उच्च तापमान (1,150 डिग्री) के बाद 316एल हीटर शीथ टयूबिंग में प्राथमिक फेराइट का आयतन अंश कैसे होता है, एनीलिंग एंड कैप वेल्डिंग के दौरान सॉलिडिफिकेशन क्रैकिंग संवेदनशीलता को नियंत्रित करता है

ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स की वेल्डेबिलिटी के लिए फेराइट विंडो

1,150 डिग्री (आमतौर पर निर्दिष्ट 1,040 से अधिक 17 डिग्री 1,080 डिग्री से अधिक) पर समाधान के बाद बरकरार प्राथमिक डेल्टा फेराइट का वॉल्यूम अंश सीधे 316 एल स्टेनलेस स्टील शीथेड इलेक्ट्रिक हीटिंग ट्यूबों के ऑटोजेनस गैस टंगस्टन आर्क वेल्डिंग (जीटीएडब्ल्यू) के दौरान ठोसकरण क्रैकिंग की संवेदनशीलता को नियंत्रित करता है, जिसमें एंड कैप क्लोजर वेल्डिंग की आवश्यकता होती है। 316L में फेराइट सामग्री सामान्य घोल एनीलिंग तापमान (1,040-1,080 डिग्री) पर लगभग 3-8% (रसायन विज्ञान के आधार पर) है। हालाँकि, 1150 डिग्री पर समाधान एनीलिंग (अक्सर कार्बाइड को पूरी तरह से घोलने या रेंगने के प्रतिरोध के लिए अनाज को मोटा करने के लिए उपयोग किया जाता है) उच्च तापमान पर चरण संतुलन को ऑस्टेनाइट की ओर ले जाता है, जिससे ठंडा होने पर 0-3% का फेराइट वॉल्यूम अंश मिलता है। यह दिखाया गया कि वेल्डिंग के दौरान, 2-3% से कम फेराइट सांद्रता वाली वेल्ड धातु पूरी तरह से ऑस्टेनिटिक मोड में जम जाती है, जो विशेष रूप से कम पिघलने-बिंदु अशुद्धियों (पी, एस, सी) को अनाज की सीमाओं से अलग करने के कारण गर्म क्रैकिंग के प्रति संवेदनशील होती है। क्रैक-मुक्त वेल्डिंग के लिए महत्वपूर्ण फेराइट सीमा वेल्ड धातु में 3-8% फेराइट है (ऑटोजेनस वेल्ड के लिए बेस मेटल में 4-10% फेराइट)। इस पेपर में समाधान एनीलिंग तापमान, फेराइट वॉल्यूम अंश और वेल्ड हॉट क्रैकिंग संवेदनशीलता के बीच लिंक को निर्धारित किया गया है।

फेराइट नियंत्रित ठोसीकरण क्रैकिंग का तंत्र

316L 316L वेल्ड धातु के जमने पर तरल से विकसित होने वाला पहला चरण डेल्टा फेराइट होगा यदि संरचना शेफ़लर आरेख के फेराइट {{2}ऑस्टेनाइट रेंज के भीतर है। फेराइट चरण में अशुद्धियों (पी, एस, सी) की घुलनशीलता ऑस्टेनाइट की तुलना में अधिक है। जमने के दौरान ये अशुद्धियाँ फेराइट में विभाजित हो जाती हैं और ऑस्टेनाइट अनाज सीमाओं पर कम पिघलने वाली बिंदु वाली तरल फिल्मों के उत्पादन को रोक देती हैं। कमरे के तापमान पर बची हुई फेराइट की मात्रा (आमतौर पर 3-8%) इंगित करती है कि जमना फेराइट{{10}ऑस्टेनाइट मोड (एफए मोड) में हुआ, जो दरार प्रतिरोधी है। यदि फेराइट सांद्रता 2-3% से कम है, तो जमना ऑस्टेनाइट मोड (ए मोड) में होता है। इस मोड में, ऑस्टेनाइट डेंड्राइट सीधे तरल से बनते हैं और अशुद्धियाँ अंतिम-से-ठोस इंटरडेंड्राइटिक क्षेत्रों में केंद्रित होती हैं जो तरल फिल्में बनाती हैं जो थर्मल संकुचन के तनाव के तहत बिखर जाती हैं।

समाधान एनीलिंग तापमान, फेराइट और वेल्ड क्रैकिंग के बीच मात्रात्मक संबंध

निम्नलिखित फेराइट सामग्री और क्रैकिंग की घटनाओं का पता 316L टयूबिंग (0.02%C, 11.5% Ni, 2.2% Mo, संतुलन विशिष्ट) के नियंत्रित समाधान एनीलिंग द्वारा कई तापमानों पर ऑटोजेनस GTAW (कोई भराव नहीं, गर्मी इनपुट 0.5 kJ/mm) और अनुप्रस्थ मोड़ परीक्षण के बाद पता चलता है।

