In quale specifica combinazione di tempo e temperatura nell'intervallo di sensibilizzazione (da 500 gradi a 800 gradi) il tubo della guaina del riscaldatore 316L sviluppa un attacco intergranulare rilevabile nella pratica 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 ore. La relazione di sensibilizzazione tempo-temperatura- è stata quantificata per le guaine riscaldanti in 316L. Ciò consente una valutazione del rischio associato alla saldatura di zone interessate dal calore o all'esposizione prolungata al servizio. Il meccanismo di sensibilizzazione del 316L a basso contenuto di carbonio è la diffusione del carbonio ai bordi dei grani e la precipitazione di carburi ricchi di cromo- (Cr 23 C6). Il contenuto di carbonio viene abbassato 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 max 316L 0.030 100-150 50-80 400-600 Implicazioni pratiche per la produzione e l'assistenza dei riscaldatori Per i riscaldatori incassati in 316L, le restrizioni di tempo-temperatura elencate di seguito sono valide per evitare sensibilizzazione (fallimento della pratica E). Intervallo di temperatura tipico Condizione di processo o di servizio Grado Tempo massimo consentito per la sensibilizzazione Rischio Azione consigliata Saldatura GTAW a passaggio singolo 1.200-1.400 (picco), 450-850 (raffreddamento) Secondi (raffreddamento tramite 450-850 gradi) Nessun rischio per la parete<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 minuti Rischio di sensibilizzazione; utilizzare 347 o 316L con<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 ore 316L non adatto per il lungo termine Verifica della sensibilizzazione 650 gradi Per i riscaldatori 316L in servizio per un lungo periodo di tempo nell'intervallo di 500-750 gradi, si applicano i seguenti criteri di approvazione: Metallografia sul campo (replica) - La superficie lucida e incisa della guaina può essere ispezionata a 500X per verificare la dispersione del carburo utilizzando un replica in acetato di cellulosa. Accettazione: nessun carburo a bordo grano continuo (struttura a gradini) Test distruttivo (riscaldatore del campione) Tagliare una porzione, eseguire ASTM A262. Pratica E. Accettazione: nessuna crepa dopo la piegatura Test di durezza: la sensibilizzazione non modifica in modo significativo la durezza, quindi non utile. 316L Quantificazione del rischio di sensibilizzazione utilizzando la curva TTSConclusion ASTM A262 Attacco intergranulare rilevabile per guaine riscaldanti in acciaio inossidabile 316L La pratica E richiede un'esposizione nell'intervallo di sensibilizzazione (500-800 gradi) per 30-60 ore a 750 gradi per 1.500-2.500 ore a 550 gradi. Il naso della curva TTS si trova a 650-700 gradi, dove la sensibilizzazione viene raggiunta dopo 100-200 ore. Le guaine del riscaldatore a parete sottile non sono a rischio di sensibilizzazione durante i cicli di saldatura e brasatura standard (da secondi a minuti). Tuttavia, il funzionamento a lungo termine a 550-650 gradi per migliaia di ore o cicli di calore ripetuti di lunga durata possono sensibilizzare il 316L. Gli ingegneri che specificano le guaine 316L per l'uso continuo al di sopra dei 500 gradi devono calcolare il tempo cumulativo trascorso nell'intervallo 550-650 gradi e confrontarlo con le limitazioni TTS. Per una durata superiore a 2.000-5.000 ore a 550-600 gradi, si consiglia l'aggiornamento a 347 (stabilizzato con niobio) o il test periodico della Pratica E dei riscaldatori nei campioni. Il quadro fornito qui, che mette in relazione il tempo, la temperatura e l'inizio della sensibilizzazione nella pratica ASTM A262 E, consente agli acquirenti di prevedere ed evitare la corrosione intergranulare nelle guaine del riscaldatore 316L esposte a temperature elevate.