Unter interkristalliner Korrosion und Sprödigkeit versteht man, dass Edelstahl 316 einer Schweißerwärmung oder einer unsachgemäßen Hochtemperatur-Wärmebehandlung im Sensibilisierungstemperaturbereich von 450 bis 850 Grad ausgesetzt wird. Chromelemente im Material verbinden sich vorzugsweise mit Kohlenstoff, um chromreiche Karbide entlang der Korngrenzen auszuscheiden, was zu einer starken Chromverarmung in den an die Korngrenzen angrenzenden Zonen führt. Der Bereich mit Chrom--Mangel verliert die Fähigkeit, einen vollständigen passiven Korrosionsschutzfilm zu bilden, und wird zu einem elektrochemisch aktiven Anodenbereich. Durch die Erosion des korrosiven Mediums breitet sich die Korrosion kontinuierlich entlang der Korngrenzen aus und unterbricht die Bindungskraft zwischen den Metallkörnern. Das Material behält immer noch sein vollständiges äußeres Erscheinungsbild, verliert jedoch seine strukturelle Integrität, was zu plötzlicher Sprödspaltung und Durchdringungsleckage unter Arbeitsdruck und äußerer Belastung führt. Dieser Fehler tritt meist in geschweißten Rohrabschnitten von Edelstahl-Heizleitungen in sauren und chloridhaltigen Betriebsumgebungen auf.
1. Sensibilisierungsniederschlag und intergranularer Korrosionsausbreitungsmechanismus
Edelstahl 316 ist auf einen ausreichenden Chromgehalt angewiesen, um einen schützenden Chromoxid-Passivierungsfilm zu erzeugen. Während des thermischen Schweißzyklus bleibt das Material für eine bestimmte Dauer im Sensibilisierungsintervall. Kohlenstoffatome diffundieren zu den Korngrenzen und scheiden Cr₂₃C₆-Karbide aus. Der Verbrauch von Chrom in der Nähe der Korngrenzen führt zu einem lokalen Chrommangel, wodurch eine Mikroprimärbatterie mit intaktem chromreichem Korninneren entsteht. Durch Korrosion wird die Schwachzone der Korngrenzen selektiv aufgelöst und es entsteht ein Netzwerkriss innerhalb der Rohrwand. Im Gegensatz zur gleichmäßigen Korrosion, die die gesamte Wand dünner macht, dringt die interkristalline Korrosion entlang der Kristallgrenzen von der Oberfläche nach innen ein, ohne offensichtlichen Materialverlust an der Außenfläche und mit extrem hoher Fehlerverdeckung.
2. Typische Positionen, die anfällig für Schäden durch interkristalline Korrosion sind
Von der Schweißhitze-betroffene Zonen, die beim Schweißen dem Sensibilisierungstemperaturbereich ausgesetzt sind;
Rohrsegmente, die über einen langen Zeitraum lokal durch externe Wärmequellen im Bereich von 450 bis 850 Grad erhitzt werden;
Komponenten mit falscher Wärmebehandlung nach dem Schweißen, die zu einer erzwungenen Sensibilisierung der metallografischen Struktur führt;
Flanschwurzel- und Bogenübergangsbereiche mit großer Schweißeigenspannung, die die Korrosionsentwicklung beschleunigen;
Statische Totrohrleitungen, in denen sich korrosives Medium ansammelt und kontinuierlich Bereiche mit Korngrenzendefekten angreift.
3. Kerninduzierende Faktoren, die Korrosionsversagen beschleunigen
Verwenden Sie gewöhnliches, nicht-kohlenstoffarmes-Material 316 ohne Kohlenstoffreduzierungsbehandlung für Schweißkonstruktionen;
Der Schweißvorgang weist eine übermäßige Wärmezufuhr und eine langsame Abkühlgeschwindigkeit auf, was die Verweilzeit der Sensibilisierung verlängert.
Auf eine Stabilisierungsbehandlung nach dem -Lösungsglühen wird verzichtet, um Karbidausfällungen zu vermeiden.
Das Prozessmedium enthält Chloridionen, organische Säure und andere korrosive Bestandteile, um die Auflösung der Korngrenzen zu induzieren.
