溶接は、束ねたり、曲げたり、フランジで接続した 316 ステンレス鋼加熱管を製造するために不可欠な加工手順です。{0}高温の溶接熱サイクル中、溶接ゾーンとその隣接する熱影響ゾーンは急速な加熱と冷却のプロセスを経験します。-温度が450度から850度の鋭敏化温度範囲内にある期間続くと、クロム炭化物が粒界に沿って連続的に析出し、粒界で局所的にクロムが欠乏する。クロムが不足している領域では、完全で安定したクロムが豊富な不動態皮膜を形成できません。そのため、塩化物-を含む高温-媒体や酸性媒体に優先的に溶解しやすいアノード領域となり、最終的に粒界腐食を引き起こします。重度の粒界腐食が発生すると、加熱管の粒界結合力が失われ、その結果、脆弱な漏れが発生したり、小さな外部応力で破片が発生したりすることがあります。多くのメーカーは、溶接の外観とシール性能のみに重点を置き、熱過敏化の制御や溶接後の安定化処理を無視しています。そのため、溶接接合部は、過酷な腐食環境における加熱管の最も頻繁に故障する箇所となっています。{15}}したがって、標準化された溶接プロセス制御と鋭敏化防止処理は、溶接された加熱管の粒界腐食を回避するための重要な技術手段です。
粒界腐食の発生メカニズムは、溶接熱鋭敏化によるクロム元素分布の不均衡にあります。高い鋭敏化温度では、ステンレス鋼中の炭素原子が粒界まで急速に拡散し、クロムと結合して炭化クロムの沈殿物を形成します。粒子内部のクロムの拡散速度は炭素の拡散速度よりもはるかに遅いため、粒界領域は消費されたクロムを適時に補充できず、狭いクロム欠乏ゾーンが形成されます。-。腐食性の電解質環境では、クロムの乏しい粒界の電位は粒子内部の電位よりもはるかに低く、無数の微小ガルバニ電池が形成されます。粒界は結晶ネットワークに沿って継続的に溶解し、材料内部に目に見えない浸透腐食を引き起こしますが、これは従来の目視検査では容易に発見できません。熱サイクル、振動、または圧力負荷にさらされると、加熱管は鋭敏になった溶接熱の影響を受ける部分で突然亀裂が入り、漏れが発生します。-。粒界腐食は通常の孔食に比べて隠蔽性が高く、安全性リスクが高くなります。
この研究では、溶接された 316 ステンレス鋼加熱管の粒界腐食を抑制するための 4 つの体系的な制御手段を提案しています。まず、低炭素 316L ステンレス鋼母材と適合する溶接フィラー ワイヤを優先的に選択します。 316L の炭素含有量は 0.03% 以下に厳密に制御されており、これにより溶接熱サイクル中の炭化クロムの析出駆動力が大幅に低減され、粒界鋭敏化の傾向が根本的に弱められます。従来の 316 ステンレス鋼を使用する必要がある加熱管の場合、溶接プロセスでは鋭敏化温度範囲での滞留時間を厳密に短縮する必要があります。多層の繰り返し溶接や溶接部のゆっくりとした冷却を避けてください。熱影響部の幅を狭め、鋭敏化範囲を減らすために、小電流、速い溶接速度のアルゴンシールドタングステンアーク溶接を採用しています。-高温空気酸化による溶接ルートの酸化とクロムの消耗を防ぐために、背面アルゴン保護が必須です。-
次に、溶接後の溶体化熱処理を実施して、敏感になった微細構造を除去します。{0}}溶接後、加熱管ワーク全体を1050度～1100度に加熱して十分な保温を行った後、急速水冷を行います。高温溶体化処理は、析出した炭化クロムを完全に溶解してオーステナイト母相に戻し、結晶粒内および結晶粒界内でのクロム元素の均一な再分布を実現し、クロム欠乏ゾーンを完全に排除します。-。一体的に熱処理できない-サイズの束ねられた加熱管の場合は、溶接接合部に局所的な高温溶体化処理を実行して、熱影響部の均一な耐食性を回復する必要があります。-
第三に、溶接構造設計を最適化して、局所的な熱蓄積を低減します。密な平行溶接レイアウトや連続した長い溶接シームを避けてください。溶接順序を合理的に調整して、熱サイクルが重複して同じ領域が繰り返し敏感になるのを防ぎます。引張応力が粒界腐食亀裂の拡大速度を加速させるため、溶接補強の高さを低くし、溶接遷移位置での応力集中を避けてください。溶接後は、溶接継目や熱影響部の表面にある溶接スパッタ、酸化スケール、煙汚れを超音波洗浄や機械研磨によって徹底的に除去してください。そうしないと、表面欠陥が局部腐食を誘発し、鋭敏化した粒界に沿って拡大します。
4 番目に、溶接後の酸洗不動態化処理と定期的な金属組織検査を強化します。{0}溶接領域は、高温酸化層を除去し、溶接接合部の損傷した不動態皮膜を修復するために、酸洗と不動態化を統合して処理する必要があります。これにより、表面欠陥からクロムが枯渇した粒界に塩化物イオンが侵入するのを防ぎます。-溶接されたワークピースを定期的にサンプリングして、金属組織学的微細構造の検出と粒界腐食感受性テストを行い、溶接プロセスと熱処理プロセスで鋭敏化が効果的に除去されているかどうかを検証します。高温-塩化物-が豊富な環境で使用される加熱管の場合、バッチで感作されたワークピースが使用されるのを避けるために、サンプリング検査の頻度を増やす必要があります。
現場追跡データによると、最適化された溶接技術と溶体化処理を備えた 316L 加熱管は、高温-塩化物-を含むワークショップで長期間使用しても粒界腐食故障が発生しません。-対照的に、感作防止制御を施していない従来の 316 加熱管では、使用後 5 ～ 9 年以内に溶接接合部で粒界漏れが発生します。結論として、低炭素材料の選択、-高効率の標準化された溶接技術、-溶接後の溶体化熱処理、および厳格な表面防食処理により、溶接による粒界腐食を完全に抑制できます。-これらの溶接防止感作仕様により、溶接接合部における脆性破損の隠れた危険性が排除され、高温腐食性の工業環境における 316 ステンレス鋼加熱管の長期的な構造的完全性が保証されます。-
