نقش عملیات سطحی در بروز ترک SCC در فولاد زنگ نزن آستنیتی L 316 عملیات حرارتی شده در محلول کلرید منیزیم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

 
فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی در برابر خوردگی تنشی در محیط‌های حاوی یون کلر به‌صورت ترک‌های مرز دانه‎ای یا درون دانه‎ای یا مخلوطی از این دو به ترک خوردن مستعد هستند. نوع ترک خوردگی به غلظت محلول خورنده، تنش اعمالی بر نمونه، درجه حرارت آزمایش، نوع محلول خورنده، ترکیب شیمیایی و حالت متالورژیکی آلیاژ بستگی دارد. در این تحقیق پدیده خوردگی تنشی در فولاد زنگ‌نزن آستنیتی
L 316 حساس شده در محلول کلرید منیزیم خالص با غلظت‌های 20، 30 و40 درصد وزنی و در دمای 90 درجه سانتیگراد با نقش آماده‌سازی سطحی در به تأخیر انداختن زمان بروز ترک‎ها، مورد بررسی قرار گرفته است.
با انجام عملیات سطحی نمونه‌ها از قبیل ماسه‌پاشی و ساچمه‌زنی، مشاهده شد که در اثر ایجاد تنش پسماند فشاری در سطح نمونه‎ها، زمان شروع ترک نسبت به نمونه‎های بدون عملیات سطحی به‌طور قابل ملاحظه‌ای به تعویق می‌افتد. در نمونه‌هایی که تحت عملیات سطحی قرار گرفته بودند، تعداد ترک‎ها نسبت به نمونه‌های بدون عملیات سطحی کاهش یافته و با افزایش غلظت یون کلر محلول مورد آزمایش، زمان وقوع ترک‎ها کاهش، تعداد ترک‎های ایجاد شده افزایش و عمق ترک‎ها نیز بیشتر شد. در پایان به‌وسیله میکروسکوپ نوری و الکترونی مشاهده شد که ترک‎های خوردگی تنشی آلیاژAISI 316L حساس شده، ابتدا از سطح نمونه جوانه‌زنی کرده و به تدریج در مرز دانه‌های حساس شده گسترش پیدا کرده و با توجه به عمق کم حساس شدگی، مکانیزم شکست از خوردگی تنشی مرز دانه‎ای به درون دانه‎ای تغییر می‌یابد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Surface Treatment on Postponement of SCC Crack in Heat Treated 316L Austenite Stainless Steel in MgCl2 Solution

چکیده [English]

Austenite stainless steel are inclined susceptible to cracking due to stress corrosion in Cl-ion environment; the mode of cracking can be in the form of Trans granular, Inter granular or both of them. The type of crack depends on the concentration of corroding solution, applied stress on specimen, test temperature, chemical composition and metallurgical mode of alloy. In this study, stress corrosion in sensitized 316L austenite stainless steel and the role of surface preparation on postponement of SCC crack initiation has been investigated. Test specimens were made according to ASTM G30 standard by using constant strain technique and then exposed to pure MgCl2 solution with 20, 30, and 40 wt% concentrations at 90oC. For a week, the specimens were taken out of solution everyday and their surface were studied using stereo microscope. With surface treatment such as sand blast and shot blast on specimens, it was found that residual stresses on the specimen surfaces caused crack initiation to significantly postpone in this specimens compared to specimens with untreated surface. Also, the number of cracks in surface-treated specimens were less than untreatment specimens and with an increase in chloride ion concentration in solution, crack initiation time decreases, and the number of cracks and crack depth increase. At the end of tests, the specimens were examined with electronic and optical microscopy and the effect of surface preparing on crack initiation and propagation were investigated. It was observed that, stress corrosion cracks of sensitized AISI 316l alloy initiate from specimen surface and gradually propagate in sensitized grain boundary and change fracture mechanism from Trans granular stress corrosion to inter granular.

کلیدواژه‌ها [English]

  • AISI 316L Stainless Steel
  • Treatment
  • Preparation
  • U-Bend
  • MgCl2 Solution
  • SCC

[1] Davis J.R., Handbook of Stainless Steels, ASM International, 1994.

[2] Stress Corrosion Cracking, Report No. 2295, National Physical Laboratory, London, January 2000.

[3] ASM Handbook, Corrosion, Fundamental, Testing and Protection, ASM International, 10th Ed., Vol. 13, pp. 197-200, 2003.

[4] Daniel S. & Kowski J., Selecting tubing materials for power generation heat exchangers, The Proceeding of Power-Gen International Conference, New Orleans, pp. 1-20, USA, December 2007.

[5] Sedriks A.J., Corrosion of stainless steel, 2nd Ed., Wiley Inter. Science, New York, 1996.

[6] Ravindranath K. & Malhotra S.N., “The influence of aging on intergranular corrosion of 22 Chromium - 5 Nickel duplex stainless steel”, Journal of Corrosion Science, Vol. 137, pp. 121-132, 1995.

[7] Bovard F.S., Environmentally induced cracking of an Al-Zn-Mg-Cu alloy, 1st Ed., University of Pittsburgh, Oakland, 2005.

[8] Damage mechanisms affecting fixed equipment in the refining industry, API 571, American Petroleum Institute, Washington, DC, December 2003.

[9] Stainless Steels, Chromium- Nickel- Molybdenum, Report No. 316L, ATI Allegheny Ludlum, NACE International, California, 2006.

[10] ASTM G30, Standard practice for making and using U-bend stress corrosion test specimens, Philadelphia, 2003.

[11] IPS C TP 101, Surface preparation, Iranian Petroleum Standard, 2004.

[12] ASTM G36, Standard practice for evaluating stress-corrosion-cracking resistance of metals and alloys in boiling Magnesium Chloride solution, 2000.