Shandong Dayou Industrie Co., Ltd
Pourquoi les têtes composites sont-elles sensibilisées ?
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Jun 16, 2025
Raisons de la sensibilisation de la tête composite.
Causes et conséquences
Lors de l'inspection d'une tête de récipient à pression dans une installation de fabrication, un problème préoccupant a été découvert: de nombreuses substances fines, semblables à un fil, sont apparues sur la surface intérieure. Après une analyse plus approfondie, y compris des études métallographiques et de contraintes thermiques, il est devenu clair que la tête, fabriquée à partir d'un composite en acier inoxydable austénitique multicouche, avait subi une sensibilisation. Ce phénomène est connu pour provoquer une corrosion intergranulaire, ce qui peut entraîner des problèmes tels que des fissures et des pertes de grains lors des phases de formation de tête et d'opération subséquentes.
Vue d'ensemble de l'équipement
Le récipient à pression en question est un récipient de type I, conçu pour fonctionner sous des pressions allant de 0 à 750 kPa (g) et à des températures comprises entre 50°C et 67°C. Il manipule divers médias, y compris le monomère de chlorure de vinyle, le peroxyde, les initiateurs de composés azo et la vapeur. Il est important de noter que le milieu contient des ions chlorure qui, dans des conditions spécifiques, peuvent hydrolyser et se dissoudre dans l'eau, formant de l'acide chlorhydrique. Cet acide peut alors agir comme un agent corrosif pour l'acier inoxydable austénitique, ce qui en fait un facteur clé dans le récipient. susceptibilité à la corrosion intergranulaire.
Le navire' sa conception comprend un diamètre intérieur de 4500mm et un volume de 150m³. Le cylindre et la tête sont construits à partir de plaques composites, le matériau de base étant l'acier 16MnR et le matériau composite étant l'acier inoxydable 0Cr18Ni9. Notamment, la tête inférieure et une partie du cylindre sont équipées d'agitateurs pour faciliter le processus de mélange. La tête a une épaisseur de 30 + 3mm, tandis que le cylindre' l'épaisseur s varie, étant de 28+3mm à la partie agitateur et de 16+3mm sans l'agitateur.
La tête est de forme elliptique standard avec un diamètre intérieur de 4500mm. Il est composé d'une plaque normalisée de 16MnR de 30 mm d'épaisseur et d'une plaque solide-solution 0Cr18Ni9 de 3,1 mm d'épaisseur, qui ont été collées explosivement. Le processus de collage comprend une étape de traitement thermique pour soulager les contraintes d'explosion, assurant l'intégrité du matériau composite.
Statut de corrosion
Les mesures d'épaisseur par ultrasons n'ont révélé aucun amincissement significatif du cylindre ou de la tête, ce qui indique que la corrosion uniforme n'était pas un problème majeur. Cependant, les inspections de pénétration ont révélé plusieurs signes de dommages localisés. Bien qu'aucune fissure n'ait été observée sur la paroi interne du cylindre, de petites lignes étaient visibles sur la tête supérieure et de grandes zones de lignes fines et denses apparaissaient sur la tête inférieure. Ce sont des micro-fissures soupçonnées, particulièrement concentrées dans la zone du bord droit à la transition d'arc de la tête.
Analyse des causes de la sensibilisation
Un examen plus approfondi de la tête' Les processus de formation et de traitement thermique offrent un aperçu des causes profondes de la sensibilisation. Le processus de fabrication commence par la préparation de l'ébauche et le soudage sur mesure, suivi du premier traitement thermique (600±20°C pendant 80 minutes, avec refroidissement du four à 480°C et refroidissement à l'air). Il est suivi d'un moulage à presse à tambour, d'un traitement thermique intermédiaire (identique au premier), puis d'un formage par filage. Enfin, on effectue un dernier traitement thermique, où la tête est maintenue à 980°C pendant 30 minutes puis refroidie rapidement à l'air à 400°C en 22 minutes.
Le traitement thermique initial est conçu pour éliminer les contraintes de soudage, tandis que le traitement intermédiaire traite les contraintes résiduelles de déformation. Le traitement thermique final vise à résoudre les contraintes résiduelles et à éliminer la sensibilisation causée par les traitements thermiques antérieurs, restaurant le matériau à son état solide en solution.
L'acier inoxydable austénitique, tel que 0Cr18Ni9, est susceptible de sensibilisation lorsqu'il est exposé à des températures comprises entre 540°C et 845°C. Pendant cette plage de température, le carbone en phase austénite peut se combiner avec le fer et le chrome, formant des précipités aux limites du grain. Cela épuise la teneur en chrome à la limite du grain, créant une région vulnérable à la corrosion, un état connu sous le nom de sensibilisation. En effet, le matériau 0Cr18Ni9 est particulièrement sensible à la sensibilisation après seulement 10 minutes à 650°C.
Dans ce cas, le matériau de revêtement a été exposé à des températures de 600 ± 20°C pendant 80 minutes au cours de deux cycles de traitement thermique, conduisant à une sensibilisation sévère. Le processus de formage par filage subséquent et les conditions opérationnelles - en particulier dans les zones à forte tension comme la transition d'arc de la tête - ont créé un environnement où les fissures et la corrosion intergranulaire sont plus susceptibles de se produire.
Le traitement thermique final, qui consiste à maintenir la tête à 980°C pendant 30 minutes et à la refroidir rapidement à 400°C, a été conçu pour inverser le processus de sensibilisation, dans le but de rétablir l'acier inoxydable à son état de solution solide d'origine.
