Panoramica
La fessurazione intergranulare è una fessurazione che si propaga principalmente lungo i bordi dei grani. Nei componenti delle tubazioni in acciaio inossidabile, può essere associato a sensibilizzazione, servizio corrosivo, cicli termici di saldatura, trattamento termico inadeguato, stress o una combinazione di questi fattori. Il termine non deve essere utilizzato come diagnosi completa di guasto senza metallografia, cronologia degli interventi, verifica dei materiali e analisi delle fratture.
Gli acciai inossidabili austenitici possono sensibilizzarsi quando l'esposizione termica consente la formazione di carburi ricchi di cromo ai bordi dei grani e crea regioni impoverite di cromo nelle vicinanze. Se ciò produce danni sul campo dipende dal tipo di lega, dal contenuto di carbonio, dalla stabilizzazione, dall'apporto di calore, dal tempo trascorso alla temperatura, dal raffreddamento, dallo stress e dall'ambiente di processo.
Perché è importante per i componenti delle tubazioni
L'attacco ai bordi dei grani può essere difficile da rilevare durante la normale ispezione dimensionale. Un raccordo, una flangia o una saldatura possono superare i test di pressione e successivamente degradarsi in un ambiente corrosivo. Il rischio è importante in prossimità di zone di saldatura interessate dal calore, pezzi fusi riparati, componenti trattati termicamente in modo improprio e parti esposte a temperature elevate prolungate.
La corrosione intergranulare, la fessurazione da tensocorrosione intergranulare, la fessurazione a caldo e la fessurazione da solidificazione sono meccanismi diversi. Trattarli come lo stesso problema può portare a un’azione correttiva sbagliata. Ad esempio, la riduzione dello stress residuo non corregge la chimica inadeguata e la solubilizzazione non rimuove tutti i meccanismi di cracking legati al servizio.
Gli acquirenti dovrebbero controllare le condizioni del materiale, la procedura di saldatura, la storia termica, il trattamento superficiale e i test di corrosione richiesti quando il servizio è sensibile al degrado dei bordi dei grani.
Metodi, parametri o processo
Un'indagine affidabile combina registrazioni dei materiali, dati di servizio, esami non distruttivi e analisi di laboratorio.
| Zona di valutazione | Cosa esaminare | Prove utili |
|---|---|---|
| Identità materiale | Grado, livello di carbonio, condizione stabilizzata o a basso contenuto di carbonio | MTC, PMI, numero di colata, specifiche originali |
| Storia termica | Saldatura, riparazione, formatura, trattamento termico, esposizione di servizio | WPS, registri del forno, mappe di riparazione, cronologia operativa |
| Posizione del danno | Saldatura di metallo, HAZ, metallo di base, riparazione di fusioni, superficie | Mappa visiva, risultati PT, piano di sezionamento |
| Microstruttura | Attacco al bordo grano, fasi, percorso della fessura | Metallografia e opportune prove di laboratorio |
| Ambiente | Temperatura, cloruri, acidi, specie solforate, umidità | Analisi del processo e storia sconvolta |
| Stato di stress | Stress residuo, applicato, ciclico o termico | Revisione del progetto e orientamento della frattura |
| Accettazione | Requisiti di corrosione specifici del progetto o del materiale | Ordine di acquisto e standard di prova approvato |
Lista di controllo dei fornitori e delle ispezioni
- Confermare l'esatto grado di acciaio inossidabile e le condizioni di trattamento termico fornite.
- Verificare se le specifiche del servizio richiedevano qualità a basso contenuto di carbonio o stabilizzate.
- Controllare l'apporto termico di saldatura, la temperatura di interpass e la frequenza di riparazione attraverso una procedura qualificata.
- Previene la contaminazione dell'acciaio al carbonio durante il taglio, la rettifica, la formatura e la sabbiatura.
- Mantenere le tabelle del forno e i registri del trattamento della soluzione tracciabili fino al lotto del prodotto quando viene ordinato il trattamento.
- Utilizzare metodi di esame della superficie adatti alle crepe aperte, ma non fare affidamento solo sulla PT per l'identificazione della causa principale.
- Definire nell'ordine di acquisto eventuali prove di corrosione intergranulare e criteri di accettazione.
- Esaminare la durezza imprevista, lo scolorimento, le incrostazioni di ossido o le zone di riparazione ripetute.
- Conservare campioni rappresentativi prima di eliminare eventuali danni sospetti.
- Utilizzare un laboratorio metallurgico qualificato per la diagnosi dei guasti.
Applicazione a raccordi per tubi, valvole e flange
Gomiti, raccordi a T, riduttori e flange con collo di saldatura in acciaio inossidabile possono essere soggetti a cicli termici di sensibilizzazione durante la formatura, la saldatura, la riparazione o un trattamento termico non corretto. I corpi delle valvole fusi possono contenere saldature di riparazione e storie termiche complesse. I tubi rivestiti e le sovrapposizioni di saldatura introducono diluizione e molteplici zone interessate dal calore che necessitano anch'esse di controllo.
Laddove è richiesta la solubilizzazione, il fornitore deve dimostrare un ciclo e un metodo di raffreddamento adeguati al grado. Il trattamento termico sul campo localizzato non è automaticamente equivalente al trattamento con soluzione completa. La pulizia e la passivazione della superficie possono migliorare le condizioni della superficie ma non invertire una microstruttura sfusa inadeguata.
Domande frequenti
La corrosione intergranulare è uguale alla fessurazione intergranulare?
No. La corrosione può attaccare preferenzialmente i bordi dei grani senza che si crei una fessura meccanica. La fessurazione richiede ulteriori condizioni di stress e danno.
L’ispezione visiva può identificare la sensibilizzazione?
Di solito non da solo. Potrebbero essere necessari la storia del materiale, test di corrosione, metallografia o altri metodi qualificati.
L'utilizzo di 304L o 316L elimina il rischio?
I gradi a basso contenuto di carbonio riducono il rischio di sensibilizzazione durante molte operazioni di saldatura, ma non eliminano tutti i meccanismi termici, di corrosione o di fessurazione.
Il decapaggio può riparare i danni intergranulari?
Il decapaggio rimuove le incrostazioni e la contaminazione superficiale. Non ripristina le regioni ai bordi del grano impoverite di cromo né ripara le crepe.
Ogni raccordo inossidabile dovrebbe essere sottoposto a un test di corrosione intergranulare?
No. I test dovrebbero essere richiesti quando lo richiedono le specifiche del materiale, il servizio, lo standard di progetto o l'ordine di acquisto.
Passaggi successivi
Per un servizio delicato, definire qualità, trattamento termico, limiti di saldatura, test di corrosione, condizioni superficiali e documentazione prima di ordinare. In caso di guasto, conservare i campioni e raccogliere la storia termica e operativa completa.
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