Ein Versagen durch interkristalline Spannungsrisskorrosion tritt auf, wenn rostfreier Stahl 316 nach der thermischen Sensibilisierung beim Schweißen an Chrom-verarmte Korngrenzen bildet. Unter der kombinierten Wirkung von Restzugspannung aus der Verarbeitung und chloridhaltigem korrosivem Medium greift Korrosion bevorzugt Schwachstellen an den Korngrenzen an. Mikrorisse entstehen entlang der Korngrenzen und breiten sich schnell durch die Rohrwanddicke aus, was zu unsichtbaren, eindringenden Leckagen im Inneren der Rohrleitung führt. Dieses Versagen unterscheidet sich von gewöhnlicher interkristalliner Korrosion, die lediglich zur Materialauflösung führt; Es beruht auf Spannung, um Rissspalten kontinuierlich aufzureißen, weist eine hohe Verdeckung und eine plötzliche Bruchneigung auf und tritt meist in geschweißten Heizungsrohrleitungen auf, die unter feuchten, salzhaltigen Arbeitsbedingungen verlaufen.
1. Crack-Initiierungs- und Ausbreitungsmechanismus
Während der thermischen Zirkulation beim Schweißen scheiden sich Chromkarbide an den Korngrenzen von rostfreiem Stahl aus, wodurch die Chromelemente in der Nähe verarmt werden und der kontinuierliche Passivierungsfilm an den Korngrenzen zerstört wird. Die chromarme Korngrenze verwandelt sich in einen Anodenbereich mit geringer Korrosionsbeständigkeit, während das intakte Korninnere als große Kathode dient. Chloridionen im Medium verstärken die elektrochemische Auflösung von Korngrenzen. Schweißeigenspannungen und Zwangsspannungen aufgrund der thermischen Ausdehnung erzeugen eine anhaltende Zugkraft auf das Material, die die winzigen korrodierten Lücken entlang der Korngrenzen immer weiter vergrößert. Risse durchziehen das Korngrenzennetzwerk und verlaufen durch die Rohrwand. Im Gegensatz zu Ermüdungsrissen, die durch wiederholte zyklische Belastungen hervorgerufen werden, ist dieser Schaden auf metallografische Sensibilisierungsdefekte zurückzuführen und wird durch statische Zugspannung und korrosives Medium verursacht.
2. Typische Positionen, die anfällig für Schäden durch interkristalline Spannungskorrosion sind
Von der Schweißhitze betroffene Zonen bleiben während des Schweißens lange im Sensibilisierungstemperaturbereich.
Reparaturschweißbereiche in mehreren Durchgängen mit überlagerten thermischen Zyklen und verstärkter Chromverarmung an den Korngrenzen;
Flanschwurzel- und Gewindeverbindungen mit offensichtlicher lokaler Spannungskonzentration;
Starr befestigte Rohrabschnitte, bei denen die thermische Verformung eingeschränkt wird, um zusätzliche Zugspannungen zu erzeugen;
Isolierte innere Zwischenschicht der Rohrleitung, in der sich kondensiertes, salzhaltiges Wasser ansammelt, das über einen längeren Zeitraum eintauchen kann.
3. Kernauslösende Faktoren, die das Scheitern beschleunigen
Herkömmliches 316-Grundmaterial mit hohem Kohlenstoffgehalt, das beim Erhitzen beim Schweißen zur Karbidausfällung neigt;
Übermäßiger Schweißwärmeeintrag und langsame Abkühlgeschwindigkeit verlängern die Haltezeit der Sensibilisierungstemperatur;
Keine Wärmebehandlung nach dem Schweißen, um sensibilisierte metallografische Strukturen zu beseitigen;
Medium- oder Umgebungskondensat enthält Chloridionen, die interkristalline Korrosion aktivieren;
Eine unsachgemäße Einstellung der Rohrleitungsunterstützung führt zu Blockaden durch Wärmeausdehnung und anhaltender Zugspannung.
4. Vollständige-technische Maßnahmen zur Verhinderung und Kontrolle von Links
① Priorisieren Sie kohlenstoffarmen Edelstahl 316L als Rohmaterial
Reduzieren Sie den Kohlenstoffgehalt, um die Ausfällung von Chromkarbid an den Korngrenzen grundsätzlich einzudämmen.
② Verwenden Sie einen Schweißprozess mit geringer Wärmezufuhr, hoher Schweißgeschwindigkeit und Zwangskühlung
Verkürzen Sie die Verweilzeit der Komponenten innerhalb des Sensibilisierungstemperaturintervalls.
③ Führen Sie eine Mischkristallglühbehandlung für wichtige drucktragende Schweißbaugruppen durch
Lösen Sie ausgeschiedene Karbide wieder auf und stellen Sie eine gleichmäßige Chromverteilung an den Korngrenzen wieder her.
④ Konfigurieren Sie Gleitstützen und Dehnungsfugen, um thermische Zugspannungen abzubauen
Beseitigen Sie die mechanische Antriebskraft für die Rissöffnung.
⑤ Führen Sie regelmäßig eine Ultraschall- und Wirbelstromprüfung der Schweißbereiche durch
Erkennen Sie intergranulare Mikrorisse, bevor es zu Durchdringungen und Undichtigkeiten kommt.
5. Vergleichstabelle zur Präventionswirkung
表格
| Material- und Konstruktionsmodus | Rissausfallrisiko | Anwendungsvorschlag |
|---|---|---|
| Schweißen mit hohem-Kohlenstoffgehalt 316 + und großer Wärmezufuhr + keine Wärmebehandlung nach dem Schweißen | Im mittelfristigen Betrieb kommt es zu intergranularen Durchdringungsrissen | Durch Material 316L ersetzen und eine integrierte Lösungsglühbehandlung durchführen |
| 316L kohlenstoffarmes Material + standardisiertes Schweißen mit geringer Wärmezufuhr + Spannungsentlastungsanordnung | Blockiert effektiv die Entstehung und Ausbreitung intergranularer Risse | Standard-Herstellungsspezifikation für -korrosionsbeständige Heizungsrohre aus Edelstahl |
| Metallografische Prüfung nach dem Schweißen + vollständige zerstörungsfreie-Prüfung + regelmäßige Überprüfung auf Fehler | Extrem geringes verstecktes Leckagerisiko | Bevorzugtes Schema für Heizrohrprojekte in Küstennähe und Umgebungen mit hohem Chloridgehalt |
Abschluss
Die interkristalline Spannungsrisskorrosion an Heizrohren aus Edelstahl 316 entsteht durch die durch Schweißen verursachte Chromverarmung an den Korngrenzen und entwickelt sich unter der Kopplung von Zugspannung und Chloridmedium zu durchdringenden Rissen. Zu den wichtigsten Präventionsmaßnahmen gehören die Optimierung der Materialqualität, die Regulierung der thermischen Schweißparameter, die Beseitigung sensibilisierter Strukturen durch Wärmebehandlung, die Beseitigung von Zwangsspannungen und die Verstärkung regelmäßiger zerstörungsfreier Prüfungen. Durch die vollständige-prozessnahe-Regelung der Materialbeschaffung, der Schweißkonstruktion, der Nachbearbeitung und der täglichen Inspektion können unerwartete Abschaltungen und Sicherheitslecks verhindert werden, die durch interkristalline Spannungskorrosionsversagen von Heizungsleitungen verursacht werden.
