Hva er den kvantitative effekten av varmebehandlingsprosessavviket til UNS N06625 kontrollrørledning?

1. Utilstrekkelig glødetemperatur (<1050 ℃): Niobium fast løsningsdefekter og intergranulær korrosjonsfølsomhet
Annealingstemperatur er kjerneparameteren til N06625 fast løsningsbehandling, som direkte bestemmer graden av fast løsning av niobium (NB) element og enhetligheten av fordelingen av karbider (NBC). Når glødetemperaturen er lavere enn 1050 ℃, er diffusjonskinetisk energi til niobiumatomer utilstrekkelig, noe som resulterer i aggregering av uoppløste NBC -partikler ved korngrensene (figur 1A). Denne ikke-ensartede fordelingen danner en lokal mikro-galvanisk effekt, noe som induserer foretrukket ødeleggelse av passiveringsfilmen i et CL⁻-holdig medium.

Kvantitativ påvirkningsanalyse:
Intergranulær korrosjonshastighet: Elektrokjemisk potensiodynamisk polariseringstest viser at den intergranulære korrosjonsfølsomhetsindeksen for legeringen annealjert ved 1050 ℃ i 3,5% NaCl -løsning er 0,82, mens den av legeringen ble annealisert ved 1020 ℃ til 1,21 (sensitivitets terskel 1.0) og den korrosionen til 1,21 (følsomhet.
Niobiumelementfordeling: Atomic Probe Tomography (APT) viser at konsentrasjonen av niobium ved korngrensen stabiliserer seg ved 3,8 ± 0,2 vekt% etter annealing ved 1050 ℃, mens svingningsområdet for annealing-tilstanden ved 1020 ℃ er 2,1-4,9 vekt.
Ingeniørbekreftelse: På grunn av den lave annealingstemperaturen (1030 ℃) av en kondensatorrørledning på en offshore -plattform, nådde den intergranulære korrosjonsdybden 0,32 mm etter 18 måneders drift, og overskred langt over den designet korrosjonsmarginen (0,15 mm).
Løsning:
Medium-frekvens induksjonsoppvarming kombinert med infrarød temperaturmålingssystem brukes for å sikre at kjernetemperaturen på røret når 1080-1120 ℃, og isolasjonstiden beregnes som 1,5 minutter per millimeter veggtykkelse for å oppnå full fast løsning av niobelementer.

2. For langsom avkjølingshastighet (luftkjøling): Δ faseutfelling og nedbrytning av mekanisk eiendom
Kjølehastighetskontroll er en nøkkeloppfølgingslenke i fast løsningsbehandling. Når langsomme avkjølingsmetoder som luftkjøling brukes, holder legeringen seg i 700-900 ℃-området i lengre tid, noe som utløser nedbøren av Ni₃NB (Δ-fase) (figur 1B). Koherensforholdet mellom den ortorombiske strukturfasen og matrisen blir ødelagt, noe som resulterer i en reduksjon i motstanden mot dislokasjonsbevegelse.

Kvantitativ påvirkningsanalyse:
Hardhet og seighet: Hardheten i den luftkjølte legeringen avtar med 18Hb (320HV → 302HV) sammenlignet med den vann-slukkede tilstanden, og Charpy-påvirkningsenergien avtar med 37% (145J → 91J), og den tilsvarende bruddmodusendringer fra duktilfraktur til kvasi-kleavage-rensi-kleavage-rensi-kleavage-fraktur.
Stresskorrosjonssprakt (SCC) risiko: Den kritiske stressintensitetsfaktoren (K_ISCC) for den langkjølte prøven i den kokende MGCL₂-løsningen er 28,3Mpa√m, som er 31% lavere enn den for den vann-slukkede tilstanden (41,2mpa√m).
Engineering Case: På grunn av luftkjølingsprosessen ble det funnet at varmeoverføringsrøret til en kjernekraftdampgenerator hadde intergranulær SCC -sprekker etter 3 års drift, med en dybde på 1/3 av veggtykkelsen.
Løsning:
Implementere gradert vannslukningsprosess: Etter at røret er tatt ut av ovnen på 1080 ℃, er den umiddelbart nedsenket i 25 ℃ sirkulerende vann for å sikre at kjølehastigheten er ≥120 ℃/s, mens du unngår slukkende sprekker.

3. Overoppheting av behandling (＞ 1150 ℃): Grain grov og krypstyrke demping Demping
Når glødetemperaturen overstiger 1150 ℃, forbedres korngrensemigrasjonshastigheten betydelig, noe som resulterer i den unormale veksten av de originale finkornene (ASTM 8-9 karakter) til ASTM 6-7 karakter (figur 1C). Denne typen mikrostruktur groving reduserer korngrensen styrkingseffekten og akselererer krypskader under høy temperatur og langvarig belastning.

Kvantitativ påvirkningsanalyse:
Krypens ytelse: Stødig-state krypfrekvens for 1150 ℃ annealerte legering under 650 ℃/100MPa-forhold er 3,2 × 10⁻⁸ s⁻, som er 2 ganger høyere enn for den 1120 ℃ annealerte tilstanden (1,1 × 10⁻⁸ s⁻).
Korngrenseforsterkende effekt: Electron Backscatter Diffraksjon (EBSD) -analyse viser at andelen av høye vinkelkornsgrenser etter overoppheting av behandling synker fra 68% til 52%, og bidraget til styrking av korngrensen reduseres med omtrent 40MPa.
Ingeniørtimer: På grunn av overoppheting (1180 ℃) nådde den maksimale krypdeformasjonen av en reaktorspole med høy temperatur etter 5 års drift 1,8%, langt over i designgrensen (0,5%).
Løsning:
En vakuumvarmebehandlingsovn kombinert med temperaturfeltsimulering brukes for å sikre at den aksiale temperaturforskjellen på rør billetten er mindre enn ± 15 ℃, og den tradisjonelle langsiktige lavtemperaturprosessen erstattes av en kortsiktig høy temperatur (1120 ℃/15 minutter) i isolasjonsstadiet.

4. Systematisk løsning for presis prosesskontroll
For å eliminere virkningen av prosessavvik på ytelsen til N06625 Kontrollrørledning , Et lukket sløyfesystem for "Process Design-Process Monitoring-Organization Verification" må konstrueres:
Prosessvinduoptimalisering: Parameterkonvolutten for fast løsning Temperaturtid (figur 2) bestemmes ved termodynamisk beregning (Thermo-CALC) for å sikre at den faste løseligheten til niobiumelementet er større enn 98%.
Online overvåkingsteknologi: Infrarød termisk bildebehandling brukes til å overvåke overflatetemperaturfeltet til rør billet i sanntid, og kjernetemperaturgradienten er spådd ved å kombinere endelig elementmodell.
Kvantitativ evaluering av organisering: Bildeanalyseprogramvare brukes til å telle kornstørrelse, karbidstørrelse og distribusjon, og etablere en database med korrelasjon mellom mikrostruktur og korrosjonshastighet.