Shandong Dayou Industrie Co., Ltd
Warum sind die Composite Heads Sensitization?
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Jun 16, 2025
Gründe für die Empfindlichkeit des Verbundkopfs.
Ursachen und Folgen
Bei der Inspektion eines Druckbehälterkopfes in einer Fertigungsanlage wurde ein besorgniserregendes Problem entdeckt: Auf der Innenfläche erschienen zahlreiche feine, fadenartige Substanzen. Nach weiteren Analysen, einschließlich metallographischer und thermischer Spannungsstudien, wurde klar, dass der Kopf aus einem mehrschichtigen austenitischen Edelstahlverbund sensibilisiert wurde. Es ist bekannt, dass dieses Phänomen eine intergranuläre Korrosion verursacht, die zu Problemen wie Rissen und Kornverschüttung während der nachfolgenden Kopfbildungs- und Betriebsphasen führen kann.
Ausrüstungsüberblick
Der betreffende Druckbehälter ist ein Typ I-Behälter, der für den Betrieb unter Drücken von 0 bis 750 kPa (g) und Temperaturen zwischen 50°C und 67°C ausgelegt ist. Es verarbeitet verschiedene Medien, einschließlich Vinylchloridmonomer, Peroxid, Azo-Verbindungsinitiatoren und Dampf. Wichtig ist, dass das Medium Chloridonen enthält, die unter bestimmten Bedingungen hydrolysieren und sich in Wasser lösen können und Salzsäure bilden. Diese Säure kann dann als Korrosionsmittel für austenitischen Edelstahl wirken, was es zu einem Schlüsselfaktor im Gefäß macht. s Empfindlichkeit für intergranuläre Korrosion.
Das Schiff' s Design umfasst einen Innendurchmesser von 4500mm und ein Volumen von 150m³. Sowohl der Zylinder als auch der Kopf sind aus Verbundplatten ausgebildet, wobei das Grundmaterial 16MnR-Stahl und das Verbundmaterial 0Cr18Ni9-Edelstahl ist. Insbesondere sind der untere Kopf und ein Teil des Zylinders mit Rührern ausgestattet, um den Mischvorgang zu erleichtern. Der Kopf hat eine Dicke von 30 + 3mm, während der Zylinder' Die Dicke des Rührteils variiert: 28+3 mm am Rührteil und 16+3 mm ohne Rührteil.
Der Kopf ist eine Standard-elliptische Form mit einem Innendurchmesser von 4500mm. Es besteht aus einer 30 mm dicken normalisierten 16MnR-Platte und einer 3,1 mm dicken Festlösungsplatte 0Cr18Ni9, die explosiv miteinander verbunden wurden. Der Verbindungsprozess umfasst einen Wärmebehandlungsschritt zur Entlastung von Explosionsspannungen und zur Gewährleistung der Integrität des Verbundwerkstoffs.
Korrosionsstatus
Ultraschalldickenmessungen zeigten keine signifikante Verdünnung des Zylinders oder des Kopfes, was darauf hindeutet, dass gleichmäßige Korrosion kein großes Problem war. Durch Penetrationsprüfungen wurden jedoch mehrere Anzeichen lokaler Schäden aufgedeckt. Während keine Risse an der Innenwand des Zylinders beobachtet wurden, waren kleine Linien am oberen Kopf sichtbar und große Bereiche dichter, feiner Linien erschienen am unteren Kopf. Es wird vermutet, dass es sich um Mikrorisse handelt, die sich insbesondere im Bereich vom geraden Rand zum Bogenuntergang des Kopfes konzentrieren.
Ursachenanalyse der Sensibilisierung
Eine genauere Überprüfung des Kopfes' s Formungs- und Wärmebehandlungsprozesse bieten Einblick in die Grundursachen der Sensibilisierung. Der Herstellungsprozess beginnt mit der Zuschnittsvorbereitung und dem maßgeschneiderten Schweißen, gefolgt von der ersten Wärmebehandlung (600±20°C für 80 Minuten, mit Ofenkühlung auf 480°C und Luftkühlung). Danach folgt das Trommelpressen, eine Zwischenwärmebehandlung (identisch mit der ersten) und anschließende Spinnformung. Schließlich wird eine letzte Wärmebehandlung durchgeführt, bei der der Kopf 30 Minuten lang bei 980°C gehalten wird und dann innerhalb von 22 Minuten schnell auf 400°C luftgekühlt wird.
