Bagaimana proses pembentukan pipa lancar baja dupleks menyelesaikan masalah korosi penukar panas?

Di bidang penukar panas, pipa baja dupleks las tradisional telah lama bermasalah dengan korosi intergranular yang disebabkan oleh zona yang terkena panas (HAZ). Esensi dari fenomena ini adalah bahwa suhu tinggi lokal (1000-1350 ℃) selama pengelasan menyebabkan difusi karbon dan unsur-unsur nitrogen dalam baja dupleks, membentuk zona miskin kromium (kandungan CR <12%) pada antarmuka antara fase austenit dan fase ferrit, yang menjadi breakhrough untuk corrose. Penukar panas baja dupleks, pipa mulus menghilangkan bahaya tersembunyi ini dari sumber pembentukan material melalui inovasi ekstrusi panas dan proses pengecoran sentrifugal, memberikan paradigma baru untuk pengoperasian peralatan jangka panjang dalam kondisi korosif.

Inti dari pembuatan Pipa Dupleks Baja Seamless terletak pada kontrol yang tepat dari bidang suhu dan stres. Dalam proses ekstrusi panas, billet melewati die khusus (laju deformasi 0,1-10mm/s) dalam kisaran 850-1150 ℃, dan membentuk kristal ekuaxed yang seragam (ukuran butir 8-15μm) di bawah aksi rekristalisasi dinamis (DRX). Selama proses ini, kepadatan dislokasi internal material setinggi 10¹²/m², yang memberikan kekuatan pendorong untuk migrasi batas fase austenit/ferit dan menstabilkan rasio fase ganda pada 45: 55 ± 3%. Dibandingkan dengan proses pengelasan, tidak ada zona overheating lokal dalam proses ekstrusi panas, dan koefisien difusi kromium dikurangi dengan dua urutan besarnya.

Teknologi pengecoran sentrifugal mewujudkan pemadatan terarah dari logam cair melalui medan gaya sentrifugal (100-200g). Pada suhu casting 1450 ℃, baja fase-fase membentuk struktur kristal kolom dalam cetakan tembaga yang berputar (kecepatan 800-1200rpm), dan jarak dendrit primer (PDAS) dikontrol dalam 30μm. Parameter proses utama termasuk kontrol supercooling (ΔT = 15-25K) dan laju pendinginan cetakan (> 100 ℃/s), memastikan bahwa fase ferit secara istimewa nukleat pada dinding cetakan dan fase austenit memicu secara seragam pada akhir pemadatan.

Struktur fase ganda lamellar (jarak lamellar 0,5-2μm) yang terbentuk selama proses pembentukan pipa yang mulus memiliki mekanisme perlindungan korosi yang unik. Dalam media yang mengandung CL⁻, austenite (fase γ) merupakan kerangka film pasif sebagai fase inert secara elektrokimia, dan ferit (fase α) secara istimewa sebagai anoda, tetapi gradien konsentrasi CR (δ [CR] = 3-5wt%) pada interfasi antara dua fase mempromosikan the the sorvive-rep. Analisis XPS menunjukkan bahwa keseimbangan dinamis ini mempertahankan ketebalan film CR₂O₃ permukaan pada 4-6nm, secara efektif menghalangi penetrasi media korosif.

Selama siklus termal, struktur fase ganda dari pipa mulus menunjukkan ketangguhan transformasi fase yang sangat baik. Ketika suhu naik di atas titik MS (sekitar -40 ℃), bagian dari austenit mengalami transformasi fase martensit (ε → α '), dan volume mengembang sekitar 3%. Transformasi fase reversibel ini (ΔV = 0,02) dapat menyerap tegangan termal dan menghambat inisiasi retakan kelelahan. Eksperimen menunjukkan bahwa setelah 2000 kali -40 ℃ → 350 ℃ guncangan termal, kekasaran permukaan dari pipa mulus hanya meningkat 0,12μm, sedangkan pipa yang dilas memiliki microcracks yang jelas karena embrittlement haz.

Melalui analisis spektroskopi impedansi elektrokimia (EIS), resistensi polarisasi (RP) dari pipa mulus dalam larutan NaCl 3,5wt% mencapai 1,2 × 10⁶Ω · cm², yang 40% lebih tinggi dari pipa yang dilas. Dalam uji suhu pitting kritis (CPT), pipa mulus tetap pasif dalam larutan 4mol/L FECL₃ hingga 85 ° C, sedangkan pipa yang dilas menunjukkan pitting yang stabil pada 65 ° C. Hal ini disebabkan oleh eliminasi zona sensitisasi HAZ oleh struktur tanpa batas (lebar zona curah hujan karbida berkurang dari 20-50μm dari pipa yang dilas menjadi 0).

Dalam eksperimen Stress Corrosion Cracking (SCC), metode bending empat titik digunakan untuk menerapkan tegangan tarik 80% dari kekuatan luluh. Setelah direndam dalam larutan MGCL₂ mendidih selama 3000 jam, laju pertumbuhan retak dari pipa mulus adalah DA/DT = 5 × 10⁻¹ancing/s, yang merupakan dua urutan besarnya lebih rendah dari pipa yang dilas. Mekanisme mikroskopis adalah bahwa struktur fase ganda yang seragam dari pipa mulus meningkatkan kepadatan perangkap hidrogen (dislokasi, batas fase) dengan 3 kali, secara efektif menangkap atom hidrogen yang tersebar.

Penelitian saat ini berfokus pada rekayasa batas fase skala nano: dengan menambahkan jumlah jejak elemen NB dan Ti (0,1-0,3%), karbida tipe-MC (ukuran 5-20nm) dibentuk pada antarmuka fase ganda untuk lebih meningkatkan efek perangkap hidrogen. Kembangkan Struktur Gradien Pipa mulus (dinding luar yang kaya austenit untuk resistensi erosi, dinding bagian dalam yang kaya ferit untuk resistensi korosi), dan mencapai gradien komposisi dengan mengendalikan proses pemadatan melalui pengadukan elektromagnetik.