Tác động định lượng của độ lệch của quá trình xử lý nhiệt của đường ống điều khiển UNS N06625 là gì?

1. Nhiệt độ ủ không đủ (<1050): Khiếm khuyết dung dịch rắn Niobi và độ nhạy ăn mòn giữa
Nhiệt độ ủ là thông số cốt lõi của xử lý dung dịch rắn N06625, trực tiếp xác định mức độ dung dịch rắn của nguyên tố Niobium (NB) và tính đồng nhất của sự phân bố cacbua (NBC). Khi nhiệt độ ủ thấp hơn 1050, động năng khuếch tán của các nguyên tử niobi không đủ, dẫn đến sự kết hợp của các hạt NBC không được giải quyết ở ranh giới hạt (Hình 1A). Phân phối không đồng nhất này tạo thành một hiệu ứng vi mô cục bộ, gây ra sự phá hủy ưu tiên của màng thụ động trong môi trường chứa Cl⁻.

Phân tích tác động định lượng:
Tốc độ ăn mòn giữa các tế bào: Thử nghiệm phân cực chiết áp điện hóa cho thấy chỉ số độ nhạy ăn mòn giữa các hạt của hợp kim được ủ ở 1050 ℃ trong dung dịch NaCl 3,5% là 0,82, trong khi đó của hợp kim được ủ ở mức 1020.
Phân phối nguyên tố Niobi: Chụp cắt lớp thăm dò nguyên tử (APT) cho thấy nồng độ niobi ở ranh giới hạt ổn định ở mức 3,8 ± 0,2% wt% sau khi ủ ở 1050, trong khi phạm vi dao động của trạng thái ủ ở mức 1020 ℃ là 2,1-4,9 wt%.
Xác minh kỹ thuật: Do nhiệt độ ủ thấp (1030) của đường ống ngưng tụ trên nền tảng ngoài khơi, độ sâu ăn mòn giữa các tế bào đạt 0,32mm sau 18 tháng hoạt động, vượt xa biên độ ăn mòn được thiết kế (0,15mm).
Giải pháp:
Việc sưởi ấm cảm ứng tần số trung bình kết hợp với hệ thống đo nhiệt độ hồng ngoại được sử dụng để đảm bảo rằng nhiệt độ lõi của ống đạt 1080-1120, và thời gian cách nhiệt được tính là 1,5 phút mỗi triệu độ dày thành để đạt được dung dịch rắn hoàn toàn của các yếu tố Niobi.

2. Tốc độ làm mát quá chậm (làm mát không khí): Lượng mưa pha và suy thoái tính chất cơ học
Kiểm soát tốc độ làm mát là một liên kết tiếp theo quan trọng trong xử lý giải pháp rắn. Khi các phương pháp làm mát chậm như làm mát không khí được sử dụng, hợp kim vẫn ở trong phạm vi 700-900 trong một thời gian dài hơn, kích hoạt sự kết tủa của Ni₃nb (pha) (Hình 1B). Mối quan hệ kết hợp giữa pha cấu trúc trực giao và ma trận bị phá hủy, dẫn đến giảm khả năng chống lại chuyển động trật khớp.

Phân tích tác động định lượng:
Độ cứng và độ bền: Độ cứng của hợp kim làm mát không khí giảm 18hb (320hv → 302HV) so với trạng thái được xử lý bằng nước và năng lượng tác động charpy giảm 37% (145J → 91J) và chế độ gãy xương tương ứng thay đổi từ fracture fracture.
Rủi ro nứt nẻ ăn mòn căng thẳng (SCC): Yếu tố cường độ ứng suất tới hạn (K_ISCC) của mẫu làm mát chậm trong dung dịch MGCL₂ sôi là 28,3MPa √m, thấp hơn 31% so với trạng thái được xử lý nước (41.2MPa√m).
Trường hợp kỹ thuật: Do quá trình làm mát không khí, ống truyền nhiệt của máy phát hơi năng lượng hạt nhân đã được tìm thấy có các vết nứt SCC giữa các hạt sau 3 năm hoạt động, với độ sâu 1/3 độ dày thành.
Giải pháp:
Thực hiện quá trình làm nguội nước được phân loại: Sau khi phôi ống được đưa ra khỏi lò ở 1080, nó ngay lập tức được ngâm trong 25 nước lưu hành để đảm bảo rằng tốc độ làm mát là ≥120 ℃/s, trong khi tránh làm giảm các vết nứt.

3. Điều trị quá nhiệt (＞ 1150): Sự suy giảm sức mạnh của hạt thô và leo
Khi nhiệt độ ủ vượt quá 1150, tốc độ di chuyển ranh giới hạt được tăng cường đáng kể, dẫn đến sự tăng trưởng bất thường của các hạt mịn ban đầu (Lớp ASTM 8-9) đến Lớp ASTM 6-7 (Hình 1C). Loại cấu trúc vi mô này làm giảm hiệu ứng tăng cường ranh giới hạt và tăng tốc thiệt hại creep dưới nhiệt độ cao và tải dài hạn.

Phân tích tác động định lượng:
Hiệu suất leo: Tốc độ creep trạng thái ổn định của hợp kim đã ủ 1150 trong các điều kiện 650 ℃/100MPa là 3,2 × 10⁻⁸ S⁻, cao hơn 2 lần so với trạng thái ủ 1120 (1,1 × 10⁻⁸ S⁻).
Hiệu ứng tăng cường ranh giới hạt: Phân tích nhiễu xạ ngược điện tử (EBSD) cho thấy tỷ lệ ranh giới hạt cao sau khi điều trị quá nhiệt giảm từ 68% xuống 52% và sự đóng góp của tăng cường ranh giới hạt giảm khoảng 40MPa.
Bài học kỹ thuật: Do quá nóng (1180), biến dạng creep tối đa của cuộn lò phản ứng nhiệt độ cao sau 5 năm hoạt động đạt 1,8%, vượt xa giới hạn thiết kế (0,5%).
Giải pháp:
Lò xử lý nhiệt chân không kết hợp với mô phỏng trường nhiệt độ được sử dụng để đảm bảo rằng chênh lệch nhiệt độ dọc trục của phôi ống nhỏ hơn ± 15, và quá trình nhiệt độ thấp truyền thống dài hạn được thay thế bằng nhiệt độ cao ngắn hạn (1120 ℃/15 phút) trong giai đoạn cách nhiệt.

4. Giải pháp hệ thống để kiểm soát quy trình chính xác
Để loại bỏ tác động của độ lệch quá trình đối với hiệu suất của Đường ống điều khiển N06625 , Một hệ thống vòng kín của "Xác minh tổ chức theo dõi quy trình thiết kế quy trình" cần được xây dựng:
Tối ưu hóa cửa sổ quá trình: Phong bì tham số thời gian nhiệt độ dung dịch rắn (Hình 2) được xác định bằng tính toán nhiệt động (Thermo-CalC) để đảm bảo rằng độ hòa tan rắn của nguyên tố Niobi lớn hơn 98%.
Công nghệ giám sát trực tuyến: Hình ảnh nhiệt hồng ngoại được sử dụng để theo dõi trường nhiệt độ bề mặt của phôi ống trong thời gian thực và độ dốc nhiệt độ lõi được dự đoán bằng cách kết hợp mô hình phần tử hữu hạn.
Đánh giá định lượng của tổ chức: Phần mềm phân tích hình ảnh được sử dụng để đếm kích thước hạt, kích thước cacbua và phân phối và thiết lập cơ sở dữ liệu về mối tương quan giữa cấu trúc vi mô và tốc độ ăn mòn.