समाधान एनीलिंग तापमान (डिग्री) बेस मेटल फेराइट वॉल्यूम फ़्रैक्शन (%) (फेराइटस्कोप) वेल्ड मेटल फेराइट वॉल्यूम फ़्रैक्शन (%) (ऑटोजेनस) सॉलिडिफिकेशन मोड हॉट क्रैकिंग घटना (10x पर% दृश्य) वेल्डेड एंड कैप सर्विस 1,400<0.1 <0.1 A (austenitic) >80% नंबर 1, 150 0-1 0-1 ए (ऑस्टेनिटिक) 50{9}}80% नंबर 1, 120 1-2 0.5-1.5 ए (ऑस्टेनिटिक) 30-60% नंबर 1, 100 2-3 1-2 एएफ (ऑस्टेनाइट-फेराइट) 15-30% मार्जिनल 1, 080 3-5 2-4 एफए (फेराइट-ऑस्टेनाइट) 5-15% स्वीकार्य 1,060 4-6 3-5 एफए 2-8% हां 1,040 5-8 4-6 एफए 1-5% हां (सर्वोत्तम) 1,020 6-10 5-8 एफए<2%Yes (but sigma risk) 980 8-12 7-10 FA <2% Yes (but carbide risk)
नाइओबियम और अन्य ऑस्टेनाइट स्टेबलाइजर्स की भूमिका

ऑस्टेनाइट -स्थिर करने वाले तत्वों (नी, एन, सी, सीयू) का समावेश किसी दिए गए एनीलिंग तापमान पर फेराइट सामग्री को नीचे की ओर विस्थापित कर देता है।

Alloy Ni (wt%) N (wt%) Ferrite @ 1,040 °C (%) Ferrite @ 1,100 °C (%)Recommended Max Annealing Temp for >3% वेल्ड फेराइट 316L (निम्न Ni) 10.0-10.5 0.04-0.06 6-10 3-5 1, 100 डिग्री 316L (मानक) 10.5-11.0 0.06-0.08 5-8 2-4 1,080 डिग्री 316L (उच्च Ni) 11.0-11.5 0.08-0.10 4-6 1-3 1,060 डिग्री 316L (बहुत उच्च Ni) 11.5-12.0 0.10-0.12 3-5 0-2 1,040 डिग्री 347 (Nb-स्थिर) 9.0-10.0 N/A 5-8 2-5 1,080 वेल्डेड हीटर विनिर्माण के लिए डिग्री व्यावहारिक सिफारिशें

एंड कैप वेल्डिंग की आवश्यकता वाले 316L हीटर शीथ को निम्नलिखित समाधान एनीलिंग और फेराइट आवश्यकताओं का अनुपालन करना होगा।

वांछित वेल्ड इंटीग्रिटी लेवल क्रैक के लिए न्यूनतम वेल्ड मेटल फेराइट - फ्री वेल्डिंग (%) समाधान एनीलिंग तापमान रेंज (डिग्री) बेस मेटल फेराइट लक्ष्य (%) सत्यापन प्रक्रिया
कम (शुष्क सेवा, गंभीर नहीं)2 1,060-1,080 3-5 फेरिटस्कोप<5 %
मानक (जल विसर्जन) 3 1,040-1,060 4-6 फेरिटस्कोप 4-8%
High (pressurised, corrosive) 4 1,020-1,040 5-8 Ferritescope >5% + डब्ल्यूपीएस योग्यता
क्रिटिकल (परमाणु, उच्च दबाव) 5 1,000-1,020 6-10 पूर्ण वेल्ड प्रक्रिया योग्यता
फेराइट और वेल्डेबिलिटी सत्यापन

Buyers that need weldable 316L sheath tubing can verify this in two ways. The first is ferritescope measurement on the base metal in the as-received condition. GTAW standard: >4% ferrite in base metal (weld metal ferrite >3%). दूसरा एक वेल्डेबिलिटी परीक्षण है: एक नमूना ट्यूब पर एक ऑटोजेनस GTAW वेल्ड का उत्पादन करें, क्रॉस{2}सेक्शन, पॉलिश करें, खोदें और सूक्ष्म दरारों के लिए विश्लेषण करें। स्वीकृति आवश्यकता 200× आवर्धन पर कोई फ्रैक्चर नहीं

निष्कर्ष: वेल्डेबल 316एल के लिए समाधान एनीलिंग तापमान की विशिष्टता

316L स्टेनलेस स्टील हीटर शीथ के लिए जिन्हें क्रैक फ्री एंड कैप वेल्ड की आवश्यकता होती है, समाधान एनीलिंग तापमान को बेस मेटल फेराइट वॉल्यूम अंश 4 - 8% बनाए रखने के लिए प्रबंधित किया जाना चाहिए, जिससे 3-6% वेल्ड मेटल फेराइट का उत्पादन होता है और एफए (फेराइट-ऑस्टेनाइट) सॉलिडिफिकेशन मोड सुनिश्चित होता है। फेराइट की यह श्रेणी सामान्य 1,040-1,080 डिग्री पर समाधान एनीलिंग द्वारा उत्पादित की जाती है। 1,100 डिग्री और उससे ऊपर तापमान पर एनीलिंग करने से परिणाम मिलता है<2-3% ferrite, resulting in full austenitic solidification. Hot cracking rates are 30-60%. The fabrication of the welded heater is carried out with 316L sheaths having annealed tubing and an allowable solution annealing temperature of 1080°C with a minimum base metal ferrite of 4% (by ferritescope). For alloys with higher nickel contents (Ni > 11.5%), a lower annealing temperature (≤1,040°C) may be necessary to retain sufficient ferrite. The framework given here allows the purchasers to set the tube annealing parameters to assure reliable end cap welding by correlating solution annealing temperature with ferrite volume fraction and weld hot cracking susceptibility .