Das Rohmaterial selbst weist einen zu hohen Kohlenstoffgehalt auf, was die Neigung zur Karbidausfällung stark erhöht.
4. Vollständige-technische Maßnahmen zur Verhinderung und Kontrolle von Links
① Bevorzugen Sie kohlenstoffarmen 316L- oder stabilisierten, modifizierten Edelstahl als Basisrohrmaterial
Reduzieren Sie den Gehalt an Kohlenstoffelementen grundlegend, um die Ausfällung von Chromkarbid zu verhindern.
② Optimieren Sie den Schweißprozess, um einen kleinen Strom und schnelle Schweißparameter zu übernehmen und die Haltezeit bei hohen Temperaturen zu verkürzen
Vermeiden Sie eine längere Sensibilisierungserwärmung der hitzebetroffenen Zone.
③ Implementieren Sie nach{0}das Abschrecken der Schweißlösung oder das Stabilisierungsglühen für wichtige drucktragende Schweißverbindungen
Lösen Sie ausgeschiedene Karbide auf und stellen Sie eine gleichmäßige Chromverteilung an den Korngrenzen wieder her.
④ Installieren Sie Medienfiltrations- und Entchlorungsgeräte, um die Konzentration korrosiver Ionen in der Förderflüssigkeit zu reduzieren
Unterbrechen Sie die elektrochemische Triebkraft der interkristallinen Korrosionsreaktion.
⑤ Führen Sie regelmäßig eine Inspektion der interkristallinen Korrosion und eine Ultraschallfehlererkennung an Schweißteilen durch
Beseitigen Sie versteckte Rissdefekte an den Korngrenzen, bevor es zum Durchbruch kommt.
5. Vergleichstabelle zur Präventionswirkung
表格
| Material- und Schweißprozessmodus | Risiko interkristalliner Korrosion | Anwendungsvorschlag |
|---|---|---|
| Übliches 316-Material + langsam abkühlendes Schweißen + keine Wärmebehandlung nach dem Schweißen | Im mittelfristigen Betrieb treten Korngrenzendurchdringungsrisse und Sprödbrüche auf | Durch Material 316L ersetzen und bei fehlgeschlagenen Schweißnähten Lösungsglühen durchführen |
| Kohlenstoffarmer Edelstahl + Schweißen mit geringem Wärmeeintrag + standardisierte Stabilisierungsbehandlung nach dem Schweißen | Unterdrückt wirksam die Karbidseigerung und die Ausbreitung von Korngrenzenkorrosion | Standardkonstruktion und Schweißspezifikation für Heizdruckleitungen aus Edelstahl 316 |
| Ultra-Edelstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt + Online-Überwachung mittlerer Komponenten + jährliche metallografische Inspektion der Schweißnaht | Extrem geringe Sicherheitsrisiken durch plötzlichen Rohrbruch und mittlere Leckagen | Bevorzugtes Schema für korrosive mittellange -Heizungsrohrnetzprojekte in der chemischen Industrie |
Abschluss
Die interkristalline Korrosion von Edelstahl 316 wird durch Schweißsensibilisierung verursacht, die zur Ausfällung von Chromkarbid und zur Chromverarmung an den Korngrenzen führt, wodurch die Kristallgrenze bevorzugt korrodiert und abgetrennt wird. Zu den wichtigsten Präventionsmaßnahmen gehören die Auswahl von Grundmaterialien aus rostfreiem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, die Optimierung der Schweißwärmezufuhr und der Abkühlrate, die Anpassung der Wärmebehandlungsprozesse nach dem Schweißen, die Reinigung des Prozessmediums und die Verstärkung der regelmäßigen zerstörungsfreien Prüfung von Schweißnähten. Die vollständige-Prozesssteuerung-der Rohstoffauswahl, der Schweißkonstruktion vor Ort und der Abnahme der Wärmebehandlung nach-kann Produktionsstillstände und Umweltunfälle verhindern, die durch interkristalline Korrosion und Sprödbruch von Heizrohren aus Edelstahl 316 verursacht werden.