Die erste Wärmebehandlung ist darauf ausgelegt, Schweißspannungen zu beseitigen, während die Zwischenbehandlung Verformungsrestspannungen behandelt. Die endgültige Wärmebehandlung zielt darauf ab, die Restspannungen zu lösen und die durch frühere Wärmebehandlungen verursachte Sensitivität zu beseitigen und das Material in seinen festen Lösungszustand wiederherzustellen.
Austenitischer Edelstahl, wie z.B. 0Cr18Ni9, ist anfällig für Empfindlichkeiten bei Temperaturen zwischen 540°C und 845°C. Während dieses Temperaturbereichs kann sich Kohlenstoff in der Austenitphase mit Eisen und Chrom verbinden und Niederfälle an den Korngrenzen bilden. Dies beeinträchtigt den Chromgehalt an der Korngrenze und schafft eine Region, die anfällig für Korrosion ist - einen Zustand, der als Sensibilisierung bekannt ist. Tatsächlich ist das Material 0Cr18Ni9 nach nur 10 Minuten bei 650°C besonders empfindlich für Sensitivität.
Dabei wurde das Beschichtungsmaterial während zwei Wärmebehandlungszyklen 80 Minuten Temperaturen von 600 ± 20°C ausgesetzt, was zu einer starken Sensibilisierung führte. Der anschließende Spinnformprozess und die Betriebsbedingungen - insbesondere in hohen Spannungsbereichen wie dem Bogenuntergang des Kopfes - haben eine Umgebung geschaffen, in der Risse und intergranuläre Korrosion wahrscheinlicher auftreten.
Die endgültige Wärmebehandlung, bei der der Kopf 30 Minuten bei 980°C gehalten und schnell auf 400°C gekühlt wird, wurde entwickelt, um den Empfindlichkeitsprozess umzukehren und den Edelstahl in seinen ursprünglichen festen Lösungszustand wiederherzustellen.
Schlussfolgerung
Bei der Inspektion eines Druckbehälterkopfes in einer Fertigungsanlage wurde ein besorgniserregendes Problem entdeckt: Auf der Innenfläche erschienen zahlreiche feine, fadenartige Substanzen. Nach weiteren Analysen, einschließlich metallographischer und thermischer Spannungsstudien, wurde klar, dass der Kopf aus einem mehrschichtigen austenitischen Edelstahlverbund sensibilisiert wurde. Es ist bekannt, dass dieses Phänomen eine intergranuläre Korrosion verursacht, die zu Problemen wie Rissen und Kornverschüttung während der nachfolgenden Kopfbildungs- und Betriebsphasen führen kann.
Ausrüstungsüberblick
Der betreffende Druckbehälter ist ein Typ I-Behälter, der für den Betrieb unter Drücken von 0 bis 750 kPa (g) und Temperaturen zwischen 50°C und 67°C ausgelegt ist. Es verarbeitet verschiedene Medien, einschließlich Vinylchloridmonomer, Peroxid, Azo-Verbindungsinitiatoren und Dampf. Wichtig ist, dass das Medium Chloridonen enthält, die unter bestimmten Bedingungen hydrolysieren und sich in Wasser lösen können und Salzsäure bilden. Diese Säure kann dann als Korrosionsmittel für austenitischen Edelstahl wirken, was es zu einem Schlüsselfaktor im Gefäß macht. s Empfindlichkeit für intergranuläre Korrosion.
Das Schiff' s Design umfasst einen Innendurchmesser von 4500mm und ein Volumen von 150m³. Sowohl der Zylinder als auch der Kopf sind aus Verbundplatten ausgebildet, wobei das Grundmaterial 16MnR-Stahl und das Verbundmaterial 0Cr18Ni9-Edelstahl ist. Insbesondere sind der untere Kopf und ein Teil des Zylinders mit Rührern ausgestattet, um den Mischvorgang zu erleichtern. Der Kopf hat eine Dicke von 30 + 3mm, während der Zylinder' Die Dicke des Rührteils variiert: 28+3 mm am Rührteil und 16+3 mm ohne Rührteil.
