Quel est l'impact quantitatif de l'écart du processus de traitement thermique du pipeline de contrôle UNS N06625?

1. Température de recuit insuffisante (<1050 ℃): défauts de solution solide de niobium et sensibilité à la corrosion intergranulaire
La température de recuit est le paramètre central du traitement de la solution solide N06625, qui détermine directement le degré de solution solide de l'élément de niobium (NB) et l'uniformité de la distribution des carbures (NBC). Lorsque la température de recuit est inférieure à 1050 ℃, l'énergie cinétique de diffusion des atomes de niobium est insuffisante, ce qui entraîne l'agrégation de particules NBC non dissoutes aux limites des grains (figure 1A). Cette distribution non uniforme constitue un effet micro-galvanique local, qui induit une destruction préférentielle du film de passivation dans un milieu contenant du Cl⁻.

Analyse d'impact quantitative:
Taux de corrosion intergranulaire: test de polarisation potentiodynamique électrochimique montre que l'indice de sensibilité à la corrosion intergranulaire de l'alliage recuit à 1050 ℃ dans une solution de NaCl de 3,5% est de 0,82, tandis que celui de l'alliage recuit à 1020 ℃ augmente à 1,21 (seuil de sensibilité 1,0), et la corrosion augmente par 35%.
Distribution des éléments de niobium: La tomographie de sonde atomique (APT) montre que la concentration de niobium à la limite des grains se stabilise à 3,8 ± 0,2% en poids après recuit à 1050 ℃, tandis que la plage de fluctuation de l'état de recuit à 1020 ℃ est de 2,1-4,9% en poids, et la zone locale de la zone de la niobium devient une percée de corrosion.
Vérification de l'ingénierie: En raison de la faible température de recuit (1030 ℃) d'un pipeline de condenseur sur une plate-forme offshore, la profondeur de corrosion intergranulaire a atteint 0,32 mm après 18 mois de fonctionnement, dépassant de loin la marge de corrosion conçue (0,15 mm).
Solution:
Un chauffage à induction à moyenne fréquence combiné avec un système de mesure de la température infrarouge est utilisé pour garantir que la température centrale du tube atteint 1080-1120 ℃, et le temps d'isolation est calculé comme 1,5 minutes par millimètre d'épaisseur de paroi pour atteindre une solution solide complète d'éléments de niobium.

2.
Le contrôle du taux de refroidissement est un lien de suivi clé dans le traitement de la solution solide. Lorsque des méthodes de refroidissement lentement telles que le refroidissement de l'air sont utilisées, l'alliage reste dans la plage 700-900 ℃ pendant une période plus longue, déclenchant la précipitation de Ni₃nb (phase Δ) (figure 1B). La relation de cohérence entre la phase structurelle orthorhombique et la matrice est détruite, entraînant une diminution de la résistance au mouvement de la dislocation.

Analyse d'impact quantitative:
DURTÉNEUR ET DE NORDUTION: La dureté de l'alliage refroidi par l'air diminue de 18HB (320HV → 302HV) par rapport à l'état couché à l'eau, et l'énergie d'impact sur le chary diminue de 37% (145J → 91J), et le mode de mode de fracture correspondant passe de la fracture ductile à la fracture du quasi.
Risque de fissuration par corrosion de contrainte (SCC): Le facteur d'intensité critique de la contrainte (K_ISCC) de l'échantillon refroidi par lent dans la solution de MGCL₂ bouillante est de 28,3MPA√m, ce qui est 31% inférieur à celui de l'état couché à l'eau (41,2MPA√m).
Cas d'ingénierie: En raison du processus de refroidissement de l'air, le tube de transfert de chaleur d'un générateur de vapeur nucléaire s'est avéré avoir des fissures SCC intergranulaires après 3 ans de fonctionnement, avec une profondeur de 1/3 de l'épaisseur de la paroi.
Solution:
Mettre en œuvre le processus de trempage de l'eau gradué: Une fois la billette de tube retirée du four à 1080 ℃, il est immédiatement immergé dans 25 ℃ d'eau circulante pour s'assurer que la vitesse de refroidissement est ≥120 ℃ / s, tout en évitant les fissures de trempe.

3. Traitement de surchauffe (＞ 1150 ℃): grossissement des grains et atténuation de la résistance au fluage
Lorsque la température de recuit dépasse 1150 ℃, le taux de migration des limites des grains est significativement amélioré, ce qui entraîne la croissance anormale des grains fins d'origine (grade ASTM 8-9) à la grade ASTM 6-7 (figure 1C). Ce type de grossissement de la microstructure réduit l'effet de renforcement des frontières des grains et accélère les lésions de fluage à haute température et une charge à long terme.

Analyse d'impact quantitative:
Performances de fluage: la vitesse de fluage à l'état d'équilibre de l'alliage recuit de 1150 ℃ dans les conditions de 650 ℃ / 100MPa est de 3,2 × 10⁻⁸ S⁻¹, ce qui est 2 fois plus élevé que celui de l'état recuit de 1120 ℃ (1,1 × 10⁻⁸ S⁻¹).
Effet de renforcement des limites des grains: L'analyse de la diffraction des rétrodiffusion (EBSD) montre que la proportion de joints de grains à angle élevé après le traitement de surchauffe passe de 68% à 52%, et que la contribution du renforcement des limites des grains est réduite d'environ 40 MPA.
Leçons d'ingénierie: en raison de la surchauffe (1180 ℃), la déformation maximale de fluage d'une bobine de réacteur à haute température après 5 ans de fonctionnement a atteint 1,8%, dépassant de loin la limite de conception (0,5%).
Solution:
Un four de traitement thermique sous vide combiné avec une simulation de champ de température est utilisé pour garantir que la différence de température axiale de la billette de tube est inférieure à ± 15 ℃, et que le processus traditionnel à basse température à long terme est remplacé par une température élevée à court terme (1120 ℃ / 15 minutes) pendant le stade d'isolation.

4. Solution systématique pour un contrôle de processus précis
Afin d'éliminer l'impact de l'écart des processus sur les performances de Pipeline de contrôle N06625 , un système en boucle fermée de «vérification de la surveillance-organisation du processus de conception de processus» doit être construit:
L'optimisation de la fenêtre du processus: L'enveloppe du paramètre de température de la solution solide (figure 2) est déterminée par calcul thermodynamique (thermo-calc) pour garantir que la solubilité solide de l'élément de niobium est supérieure à 98%.
Technologie de surveillance en ligne: l'imageur thermique infrarouge est utilisé pour surveiller le champ de température de surface de la billette de tube en temps réel, et le gradient de température central est prédit en combinant un modèle d'éléments finis.
Évaluation quantitative de l'organisation: le logiciel d'analyse d'image est utilisé pour compter la taille des grains, la taille et la distribution des carbures et établir une base de données de corrélation entre la microstructure et le taux de corrosion.