Jak řeší proces tvorby duplexní oceli bezproblémový problém s korozí výměníku tepla?

V oblasti tepelných výměníků se tradiční svařované duplexní ocelové potrubí již dlouho trápí intergranulární korozí způsobenou zónou postiženou teplem (HAZ). Podstatou tohoto jevu je, že lokální vysoká teplota (1000-1350 ℃) během svařování způsobuje difúzi prvků uhlíku a dusíku v duplexní oceli a vytváří zónu chudé na chrom (obsah CR <12%) v rozhraní mezi austenitovou fází a ferritovou fází, která se stává pro korozivní médium. Bezproblémový potrubí duplexního ocelového tepla eliminuje toto skryté nebezpečí ze zdroje materiálu, který se vytváří prostřednictvím inovací horkých vytlačování a odstředivých procesů odlévání, což poskytuje nové paradigma pro dlouhodobý provoz zařízení za korozivních podmínek.

Jádro výroby duplexní ocel bezproblémové trubky leží v přesné kontrole teplot a napětí. V procesu vytlačování horkého prochází sochory speciálním zemí (rychlost deformace 0,1-10 mm/s) v rozsahu 850-1150 ℃ a tvoří rovnoměrné ekviaxované krystaly (velikost zrn 8-15 μm) pod působením dynamické rekrystalizace (DRX). Během tohoto procesu je vnitřní dislokační hustota materiálu až 10¹²/m², což poskytuje hnací sílu pro migraci hranice austenitu/feritové fáze a stabilizuje poměr dvojí fáze při 45: 55 ± 3%. Ve srovnání s procesem svařování neexistuje v procesu vytlačování horké lokální přehřátí a difúzní koeficient chromu je snížen o dva řády.

Technologie odstředivého odlévání si uvědomuje směrové tuhnutí roztaveného kovu přes odstředivé pole sil (100-200 g). Při teplotě lití 1450 ℃ tvoří tavenina duální fáze sloupcová krystalová struktura v rotující měděné formě (rychlost 800-1200 ot / min) a její primární dendritová pole (PDA) je kontrolována do 30 μm. Mezi klíčové procesní parametry patří kontrola supercoolingu (ΔT = 15-25k) a rychlost chlazení plísní (> 100 ℃/s), což zajišťuje, že feritová fáze přednostně nukleatuje na stěně formy a austenitová fáze rovnoměrně vyvolává na konci tuhnutí.

Lamelární struktura s duální fází (lamelární mezera 0,5-2 μm) vytvořená během procesu tvorby plynulé trubky má jedinečný mechanismus ochrany proti korozi. V médiu obsahujícím Cl⁻ představuje austenit (y fáze) kostru pasivačního filmu jako elektrochemicky inertní fázi a feritová (a fáze) se rozpouští přednostně jako anoda, ale koncentrační gradient prvku CR (A [Cr] = 3-5WT%) na rozhraní mezi dvěma fázemi promyšlené filmy. Analýza XPS ukazuje, že tato dynamická rovnováha udržuje tloušťku filmu povrchu Cr₂o₃ při 4-6nm, což účinně blokuje pronikání korozivních médií.

Během tepelného cyklu vykazuje struktura duální fáze plynulé trubky vynikající houževnatost fázové transformace. Když teplota stoupá nad bod MS (asi -40 ℃), část Austenitu podléhá transformaci martenzitické fáze (ε → a ') a objem se rozšiřuje asi o 3%. Tato reverzibilní fázová transformace (AV = 0,02) může absorbovat tepelné napětí a inhibovat zahájení únavových trhlin. Pokusy ukazují, že po 2000krát -40 ℃ → 350 ℃ tepelný šok se drsnost povrchu RA plynulé trubky zvyšuje pouze o 0,12 μm, zatímco svařovaná trubka má zjevné mikrokracty v důsledku HAZ krmení.

Prostřednictvím analýzy elektrochemické impedanční spektroskopie (EIS) dosáhla polarizační rezistence (RP) plynulých potrubí v 3,5Wt% roztoku NaCl 1,2 × 10⁶Ω · cm², což je o 40% vyšší než u svařovaných trubek. Při testu teploty kritické pitting (CPT) zůstala plynulá trubka pasivní v roztoku 4mol/l fecl₃ do 85 ° C, zatímco svařovaná trubka vykazovala stabilní pitting při 65 ° C. Důvodem je eliminaci senzibilizační zóny HAZ pomocí plynulé struktury (šířka sražební zóny karbidu je snížena z 20-50 μm svařované trubky na 0).

V experimentu s prasknutím koroze napětí (SCC) byla použita čtyřbodové ohybové metody k aplikaci tahového napětí 80% výnosové pevnosti. Po ponoření do vroucího roztoku MGCL₂ po dobu 3000 hodin byla rychlost růstu trhlin plynulé potrubí DA/DT = 5 × 10⁻ mmm/s, což byl o dva řády nižší než u svařované trubky. Mikroskopický mechanismus je, že rovnoměrná struktura duální fáze plynulé trubky zvyšuje hustotu pasti vodíku (dislokace, hranice fáze) třikrát, což účinně zachycuje diffundované atomy vodíku.

Současný výzkum se zaměřuje na hraniční inženýrství fáze nano-měřítka: přidáním stopových množství prvků NB a Ti (0,1-0,3wt%), karbidy typu MC (velikost 5-20nm) se vytvářejí na rozhraní duální fáze pro další zvýšení efektu pasti vodíku. Rozvíjejte gradientní strukturu bezproblémovou trubku (vnější stěna bohatá na austenity pro odolnost proti erozi, vnitřní stěna bohatá na ferit pro odolnost proti korozi) a dosažení gradientu složení kontrolou procesu tuhnutí elektromagnetickým mícháním.