Der Kopf ist eine Standard-elliptische Form mit einem Innendurchmesser von 4500mm. Es besteht aus einer 30 mm dicken normalisierten 16MnR-Platte und einer 3,1 mm dicken Festlösungsplatte 0Cr18Ni9, die explosiv miteinander verbunden wurden. Der Verbindungsprozess umfasst einen Wärmebehandlungsschritt zur Entlastung von Explosionsspannungen und zur Gewährleistung der Integrität des Verbundwerkstoffs.
Korrosionsstatus
Ultraschalldickenmessungen zeigten keine signifikante Verdünnung des Zylinders oder des Kopfes, was darauf hindeutet, dass gleichmäßige Korrosion kein großes Problem war. Durch Penetrationsprüfungen wurden jedoch mehrere Anzeichen lokaler Schäden aufgedeckt. Während keine Risse an der Innenwand des Zylinders beobachtet wurden, waren kleine Linien am oberen Kopf sichtbar und große Bereiche dichter, feiner Linien erschienen am unteren Kopf. Es wird vermutet, dass es sich um Mikrorisse handelt, die sich insbesondere im Bereich vom geraden Rand zum Bogenuntergang des Kopfes konzentrieren.
Ursachenanalyse der Sensibilisierung
Eine genauere Überprüfung des Kopfes' s Formungs- und Wärmebehandlungsprozesse bieten Einblick in die Grundursachen der Sensibilisierung. Der Herstellungsprozess beginnt mit der Zuschnittsvorbereitung und dem maßgeschneiderten Schweißen, gefolgt von der ersten Wärmebehandlung (600±20°C für 80 Minuten, mit Ofenkühlung auf 480°C und Luftkühlung). Danach folgt das Trommelpressen, eine Zwischenwärmebehandlung (identisch mit der ersten) und anschließende Spinnformung. Schließlich wird eine letzte Wärmebehandlung durchgeführt, bei der der Kopf 30 Minuten lang bei 980°C gehalten wird und dann innerhalb von 22 Minuten schnell auf 400°C luftgekühlt wird.
Die erste Wärmebehandlung ist darauf ausgelegt, Schweißspannungen zu beseitigen, während die Zwischenbehandlung Verformungsrestspannungen behandelt. Die endgültige Wärmebehandlung zielt darauf ab, die Restspannungen zu lösen und die durch frühere Wärmebehandlungen verursachte Sensitivität zu beseitigen und das Material in seinen festen Lösungszustand wiederherzustellen.
Austenitischer Edelstahl, wie z.B. 0Cr18Ni9, ist anfällig für Empfindlichkeiten bei Temperaturen zwischen 540°C und 845°C. Während dieses Temperaturbereichs kann sich Kohlenstoff in der Austenitphase mit Eisen und Chrom verbinden und Niederfälle an den Korngrenzen bilden. Dies beeinträchtigt den Chromgehalt an der Korngrenze und schafft eine Region, die anfällig für Korrosion ist - einen Zustand, der als Sensibilisierung bekannt ist. Tatsächlich ist das Material 0Cr18Ni9 nach nur 10 Minuten bei 650°C besonders empfindlich für Sensitivität.
Dabei wurde das Beschichtungsmaterial während zwei Wärmebehandlungszyklen 80 Minuten Temperaturen von 600 ± 20°C ausgesetzt, was zu einer starken Sensibilisierung führte. Der anschließende Spinnformprozess und die Betriebsbedingungen - insbesondere in hohen Spannungsbereichen wie dem Bogenuntergang des Kopfes - haben eine Umgebung geschaffen, in der Risse und intergranuläre Korrosion wahrscheinlicher auftreten.
Die endgültige Wärmebehandlung, bei der der Kopf 30 Minuten bei 980°C gehalten und schnell auf 400°C gekühlt wird, wurde entwickelt, um den Empfindlichkeitsprozess umzukehren und den Edelstahl in seinen ursprünglichen festen Lösungszustand wiederherzustellen.
Schlussfolgerung
Die Empfindlichkeit von Verbundköpfen in Druckbehältern, insbesondere aus mehrschichtigem austenitischem Edelstahl, ist ein kritisches Problem, das sich erheblich auf das Gefäß auswirken kann. Leistung und Langlebigkeit. Verständnis der Wärmebehandlungsprozesse
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