Welche Details sollten beim Lösungsglühen von Duplex-Stahlrohren beachtet werden?

Die Lösungsglühbehandlung von Duplex-Stahlrohren erfordert die Beachtung von Details wie Temperatur, Haltezeit und Abkühlrate, um eine gleichmäßige Mikrostruktur und Korrosionsbeständigkeit sicherzustellen. Die spezifischen Anforderungen sind wie folgt: 

I. Temperaturkontrolle

Präzise Einstellung des Temperaturbereichs:

Bei herkömmlichen Duplex-Stählen (z. B. S32205) sollte die Temperatur zwischen 1050 und 1100°C kontrolliert werden, während bei Superduplex-Stählen (z. B. S32750) ein Bereich von 1100 bis 1150°C einzuhalten ist. Eine zu niedrige Temperatur kann zur Verbleib von Ausscheidungen (z. B. σ-Phase) führen, während eine zu hohe Temperatur eine Abnahme des Austenitanteils bewirkt und die Leistung beeinträchtigt.

Anforderungen an die Ofentemperaturgleichmäßigkeit:

Die Temperaturdifferenz im Ofen sollte ≤ ±10°C betragen. Es wird empfohlen, Vakuumöfen oder Öfen mit Schutzgasatmosphäre (z. B. Stickstoff) zu verwenden, um die Hochtemperaturoxidation zu vermeiden, die zu Chromverlust an der Oberfläche führt und die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigt. 

II. Steuerung der Haltezeit

Passen Sie die Dauer basierend auf der Wandstärke an:

Die Haltezeit beträgt im Allgemeinen 1-2 Minuten pro mm Wandstärke δ (mm). Beispielsweise sollte bei δ = 10mm die Haltezeit 10-20 Minuten betragen, um eine vollständige Auflösung der Karbide und die Gleichmäßigkeit der Zweiphasenstruktur sicherzustellen.

Vermeiden Sie eine übermäßige Haltezeit:

Das Überschreiten der optimalen Zeit kann zu groben Körnern, verringerter Plastizität und Zähigkeit sowie erhöhtem Energieverbrauch und Oxidationsrisiko führen.

III. Steuerung der Abkühlrate

Schnelles Abkühlen unter die Umwandlungstemperatur:

Kühlen Sie schnell von der Lösungsglühtemperatur unter 400°C (z. B. Wasserkühlung oder Luftkühlung + Zwangsluftkühlung) ab, um die Bildung der 475°C - Sprödigkeitszone (Härtung durch Ferritausscheidung) und der σ - Phase (Cr - Fe - intermetallische Verbindung) zu verhindern. Die Abkühlrate sollte ≥ 50°C/s betragen.

Auswahl des Kühlmediums:

Dünnwandige Rohre (δ ≤ 5mm) können luftgekühlt werden, während dickwandige Rohre (δ > 5mm) unbedingt wassergekühlt werden müssen, um zu vermeiden, dass ungleichmäßige Kühlung zu einer ungleichmäßigen Mikrostruktur oder Spannungskonzentration führt.

IV. Oberflächenschutz und Reinigung

Verhinderung von Oxidation und Entkohlung:

Vor dem Einbringen in den Ofen Oberflächenöl und Zunder entfernen. Hochtemperatur-Antioxidationsmittel können aufgesprüht werden. Wenn ein Luftofen verwendet wird, sollte nach dem Abkühlen eine Säurebeize (z. B. eine Lösung aus 10% Flusssäure + 30% Salpetersäure) durchgeführt werden, um die Oxidschicht zu entfernen und die Passivschicht wiederherzustellen.

Vermeidung von Restkontamination:

Werkzeuge, die mit dem Rohrmaterial in Kontakt kommen, sollten aus Edelstahl oder Keramik hergestellt sein, um eine Eisenionen-Kontamination zu vermeiden (z. B. lokale Korrosion durch Eisenspäne-Rückstände). 

V. Spannungs- und Verformungssteuerung

Optimierung der Beladungsmethode:

Die Rohre sollten vertikal aufgehängt oder horizontal auf hitzebeständigen Stützen platziert werden, um Stapeln und Quetschen zu vermeiden. Dies verhindert ovale Verformungen aufgrund des Eigengewichts bei hohen Temperaturen. Der Abstand zwischen den Stützen sollte nicht mehr als 1,5 Meter betragen.

Spannungsarmglühen nach dem Abkühlen:

Für Präzisionsrohrfittings kann nach der Lösungsglühung eine Niedertemperaturglühung bei 200 - 300 °C durchgeführt werden, um die Abkühlspannungen zu beseitigen und Verformungen zu vermeiden, die durch die Spannungsfreisetzung während der nachfolgenden Verarbeitung verursacht werden. 

VI. Leistungstest und -verifikation

Prüfung der Gefügestruktur:

An zufällig ausgewählten Proben wird der Anteil der Austenit- und Ferritphasen untersucht (Zielwert 45 % - 55 %), wobei keine restlichen Ausscheidungen vorhanden sein dürfen und die Korngröße zwischen 5 - 8 (ASTM-Norm) liegen sollte.

Härtetest:

Die Härte nach der Lösungsglühung sollte ≤ HB290 sein. Wenn dieser Wert überschritten wird, sollte die Temperatur oder die Haltezeit neu eingestellt werden, um eine erhöhte Neigung zur Kaltverfestigung zu vermeiden. 

Eine strenge Kontrolle der obigen Details kann sicherstellen, dass das Duplex-Stahlrohr nach der Lösungsglühung eine einheitliche Zweiphasenstruktur erhält, wodurch seine Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit verbessert werden.