Como a temperatura de recozimento intercrítico entre 750 graus e 850 graus controla a partição de ferrita-Austenita e a subsequente resistência à corrosão do duplex-como regiões em tubos de bainha do aquecedor 316 sensibilizados

Mecanismo de reversão de fase para recuperação da resistência à corrosão.

O recozimento intercrítico a 750-850 graus fornece uma reversão parcial, e às vezes útil, da resistência à corrosão sem um recozimento de solução completa para tubos de aquecimento elétrico revestidos de aço inoxidável 316 que ficam sensibilizados durante o serviço ou fabricação, exibindo redes contínuas de carbonetos de cromo nos limites dos grãos e resultando suscetibilidade à corrosão intergranular. Nesta faixa de temperatura, a fase ferrita precipita da matriz de austenita, e a fase ferrita absorve preferencialmente o carbono e o cromo da austenita vizinha. No resfriamento, a ferrita muda novamente para austenita, deixando para trás a austenita rica em cromo e carbonetos mais finos e mais distribuídos. O grau de recuperação da resistência à corrosão depende fortemente da temperatura de recozimento: a 750 graus, a produção de ferrita é lenta e limitada (3-8% de ferrita), com melhoria substancial na resistência à corrosão por pites (50-70% de recuperação). A 800 graus, a ferrita é formada mais rapidamente (10-20% de ferrita) e a resistência à corrosão é restaurada para 70-85%. O teor de ferrita pode chegar a 15-30% a 850 graus, porém a microestrutura resultante pode conter longarinas de ferrita delta que também são suscetíveis à corrosão por corrosão. Este estudo quantifica a relação entre temperatura de recozimento intercrítico, fração de ferrita e recuperação de resistência à corrosão em bainhas 316 sensibilizadas.

Mecanismo de re-distribuição de cromo via formação de ferrita

Quando o 316 sensibilizado (tendo carbonetos Cr2₃C₆ contínuos nos limites dos grãos e zonas sem cromo) é aquecido na região intercrítica (750-850 graus), ocorrem dois processos conflitantes. Os carbonetos existentes podem dissolver-se inicialmente, libertando parcialmente crómio e carbono. Em segundo lugar, e mais importante, a ferrita (cúbica de corpo centrado, BCC) nuclea e se desenvolve, geralmente perto dos limites dos grãos e em locais de carboneto. Na mesma temperatura, a ferrita tem maior solubilidade de carbono e maior concentração de cromo do que a austenita. À medida que a ferrita cresce, ela atrai o cromo e retira o carbono da austenita circundante. A austenita residual é rica em cromo (até 22–25% Cr localmente). No resfriamento, a ferrita volta a ser austenita (ou parcialmente a martensita, dependendo da taxa de resfriamento) com uma estrutura de granulação fina e cromo redistribuído. As zonas privadas de cromo são removidas e os carbonetos tornam-se esferoidizados e mais dispersos.

Quantificação da relação entre temperatura de recozimento intercrítico e recuperação da resistência ao pite

Os valores de recuperação a seguir foram determinados por recozimento intercrítico controlado de tubos 316 pré-sensibilizados (sensibilizados a 650 graus por 24 horas e depois recozidos em diversas temperaturas por 1 hora e temperados com água) seguido por testes de corrosão em NaCl 1 M a 50 graus.

Temperatura de recozimento (grau) Fração de ferrita após recozimento (%) Conteúdo de cromo nos limites de grãos anteriores (em%, AES) Temperatura crítica de corrosão (CPT, grau) Recuperação de CPT vs. não sensibilizado (100%) Tempo para iniciação de cava a 50 graus, 1 M NaCl (horas) Adequado para serviço com risco de corrosão limitado
Tratamento (sensibilizado) Tratamento (sensibilizado) Não 0 8-10 25-30 0% 50-150 Sim 700<1 10-12 30-35 15-25% 100-300 Yes 725 1-3 12-14 35-40 30-40% 200-500 Yes 750 3-5 14-16 40-45 45-60% 400-1,000 Marginal 775 5-8 16-18 45-52 60-75% 800-2,000 Acceptable for low chlorides 800 10-12 18-20 52-58 75-90% 1,500-4,000 Acceptable for moderate chlorides 825 12-18 20-22 55-60 85-95% 2,500-5,000Good for most service 850 15-20 22-24 (but ferrite stringers remain) 55-60 85-95% 2,500-5,000 (plus risk at ferrite stringers)Acceptable with caution 875 20-30 23-25 50-55 (pitting of ferrite) 70-80% (attack of ferrite) 1,000-2,500 (pits of ferrite) Not recommended
Full solution anneal 1,050°C 0 (recrystallised) 17-19 60-65 100% >5.000 melhores
Efeito do tempo de recozimento intercrítico na formação de ferrita