Conclusion
Lors de l'inspection d'une tête de récipient à pression dans une installation de fabrication, un problème préoccupant a été découvert: de nombreuses substances fines, semblables à un fil, sont apparues sur la surface intérieure. Après une analyse plus approfondie, y compris des études métallographiques et de contraintes thermiques, il est devenu clair que la tête, fabriquée à partir d'un composite en acier inoxydable austénitique multicouche, avait subi une sensibilisation. Ce phénomène est connu pour provoquer une corrosion intergranulaire, ce qui peut entraîner des problèmes tels que des fissures et des pertes de grains lors des phases de formation de tête et d'opération subséquentes.
Vue d'ensemble de l'équipement
Le récipient à pression en question est un récipient de type I, conçu pour fonctionner sous des pressions allant de 0 à 750 kPa (g) et à des températures comprises entre 50°C et 67°C. Il manipule divers médias, y compris le monomère de chlorure de vinyle, le peroxyde, les initiateurs de composés azo et la vapeur. Il est important de noter que le milieu contient des ions chlorure qui, dans des conditions spécifiques, peuvent hydrolyser et se dissoudre dans l'eau, formant de l'acide chlorhydrique. Cet acide peut alors agir comme un agent corrosif pour l'acier inoxydable austénitique, ce qui en fait un facteur clé dans le récipient. susceptibilité à la corrosion intergranulaire.
Le navire' sa conception comprend un diamètre intérieur de 4500mm et un volume de 150m³. Le cylindre et la tête sont construits à partir de plaques composites, le matériau de base étant l'acier 16MnR et le matériau composite étant l'acier inoxydable 0Cr18Ni9. Notamment, la tête inférieure et une partie du cylindre sont équipées d'agitateurs pour faciliter le processus de mélange. La tête a une épaisseur de 30 + 3mm, tandis que le cylindre' l'épaisseur s varie, étant de 28+3mm à la partie agitateur et de 16+3mm sans l'agitateur.
La tête est de forme elliptique standard avec un diamètre intérieur de 4500mm. Il est composé d'une plaque normalisée de 16MnR de 30 mm d'épaisseur et d'une plaque solide-solution 0Cr18Ni9 de 3,1 mm d'épaisseur, qui ont été collées explosivement. Le processus de collage comprend une étape de traitement thermique pour soulager les contraintes d'explosion, assurant l'intégrité du matériau composite.
Statut de corrosion
Les mesures d'épaisseur par ultrasons n'ont révélé aucun amincissement significatif du cylindre ou de la tête, ce qui indique que la corrosion uniforme n'était pas un problème majeur. Cependant, les inspections de pénétration ont révélé plusieurs signes de dommages localisés. Bien qu'aucune fissure n'ait été observée sur la paroi interne du cylindre, de petites lignes étaient visibles sur la tête supérieure et de grandes zones de lignes fines et denses apparaissaient sur la tête inférieure. Ce sont des micro-fissures soupçonnées, particulièrement concentrées dans la zone du bord droit à la transition d'arc de la tête.
Analyse des causes de la sensibilisation
Un examen plus approfondi de la tête' Les processus de formation et de traitement thermique offrent un aperçu des causes profondes de la sensibilisation. Le processus de fabrication commence par la préparation de l'ébauche et le soudage sur mesure, suivi du premier traitement thermique (600±20°C pendant 80 minutes, avec refroidissement du four à 480°C et refroidissement à l'air). Il est suivi d'un moulage à presse à tambour, d'un traitement thermique intermédiaire (identique au premier), puis d'un formage par filage. Enfin, on effectue un dernier traitement thermique, où la tête est maintenue à 980°C pendant 30 minutes puis refroidie rapidement à l'air à 400°C en 22 minutes.
Le traitement thermique initial est conçu pour éliminer les contraintes de soudage, tandis que le traitement intermédiaire traite les contraintes résiduelles de déformation. Le traitement thermique final vise à résoudre les contraintes résiduelles et à éliminer la sensibilisation causée par les traitements thermiques antérieurs, restaurant le matériau à son état solide en solution.
L'acier inoxydable austénitique, tel que 0Cr18Ni9, est susceptible de sensibilisation lorsqu'il est exposé à des températures comprises entre 540°C et 845°C. Pendant cette plage de température, le carbone en phase austénite peut se combiner avec le fer et le chrome, formant des précipités aux limites du grain. Cela épuise la teneur en chrome à la limite du grain, créant une région vulnérable à la corrosion, un état connu sous le nom de sensibilisation. En effet, le matériau 0Cr18Ni9 est particulièrement sensible à la sensibilisation après seulement 10 minutes à 650°C.
Dans ce cas, le matériau de revêtement a été exposé à des températures de 600 ± 20°C pendant 80 minutes au cours de deux cycles de traitement thermique, conduisant à une sensibilisation sévère. Le processus de formage par filage subséquent et les conditions opérationnelles - en particulier dans les zones à forte tension comme la transition d'arc de la tête - ont créé un environnement où les fissures et la corrosion intergranulaire sont plus susceptibles de se produire.
Le traitement thermique final, qui consiste à maintenir la tête à 980°C pendant 30 minutes et à la refroidir rapidement à 400°C, a été conçu pour inverser le processus de sensibilisation, dans le but de rétablir l'acier inoxydable à son état de solution solide d'origine.
Conclusion
La sensibilisation des têtes composites dans les récipients à pression, en particulier ceux en acier inoxydable austénitique multicouche, est un problème critique qui peut avoir un impact significatif sur le récipient. performance et longévité. Comprendre les processus de traitement thermique
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