W jakiej konkretnej kombinacji czasu i temperatury w zakresie sensytyzacji (500 stopni do 800 stopni) rura osłonowa grzejnika 316L powoduje wykrywalny atak międzykrystaliczny zgodnie z praktyką 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, >2000 godzin. Dla osłon grzejników 316L określono ilościowo zależność uczulenia od czasu-temperatury-. Umożliwia to ocenę ryzyka związanego ze strefami narażonymi na działanie ciepła podczas spawania lub długotrwałym narażeniem na pracę. Mechanizm uczulenia niskowęglowego 316L polega na dyfuzji węgla do granic ziaren i wytrącaniu się węglików bogatych w chrom-(Cr 23 C6). Zawartość węgla jest obniżona do<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 >maks. 3000 316L 0.030 100-150 50-80 400-600 Praktyczne implikacje dla produkcji i serwisowania grzejników W przypadku grzejników w obudowie 316L obowiązują wymienione poniżej ograniczenia czasowe-temperaturowe, aby uniknąć uczulenia (niepowodzenie praktyki E). Typowy zakres temperatur Stopień stanu procesu lub usługi Maksymalny dopuszczalny czas do wystąpienia uczulenia Ryzyko sugerowane działanie Spawanie metodą GTAW w jednym przejściu 1200–1400 (szczyt), 450–850 (chłodzenie) Sekundy (chłodzenie do 450–850 stopni) Brak ryzyka dla ściany<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 minut Ryzyko uczulenia; użyj 347 lub 316L<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 godzin 316L nie nadaje się do długotrwałej weryfikacji uczulenia 650 stopni W przypadku grzejników 316L pracujących przez długi czas w zakresie 500-750 stopni obowiązują następujące kryteria zatwierdzenia: Metalografia terenowa (replika) - Wypolerowaną i wytrawioną powierzchnię osłony można sprawdzić pod kątem 500X pod kątem dyspersji węglika za pomocą replika z octanu celulozy. Akceptacja: brak węglików na granicy ziaren ciągłych (struktura schodkowa) Badania niszczące (podgrzewacz próbki) Wytnij część, wykonaj ASTM A262. Praktyka E. Odbiór: brak pęknięć po zginaniu. Badanie twardości: uczulenie nie zmienia znacząco twardości, dlatego jest nieprzydatne.. 316Kwantyfikacja ryzyka uczulenia L przy użyciu krzywej TTS. Wnioski ASTM A262 Wykrywalny atak międzykrystaliczny dla osłon grzejników ze stali nierdzewnej 316L. Praktyka E wymaga ekspozycji w zakresie uczulenia (500–800 stopni) przez 30–60 godzin w temperaturze 750 stopni do 1500-2500 godzin w temperaturze 550 stopni. Nos krzywej TTS leży w temperaturze 650-700 stopni, gdzie uczulenie osiągane jest po 100-200 godzinach. Cienkościenne osłony grzejne nie są narażone na ryzyko uczulenia podczas standardowych cykli spawania i lutowania twardego (od sekund do minut). Jednakże długoterminowa praca w temperaturze 550-650 stopni przez tysiące godzin lub powtarzające się długotrwałe cykle grzewcze mogą uwrażliwić 316L. Inżynierowie określający osłony 316L do ciągłego użytkowania w temperaturze powyżej 500 stopni powinni obliczyć łączny czas spędzony w zakresie 550-650 stopni i porównać z ograniczeniami TTS. W przypadku trwałości przekraczającej 2000–5000 godzin w temperaturze 550–600 stopni zaleca się aktualizację do 347 (stabilizowany niobem) lub okresowe testowanie grzejników w próbkach. Podane tutaj ramy, które odnoszą się do czasu, temperatury i początku uczulenia w praktyce E ASTM A262, umożliwiają kupującym przewidywanie i unikanie korozji międzykrystalicznej w osłonach grzejników 316L narażonych na działanie podwyższonych temperatur.