Hvad er den kvantitative virkning af varmebehandlingsprocesafvigelsen for UNS N06625 kontrolrørledning?

1. Utilstrækkelig udglødningstemperatur (<1050 ℃): Niobium Solid opløsningsdefekter og intergranulær korrosionsfølsomhed
Udglødningstemperatur er kerneparameteren for N06625 fast opløsningsbehandling, der direkte bestemmer graden af ​​fast opløsning af Niobium (NB) -elementet og ensartetheden af ​​distribution af carbider (NBC). Når udglødningstemperaturen er lavere end 1050 ℃, er den diffusionskinetiske energi fra niobiumatomer utilstrækkelig, hvilket resulterer i sammenlægning af uudskillede NBC -partikler ved korngrænserne (figur 1A). Denne ikke-ensartede distribution danner en lokal mikro-galvanisk effekt, som inducerer præferentiel ødelæggelse af passiveringsfilmen i et CL⁻-holdigt medium.

Kvantitativ påvirkningsanalyse:
Intergranulær korrosionshastighed: Elektrokemisk potentiodynamisk polarisationstest viser, at den intergranulære korrosionsfølsomhedsindeks for legeringen annealet ved 1050 ℃ i 3,5% NaCl -opløsning er 0,82, mens den for legeringen anneales ved 1020 ℃ stiger til 1,21 (følsomhedsturskel 1,0), og korrosionshastigheden stiger med 35%.
Niobium-elementfordeling: Atomisk sonde-tomografi (APT) viser, at koncentrationen af ​​niobium ved korngrænsen stabiliserer sig ved 3,8 ± 0,2 vægt% efter annealing ved 1050 ℃, mens svingningsområdet for udglødningstilstanden ved 1020 ℃ er 2,1-4,9 vægt%, og det lokale niob-vedenede område bliver en sammenbrud.
Ingeniørverifikation: På grund af den lave udglødningstemperatur (1030 ℃) på en kondensatorrørledning på en offshore -platform nåede den intergranulære korrosionsdybde 0,32 mm efter 18 måneders drift, hvilket langt oversteg den designede korrosionsmargin (0,15 mm).
Løsning:
Mediumfrekvent induktionsopvarmning kombineret med infrarød temperaturmålingssystem bruges til at sikre, at kernetemperaturen i røret når 1080-1120 ℃, og isoleringstiden beregnes som 1,5 minutter pr. Millimeter af vægtykkelse for at opnå fuld faste opløsning af niobiumelementer.

2. for langsom kølingshastighed (luftkøling): Δ faseudfældning og nedbrydning af mekanisk egenskab
Kølingshastighedskontrol er et vigtigt opfølgningslink i solid opløsningsbehandling. Når der anvendes langsom kølemetoder, såsom luftkøling, forbliver legeringen i området 700-900 ℃ i længere tid, hvilket udløser udfældning af Ni₃nb (Δ-fase) (figur 1B). Sammenhængsforholdet mellem den orthorhombiske strukturfase og matrixen ødelægges, hvilket resulterer i et fald i modstanden mod forskydningsbevægelse.

Kvantitativ påvirkningsanalyse:
Hårdhed og sejhed: Hårdheden af ​​den luftkølede legering falder med 18HB (320HV → 302HV) sammenlignet med den vandslukkede tilstand, og CHARPY-påvirkningsenergien falder med 37% (145J → 91J), og de tilsvarende brudtilstand ændres fra duktil bruds til quasi-cleavage-fraktur.
Stresskorrosion Cracking (SCC) Risiko: Den kritiske stressintensitetsfaktor (K_ISCC) af den langsomt afkølede prøve i den kogende MGCL₂-opløsning er 28,3MPa√M, hvilket er 31% lavere end den vand-slukkede tilstand (41,2mpa√m).
Ingeniørkasse: På grund af luftkølingsprocessen viste det sig, at varmeoverførselsrøret af en atomkrafts dampgenerator havde intergranulære SCC -revner efter 3 års drift, med en dybde på 1/3 af vægtykkelsen.
Løsning:
Implementering af graderet vand slukningsproces: Efter at røret er taget ud af ovnen ved 1080 ℃, nedsænkes det straks i 25 ℃ cirkulerende vand for at sikre, at afkølingshastigheden er ≥120 ℃/s, mens den undgår at slukke revner.

3. overophedning
Når udglødningstemperaturen overstiger 1150 ℃, forbedres korngrænsevandringshastigheden markant, hvilket resulterer i den unormale vækst af de originale fine korn (ASTM 8-9-klasse) til ASTM 6-7 klasse (figur 1C). Denne form for mikrostruktur, der er grov, reducerer korngrænseforstærkningseffekten og fremskynder krybskader under høj temperatur og langvarig belastning.

Kvantitativ påvirkningsanalyse:
Krybningspræstation: Den stabile krybningshastighed på 1150 ℃ Annealed Alloy under 650 ℃/100MPa-betingelser er 3,2 × 10⁻⁸ S⁻¹, hvilket er 2 gange højere end for 1120 ℃-annealet tilstand (1,1 × 10⁻⁸¹).
Korngrænseforstærkningseffekt: Electron backscatter diffraktion (EBSD) -analyse viser, at andelen af ​​højvinkelkorngrænser efter overophedning af behandlingen falder fra 68% til 52%, og bidraget fra korngrænseforstærkning reduceres med ca. 40MPa.
Ingeniørundervisning: På grund af overophedning (1180 ℃) nåede den maksimale krybdeformation af en høje temperaturreaktorspole efter 5 års drift 1,8%, hvilket langt oversteg designgrænsen (0,5%).
Løsning:
En vakuumvarmebehandlingsovn kombineret med temperaturfeltsimulering bruges til at sikre, at den aksiale temperaturforskel i røret er mindre end ± 15 ℃, og den traditionelle langvarige lavtemperaturproces erstattes af en kortvarig høj temperatur (1120 ℃/15min) i isoleringsstadiet.

4. systematisk løsning til præcis processtyring
For at eliminere virkningen af ​​procesafvigelse på udførelsen af N06625 Kontrolrørledning , et lukket sløjfe-system med "Process Design-Process Monitoring-Organization-verifikation" skal konstrueres:
Procesvindueoptimering: Den faste opløsningstemperatur-tidsparameterkonvolut (figur 2) bestemmes ved termodynamisk beregning (Thermo-Calc) for at sikre, at den faste opløselighed af Niobium-elementet er større end 98%.
Onlineovervågningsteknologi: Infrarød termisk billedbehandling bruges til at overvåge overfladetemperaturfeltet for rørbillet i realtid, og kernetemperaturgradienten forudsiges ved at kombinere en endelig elementmodel.
Kvantitativ evaluering af organisering: Billedanalysesoftware bruges til at tælle kornstørrelse, karbidstørrelse og distribution og etablere en database med korrelation mellem mikrostruktur og korrosionsfrekvens.