tố chính gây ra ăn mòn giữa các hạt
Vật liệu cơ bản là 316 thông thường thay vì 316L-cacbon thấp có hàm lượng cacbon cao;
Làm mát tự nhiên chậm sau khi hàn, kéo dài thời gian lưu trú trong khoảng nhiệt độ nhạy cảm;
Môi trường dịch vụ chứa ion clorua, axit và các thành phần ăn mòn khác làm tăng tốc độ ăn mòn ranh giới;
Nhiều lần sửa đổi hàn cục bộ dẫn đến nhạy cảm nhiệt lặp đi lặp lại;
Thiếu giải pháp xử lý sau mối hàn-để hòa tan cacbua crom kết tủa.
4. Các biện pháp kỹ thuật kiểm soát phòng ngừa liên kết toàn diện{1}}
① Ưu tiên nguyên liệu thô 316L có hàm lượng carbon thấp-
Giảm hàm lượng carbon về cơ bản để hạn chế lượng mưa cacbua crom ở ranh giới hạt.
② Tối ưu hóa quy trình chu trình nhiệt hàn
Áp dụng các thông số hàn nhanh cộng với làm mát bằng không khí hoặc nước cưỡng bức để rút ngắn thời gian nhạy cảm.
③ Triển khai quá trình ủ giải pháp nhiệt độ cao-cho các thành phần áp suất chính
Đun nóng đến trên 1050 độ, sau đó làm nguội nhanh để-hòa tan cacbua và đồng nhất hóa sự phân bố crom.
④ Tránh vận hành ở nhiệt độ không đổi-lâu dài ở phần nhiệt độ nhạy cảm
Điều chỉnh các thông số quy trình để vượt qua phạm vi nhiệt độ nguy hiểm của sự ăn mòn giữa các hạt.
⑤ Tiến hành thụ động tẩy mối hàn sau{0}}
Loại bỏ lớp crom-đã cạn kiệt trên bề mặt và quá trình oxy hóa khi hàn để tái tạo lại một lớp màng thụ động hoàn chỉnh.
5. Bảng so sánh hiệu quả phòng ngừa
表格
| Sơ đồ vật liệu & quy trình | Nguy cơ ăn mòn giữa các hạt | Đề xuất ứng dụng |
|---|---|---|
| 316 + làm mát chậm tự nhiên phổ biến sau khi hàn | Nguy cơ giòn ranh giới hạt và gãy giòn cao | Thay thế bằng 316L hoặc tiến hành xử lý nhiệt dung dịch |
| Vật liệu nền 316L + làm nguội mối hàn nhanh | Về cơ bản loại bỏ xu hướng ăn mòn giữa các hạt | Đặc điểm kỹ thuật sản xuất hàn tiêu chuẩn |
| Giải pháp ủ + thụ động hóa sau mối hàn | Loại bỏ triệt để các khuyết điểm nhạy cảm ẩn | Tùy chọn ưa thích-áp suất ăn mòn cao |
Phần kết luận
Sự ăn mòn giữa các hạt của ống gia nhiệt bằng thép không gỉ 316 bắt nguồn từ sự suy giảm crom ranh giới hạt do kết tủa cacbua trong vùng nhiệt độ nhạy cảm, sau đó là sự ăn mòn điện hóa có chọn lọc dọc theo ranh giới tinh thể. Các phương pháp kiểm soát cốt lõi bao gồm lựa chọn vật liệu có-cacbon thấp, rút ngắn thời gian gia nhiệt gây nhạy cảm trong quá trình hàn, loại bỏ kết tủa cacbua thông qua xử lý nhiệt bằng dung dịch và tránh hoạt động lâu dài ở nhiệt độ nhạy cảm. Kiểm tra vật liệu đầu vào và quản lý quy trình hàn nghiêm ngặt có thể ngăn ngừa hiệu quả các tai nạn vỡ giòn do ăn mòn giữa các hạt.