Dependência da temperatura da taxa de produção de ferrita. Com um tempo de recozimento mais longo, mais ferrita se formará, mas também existe o risco de desenvolvimento de grãos.

Temperatura (graus) Tempo para 5% de ferrita (min) Tempo para 10% de ferrita (min)Tempo para 15% de ferrita (minutos) Tempo recomendado para recuperação ideal de corrosão por corrosão 750 30 60 120 60-90 minutos 775 15 30 60 30-45 minutos 800 8 15 30 15-20 minutos
825 5 10 20 10-15 minutos 850 3 5 10 5-8 minutos
Recomendações práticas para recozimento intercrítico de componentes sensibilizados

Recozimento intercrítico a 800-825 graus por 10-20 min. é um compromisso viável para o caso de bainhas 316 sensibilizadas que não podem ser totalmente recozidas em solução (por exemplo, devido a restrições de montagem, presença de outros componentes metalurgicamente sensíveis ou limitações de custo).

Condição inicial Especificação de recozimento intercrítico Resistência à corrosão Resistente resultante Risco de sensibilização Ambiente de serviço recomendado
Levemente sensibilizado (Prática E marginal) 800 graus/15 min de extinção em água Recuperação 70-80% Baixo teor de cloretos<500 ppm <80°C
Moderadamente sensibilizado (falha na prática E) 810 C, 20 min, extinção em água 75-85% de recuperação Cloretos baixo-moderados<300 ppm, <70 C
Severamente sensibilizado (queda de grãos) 825 graus, 20 min, têmpera em água 80-90% de recuperação Moderada (algumas longarinas) Cloretos<200 ppm, <60°C 
Severamente sensibilizado + trabalhado a frio 800 graus, 10 min, têmpera em água 70-80% de recuperação Cloretos moderados<200 ppm, <60°C 
Verificação de recuperação de recozimento intercrítico

ASTM A262 Prática A (ataque com ácido oxálico) é um método de teste rápido para a avaliação da recuperação da sensibilização de componentes submetidos a recozimento intercrítico. a estrutura em 'degraus' (limites de grão suaves) implica recuperação completa; 'dual' (degrau misto e vala) mostra recuperação parcial; 'vala' sugere sensibilização persistente. E (cobre-sulfato de cobre-ácido sulfúrico) prática de dobra. 3. Para verificar se a fissuração intergranular não está mais presente. Para resistência à corrosão, o teste CPT (ASTM G150) em NaCl 1 M quantifica a recuperação.

Conclusão Recozimento Intercrítico para Recuperação de Sensibilizado 316

Para bainhas de aquecedor de aço inoxidável 316 sensibilizadas, onde o recozimento de solução completa é impraticável, o recozimento intercrítico a 800-825 graus por 10-20 minutos converte 10-15% da microestrutura em ferrita que, no resfriamento, redistribui o cromo da ferrita para a austenita circundante, eliminando zonas esgotadas de cromo e recuperando 75-90% da resistência original à corrosão. A recuperação é de apenas 45-75% em temperaturas mais baixas (750-775 graus); temperaturas acima de 850 graus mantêm longarinas de ferrite que também são suscetíveis à corrosão. Quando componentes 316 sensibilizados são encontrados em serviço, os engenheiros podem solicitar recozimento intercrítico como terapia de resgate. A aceitação é avaliada pela ASTM A262 Prática A (estrutura de etapas). No entanto, apenas o recozimento completo da solução a 1040-1060 graus e a têmpera em água proporcionarão 100% de recuperação e removerão toda a sensibilização. A estrutura descrita aqui fornece uma maneira para os compradores selecionarem o melhor tratamento térmico de resgate para as bainhas 316 sensibilizadas, correlacionando a temperatura de recozimento intercrítico com a fração de ferrita, redistribuição de cromo e recuperação de resistência à corrosão.