二重鋼のシームレスパイプ形成プロセスは、熱交換器の腐食の問題をどのように解決しますか？

熱交換器の分野では、伝統的な溶接された二重鋼管パイプは、熱罹患地（HAZ）によって引き起こされる顆粒間腐食によって長い間悩まされてきました。この現象の本質は、溶接中の局所的な高温（1000-1350）が二重鋼に炭素と窒素要素の拡散を引き起こし、オーステナイト相とフェライト相の間の界面でクロム毒ゾーン（CR含有量<12％）を形成することです。二重鋼の熱交換器シームレスパイプは、熱い押し出しと遠心鋳造プロセスの革新を通じて形成される材料の源からこの隠された危険を排除し、腐食条件下での機器の長期運用のための新しいパラダイムを提供します。

製造の中核 二重スチールシームレスパイプ 温度と応力場の正確な制御にあります。ホット押出プロセスでは、ビレットは850-1150°の範囲で特別なダイ（変形速度0.1-10mm/s）を通過し、動的再結晶（DRX）の作用下で均一な等軸結晶（粒子サイズ8-15μm）を形成します。このプロセス中、材料の内脱臼密度は10¹²/m²と同じです。これは、オーステナイト/フェライト相境界の移動の原動力を提供し、45：55±3％のデュアルフェーズ比を安定化します。溶接プロセスと比較して、高温押出プロセスに局所的な過熱ゾーンはなく、クロムの拡散係数は2桁減少します。

遠心鋳造技術は、遠心力場（100-200g）を介した溶融金属の方向性の固化を実現します。鋳造温度1450°では、デュアルフェーズ鋼の溶融物は回転銅型（速度800-1200rpm）に円柱状構造を形成し、その主要な樹状突起間隔（PDA）は30μm以内に制御されます。主要なプロセスパラメーターには、スーパークーリング制御（ΔT= 15-25K）およびカビの冷却速度（> 100°/s）が含まれ、フェライト相が金型壁に優先的に核形成され、オーステナイト相が固化の終わりに均一に沈殿するようにします。

シームレスなパイプ形成プロセス中に形成されたラメラデュアルフェーズ構造（0.5〜2μm）は、独自の腐食保護メカニズムを備えています。 cl⁻を含む培地では、オーステナイト（γ相）は電気化学的不活性相としてのパッシブ化フィルムの骨格を構成し、フェライト（α相）はアノードとして優先的に溶解しますが、2つの境界の間の界面の境界でのCR要素濃度勾配（Δ[CR] = 3-5WT％）が溶解します。 XPS分析は、この動的バランスが4-6nmで表面Cr₂o₃フィルムの厚さを維持し、腐食性媒体の浸透を効果的にブロックすることを示しています。

熱サイクル中、シームレスパイプの二重相構造は、優れた位相変換の靭性を示します。温度がMSポイント（約-40）を上回ると、オーステナイトの一部はマルテンサイト相変換（ε→α '）を受け、体積は約3％拡大します。この可逆相変換（ΔV= 0.02）は、熱応力を吸収し、疲労亀裂の開始を阻害する可能性があります。実験では、2000回-40℃→350の熱衝撃の後、シームレスパイプの表面粗さRAは0.12μmのみ増加することが示されていますが、溶接パイプはハズの腹部のために明らかなマイクロクラックを持っています。

電気化学インピーダンス分光法（EIS）分析により、3.5WT％NaCl溶液中のシームレスパイプの偏光抵抗（RP）は1.2×10⁶Ω・cm²に達しました。臨界ピッティング温度（CPT）テストでは、シームレスなパイプは4mol/lfecl₃溶液で85°Cにパッシブのままでしたが、溶接パイプは65°Cで安定した孔食を示しました。これは、シームレスな構造によるHAZの感作ゾーンの除去によるものです（炭化物沈殿ゾーンの幅は20〜50μmの溶接パイプから0に減少します）。

応力腐食亀裂（SCC）実験では、4点曲げ方を使用して、降伏強度の80％の引張応力を適用しました。 3000hの沸騰mgcl₂溶液に浸漬した後、シームレスパイプの亀裂成長速度はDA/dt = 5×10〜¹mm/sでした。これは、溶接パイプのそれよりも2桁低かったです。顕微鏡メカニズムは、シームレスパイプの均一な二重相構造が水素トラップ密度（脱臼、相境界）を3回増加させ、拡散した水素原子を効果的に捕獲することです。

現在の研究では、ナノスケールの位相境界工学に焦点を当てています。NBおよびTI要素の微量量（0.1-0.3WT％）を追加することにより、MC型炭化物（サイズ5-20NM）がデュアルフェーズ界面で形成され、水素トラップ効果をさらに強化します。勾配構造のシームレスなパイプ（侵食抵抗のためのオーステナイトが豊富な外壁、腐食抵抗のためのフェライトが豊富な内壁）を開発し、電磁攪拌を介して凝固プロセスを制御することにより組成勾配を実現します。