Kuinka duplex -teräksen saumaton putkenmuodostusprosessi ratkaisee lämmönvaihtimen korroosion ongelman?

Lämmönvaihtimien kentällä perinteiset hitsatut duplex -teräsputket ovat jo pitkään vaikeuksissa lämmönvälisen vyöhykkeen (HAZ) aiheuttamasta rakeiden välisestä korroosiosta. Tämän ilmiön ydin on, että paikallinen korkea lämpötila (1000-1350 ℃) hitsauksen aikana aiheuttaa hiili- ja typpielementtien diffuusion dupleksiteräksessä, muodostaen kromik-köyhän vyöhykkeen (CR-pitoisuus <12%) austeniittivaiheen ja ferriittifaasin välisessä rajapinnassa. Duplex-teräslämmönvaihdin saumattomat putki eliminoi tämän piilotetun vaaran materiaalin lähteestä, joka muodostuu kuuman suulakepuristus- ja keskipakovaluprosessien innovaatiolla tarjoamalla uuden paradigman laitteiden pitkäaikaiseen toimintaan syövyttävissä olosuhteissa.

Valmistuksen ydin Duplex Steel Sauton putket on lämpötilan ja stressikenttien tarkka hallinta. Kuumassa suulakepuristusprosessissa aihio kulkee erityisen suulakkeen (muodonmuutosnopeus 0,1-10 mm/s) välillä 850-1150 ℃ ja muodostaa tasaisen tasa-arvoisen kiteen (rajan koko 8-15 μm) dynaamisen uudelleenkiteytyksen (DRX) vaikutuksesta. Tämän prosessin aikana materiaalin sisäinen dislokaatiotiheys on jopa 10¹²/m², joka tarjoaa käyttövoiman austeniitti/ferriittifaasin rajan siirtymiselle ja stabiloi kaksoisfaasisuhteen 45: 55 ± 3%. Hitsausprosessiin verrattuna kuumassa suulakepuristusprosessissa ei ole paikallista ylikuumenemisvyöhykettä, ja kromin diffuusiokerroin vähenee kahdella suuruusluokalla.

Keskipakovalueknologia toteuttaa sulan metallin suunnan jähmettymisen keskipakoisvoimakentän kautta (100-200 g). Valulämpötilassa 1450 ℃ kaksisuuntainen terässula muodostaa pylväskristallirakenteen pyörivään kuparimuottiin (nopeus 800-1200 rpm), ja sen primaarista dendriittivälittämistä (PDA) säädetään 30 μm: n sisällä. Tärkeimmät prosessiparametrit sisältävät superjäähdytysohjauksen (Δt = 15-25k) ja muotin jäähdytysnopeuden (> 100 ℃/s) varmistaen, että ferriittifaasi on mieluummin muotinäeinämän ytimet ja austeniittifaasi saostuu tasaisesti kiinteytymisen lopussa.

Saumattoman putkenmuodostusprosessin aikana muodostetulla lamelli-kaksoisfaasirakenteella (lamelliväli 0,5-2 μm) on ainutlaatuinen korroosionsuojausmekanismi. Cl⁻: tä sisältävässä väliaineessa austeniitti (γ-faasi) muodostaa passivaalikalvon luurankon elektrokemiallisesti inerttivaiheessa, ja ferriitti (α-faasi) liukenee ensisijaisesti anodina, mutta CR-elementin konsentraatiogradientti (Δ [CR] = 3-5WT%) kahden faasin välissä edistää passiivisen filmin itsemääräämiskykyä. XPS-analyysi osoittaa, että tämä dynaaminen tasapaino ylläpitää pinta-cr₂o₃-kalvon paksuutta 4-6 nm: ssä, estäen tehokkaasti syövyttävien väliaineiden tunkeutumisen.

Lämpöjakson aikana saumattoman putken kaksisuuntaisella rakenteella on erinomainen vaihemuutoslujuus. Kun lämpötila nousee MS -pisteen (noin -40 ℃) yläpuolelle, osa austeniittia käy läpi martensiittisen vaihemuutoksen (ε → α '), ja tilavuus kasvaa noin 3%. Tämä palautuva faasimuutos (ΔV = 0,02) voi absorboida lämpöjännitystä ja estää väsymishalkeamien aloittamista. Kokeet osoittavat, että 2000 kertaa -40 ℃ → 350 ℃ Lämpöshokki saumattoman putken pinnan karheus RA kasvaa vain 0,12 μm, kun taas hitsatulla putkella on ilmeisiä mikrohalkeamia HAW -hajun vuoksi.

Sähkökemiallisen impedanssispektroskopian (EIS) analyysin avulla saumattomien putkien polarisaatiokestävyys (RP) 3,5 WT% NaCl -liuoksessa saavutti 1,2 × 10⁶ω · cm², joka on 40% korkeampi kuin hitsatut putket. Kriittisen pistorasian lämpötila (CPT) -testissä saumaton putki pysyi passiivisena 4 mol/l FECL₃ -liuoksessa 85 ° C: seen, kun taas hitsattu putki osoitti stabiilia pistoksia 65 ° C: ssa. Tämä johtuu HAZ: n herkistymisvyöhykkeen eliminoinnista saumattoman rakenteen avulla (karbidin saostumisvyöhykkeen leveys vähenee hitsatun putken 20-50 μm: stä arvoon 0).

Stressikorroosiohalkeamisessa (SCC) -kokeessa käytettiin nelipistettä taivutusmenetelmää vetolujuuden aiheuttamiseen 80%: n satolujuudesta. Sen jälkeen kun kiehuvaa MgCl₂ -liuokseen 3000 tunnin upottamista, saumattoman putken halkeaman kasvunopeus oli DA/DT = 5 × 10⁻¹ mmm/s, joka oli kaksi suuruusluokkaa pienempi kuin hitsatun putken. Mikroskooppinen mekanismi on, että saumattoman putken tasainen kaksifaasirakenne lisää vetyloukkujen tiheyttä (dislokaatio, faasiraja) 3 kertaa, kaappaamalla tehokkaasti diffundoituja vetyatomeja.

Nykyinen tutkimus keskittyy nano-mittakaavan vaiheen rajatekniikkaan: lisäämällä hiven määriä NB- ja TI-elementtejä (0,1-0,3 Wt%), MC-tyypin karbidit (koko 5-20 nm) muodostuu kaksoisfaasirajapinnalle vetyloukkuvaikutuksen parantamiseksi edelleen. Kehitä gradienttirakenne saumaton putki (austeniittirikas ulkoseinä eroosionkestämiseksi, ferriitti-rikas sisäseinä korroosionkestämiseksi) ja saavuta koostumusgradientti säätelemällä jähmettymisprosessia sähkömagneettisen sekoittamisen avulla.