Les traitements thermiques de l'échangeur de chaleur en acier inoxydable U

Lorsqu'on parle du traitement thermique des tubes austénitiques en acier inoxydable en forme de U, la plupart des gens pensent que ce n'est pas nécessaire en raison de la sensibilisation et de la température élevée du traitement en solution, il est facile de provoquer une déformation du tuyau. En fait, le traitement thermique de l'acier inoxydable austénitique est inévitable, le traitement thermique ne peut pas modifier la structure des tubes en acier inoxydable, mais peut modifier l'aptitude au traitement.

Par exemple, en raison de sa faible teneur en carbone, 304 Le tube d'échange thermique en acier inoxydable est difficile lors de la normalisation pour que la rugosité de la surface de la fraise de façonnage des engrenages réponde aux exigences et réduise la durée de vie de l'outil. La martensite à faible teneur en carbone et la structure du câble en fer obtenue après une trempe incomplète peuvent améliorer considérablement la dureté et la rugosité de la surface, et la durée de vie du tuyau peut également être augmentée de 3 à 4 fois. De plus, la partie de cintrage du tube d'échange thermique en forme de U a un petit rayon de courbure et un phénomène d'écrouissage évident, un traitement thermique est nécessaire et, comparé à l'ensemble de l'équipement de traitement thermique, le traitement thermique de la solution de tuyau en acier inoxydable austénitique, la passivation par décapage est beaucoup plus simple. Dans cet article, une série de tests ont été effectués sur des tubes en forme de U avec différentes spécifications, rayons de courbure et conditions de traitement thermique, et la nécessité d'un traitement thermique pour les tubes en forme de U en acier inoxydable austénitique a été analysée.

 

Matériel expérimental :

304 tube en U en acier inoxydable

Taille : 19*2 mm, rayon de courbure : 40, 15, 190, 265, 340 mm

Taille : 25*2,5 mm Rayon de courbure : 40, 115, 190, 265, 340, mm

Traitement thermique : non traité, traitement en solution sous-solide, traitement en solution solide

 

Test de dureté

La section de courbure du tube d'échange thermique en forme de U sans traitement thermique ni traitement par solution sous-solide : avec la diminution du rayon de courbure, la valeur de dureté augmente. La valeur de dureté du tube d'échange thermique après traitement en solution (par rapport à celle avant pliage) ne présente aucun changement évident. Cela indique que l'effet d'écrouissage de l'acier inoxydable austénitique est évident et qu'avec l'augmentation de la déformation, la tendance à l'écrouissage augmente.

 

Inspection microscopique

Pour la section de pliage en forme de U avec un rayon de courbure de 40 mm : il y a beaucoup de martensite et de lignes de glissement dans la microstructure sans traitement thermique, et la forme équiaxiale de l'austénite dans la microstructure a complètement disparu (trop de martensite rendrait l'acier fragile). La majeure partie de la martensite présente dans les tissus traités avec la solution sous-solide a été transformée, mais une petite quantité de martensite existe encore.

Après traitement en solution, les grains d'austénite étaient équiaxes et aucune martensite n'a été trouvée. Les bandes glissantes et la martensite existaient également dans la microstructure non chauffée des tubes en forme de U avec un rayon de courbure R de 115, 190, 265 et 340 mm après cintrage, mais leur teneur diminuait progressivement avec l'augmentation du rayon de courbure. Lorsque le rayon de courbure R du tube en U est supérieur ou égal à 265mm, l'effet sur la microstructure avant et après traitement thermique n'est pas significatif. Lorsque le rayon de courbure R est inférieur à 265 mm, il y a de la martensite dans la microstructure des tubes en forme de U non chauffés, et la teneur en martensite diminue avec l'augmentation de la température du traitement thermique (traitement en solution sous-solide et traitement en solution solide).

 

Essai de corrosion intergranulaire

Par examen microscopique, il a été constaté que la présence de martensite n’affectait pas la corrosion intergranulaire. Bien qu'il y ait une grande quantité de martensite dans la microstructure absolutisée, il n'y a pas de tendance à la corrosion intergranulaire ainsi qu'à la distribution de martensite. Certains joints de grains se sont élargis avant et après le traitement en solution, et la distribution des joints de grains élargis était indépendante de la distribution de la martensite. Sur la base d'un examen microscopique après le test de corrosion, le test de flexion a été effectué pour des tubes en forme de U dans différents états conformément à la norme de test. Aucune fissure de corrosion intergranulaire n’a été constatée dans les tubes après pliage à 180°.

 

Température de traitement de la solution

L'effet du traitement de la solution est affecté par la basse température de la solution et les résultats de microstructure et de dureté ne peuvent pas être obtenus. Si la température est légèrement plus élevée, des défauts tels qu'une concavité ou une fissure peuvent apparaître à l'intérieur du segment en forme de U.

 

D'après l'expérience, on sait que lors de la transformation martensitique de l'acier inoxydable après traitement à froid, l'influence de la résistance à la corrosion est bien supérieure à la contrainte. Lorsque le rayon de courbure du tube en forme de U est inférieur à 115 mm, la microstructure du tube en forme de U avant et après le traitement en solution est significativement différente. Pour ce segment de coude de tuyau en forme de U à petit rayon, un traitement en solution solide doit être effectué après le formage à froid. S'il n'y a aucune exigence d'une résistance à la corrosion intergranulaire plus élevée, il est recommandé que la section de courbure en forme de U avec un rayon de courbure inférieur ou égal à 265 mm soit traitée avec un traitement en solution (remarque pour éliminer les contraintes résiduelles). Pour les tubes d'échange thermique en forme de U à grand rayon de courbure, la section de courbure ne peut pas être traitée avec une solution, sauf pour les environnements sensibles à la corrosion sous contrainte. Étant donné que la résistance aux fluides du tuyau de petit diamètre est grande, il est peu pratique de nettoyer et de bloquer facilement la structure, et la résistance aux fluides du tuyau en acier inoxydable de grand diamètre n'est pas aussi grande que le petit diamètre du tuyau, facile à nettoyer, plus utilisée pour les fluides visqueux ou liquide sale.

 

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