¿Cuál es el impacto cuantitativo de la desviación del proceso de tratamiento térmico de la tubería de control UNS N06625?

1. Temperatura de recocido insuficiente (<1050 ℃): defectos de la solución sólida de niobio y sensibilidad a la corrosión intergranular
La temperatura de recocido es el parámetro central del tratamiento de solución sólida N06625, que determina directamente el grado de solución sólida del elemento Niobium (NB) y la uniformidad de la distribución de carburos (NBC). Cuando la temperatura de recocido es inferior a 1050 ℃, la energía cinética de difusión de los átomos de niobio es insuficiente, lo que resulta en la agregación de partículas NBC no disueltas en los límites de grano (Figura 1A). Esta distribución no uniforme forma un efecto micro-galvánico local, que induce la destrucción preferencial de la película de pasivación en un medio que contiene CL⁻.

Análisis de impacto cuantitativo:
Tasa de corrosión intergranular: la prueba de polarización potenciodinámica electroquímica muestra que el índice de sensibilidad a la corrosión intergranular de la aleación recocida a 1050 ℃ en una solución de NaCl al 3,5% es 0.82, mientras que el de la aleación recocida a 1020 ℃ aumenta a 1.21 (sensibilidad tres) 1.0), y el aumento de la tasa de corrosión en 35%.
Distribución del elemento de niobio: la tomografía de la sonda atómica (APT) muestra que la concentración de niobio en el límite de grano se estabiliza a 3.8 ± 0.2% en peso después del recocido en 1050 ℃, mientras que el rango de fluctuación del estado de recocido en 1020 ℃ es 2.1-4.9% en peso, y el área local-portada se convierte en una ruptura de corrosión.
Verificación de ingeniería: debido a la baja temperatura de recocido (1030 ℃) de una tubería de condensador en una plataforma en alta mar, la profundidad de corrosión intergranular alcanzó 0.32 mm después de 18 meses de operación, superando con creces el margen de corrosión diseñado (0.15 mm).
Solución:
El calentamiento de inducción de frecuencia media combinada con el sistema de medición de temperatura infrarroja se usa para garantizar que la temperatura central del tubo alcance 1080-1120 ℃, y el tiempo de aislamiento se calcula como 1.5 minutos por milímetro de espesor de la pared para lograr una solución sólida completa de elementos de niobio.

2. Velocidad de enfriamiento demasiado lenta (enfriamiento de aire): precipitación de fase δ y degradación de la propiedad mecánica
El control de la velocidad de enfriamiento es un enlace de seguimiento clave en el tratamiento de solución sólida. Cuando se utilizan métodos de enfriamiento lento como el enfriamiento por aire, la aleación permanece en el rango de 700-900 ℃ durante más tiempo, lo que desencadena la precipitación de NI₃NB (fase δ) (Figura 1B). La relación de coherencia entre la fase estructural ortorrómbica y la matriz se destruye, lo que resulta en una disminución en la resistencia al movimiento de dislocación.

Análisis de impacto cuantitativo:
Dureza y dureza: la dureza de la aleación refrigerada por aire disminuye en 18HB (320HV → 302HV) en comparación con el estado llena de agua, y la energía de impacto de Charpy disminuye en un 37% (145J → 91J), y el modo de fractura correspondiente cambia desde la fractura dúctil hasta la fractura por cuasi-recluta.
Riesgo de agrietamiento por corrosión por estrés (SCC): el factor crítico de intensidad de estrés (K_ISCC) de la muestra de refrigeración lenta en la solución de MGCL₂ ebullición es de 28.3MPA√M, que es 31% más baja que la del estado contenedor de agua (41.2MPA√M).
Caso de ingeniería: debido al proceso de enfriamiento de aire, se encontró que el tubo de transferencia de calor de un generador de vapor de energía nuclear tenía grietas SCC intergranulares después de 3 años de funcionamiento, con una profundidad de 1/3 del grosor de la pared.
Solución:
Implementar el proceso de enfriamiento de agua graduado: después de que se saca el toque de tubo del horno a 1080 ℃, se sumerge inmediatamente en 25 ℃ agua circulante para garantizar que la velocidad de enfriamiento sea ≥120 ℃/s, mientras evita grietas de enfriamiento.

3.
Cuando la temperatura de recocido excede los 1150 ℃, la tasa de migración límite de grano se mejora significativamente, lo que resulta en el crecimiento anormal de los granos finos originales (grado ASTM 8-9) a ASTM 6-7 Grado (Figura 1C). Este tipo de engrosamiento de microestructura reduce el efecto de fortalecimiento del límite de grano y acelera el daño de fluencia a alta temperatura y carga a largo plazo.

Análisis de impacto cuantitativo:
Rendimiento de fluencia: la tasa de fluencia en estado estacionario de la aleación recocida de 1150 ℃ bajo 650 ℃/100MPa de condiciones es 3.2 × 10⁻⁸ S⁻¹, que es 2 veces más alta que la del estado recocido de 1120 ℃ (1.1 × 10⁻⁸ S⁻¹).
Efecto de fortalecimiento del límite de grano: análisis de difracción de retrodispersión de electrones (EBSD) muestra que la proporción de límites de grano de gran ángulo después de que el tratamiento de sobrecalentamiento cae del 68% al 52%, y la contribución del fortalecimiento del límite de grano se reduce en aproximadamente 40 mPa.
Lecciones de ingeniería: debido al sobrecalentamiento (1180 ℃), la deformación máxima de fluencia de una bobina de reactor de alta temperatura después de 5 años de operación alcanzó el 1,8%, superando con creces el límite de diseño (0,5%).
Solución:
Se utiliza un horno de tratamiento térmico al vacío combinado con la simulación de campo de temperatura para garantizar que la diferencia de temperatura axial del toque de tubo sea inferior a ± 15 ℃, y el proceso tradicional a baja temperatura a largo plazo se reemplaza por una temperatura alta a corto plazo (1120 ℃/15 minutos) durante la etapa de aislamiento.

4. Solución sistemática para un control de procesos preciso
Para eliminar el impacto de la desviación del proceso en el rendimiento de Tubería de control N06625 , se debe construir un sistema de circuito cerrado de "Verificación de la organización de la organización de la organización del proceso de diseño de proceso":
Optimización de la ventana del proceso: la envoltura del parámetro de tiempo de temperatura de solución sólida (Figura 2) se determina mediante el cálculo termodinámico (termo-calcal) para garantizar que la solubilidad sólida del elemento niobio sea superior al 98%.
Tecnología de monitoreo en línea: la imagen térmica infrarroja se utiliza para monitorear el campo de temperatura de la superficie del toque de tubo en tiempo real, y el gradiente de temperatura central se predice combinando el modelo de elementos finitos.
Evaluación cuantitativa de la organización: el software de análisis de imágenes se utiliza para contar el tamaño del grano, el tamaño y la distribución del carburo, y establecer una base de datos de correlación entre la microestructura y la tasa de corrosión.