Pengelasan adalah proses pembentukan penting untuk merakit 316 tabung pemanas baja tahan karat menjadi berbagai perangkat pemanas industri. Selama pengelasan-suhu tinggi, lapisan las dan zona yang terkena dampak panas-yang berdekatan akan mengalami pemanasan yang cepat dan pendinginan yang tidak merata. Ketika suhu tetap berada dalam kisaran sensitisasi 450 derajat hingga 850 derajat untuk jangka waktu tertentu, kromium karbida mengendap terus menerus di sepanjang batas butir material. Fenomena ini menyebabkan penipisan kromium lokal pada batas butir, yang merusak kontinuitas lapisan pasif permukaan. Setelah terkena media korosif yang mengandung klorida-yang bersifat asam atau lembab, batas butir yang kekurangan kromium-akan menjadi saluran korosi yang lebih disukai, sehingga mengakibatkan korosi antar butir yang menyebar ke dalam sepanjang batas butir. Korosi tersembunyi tersebut tidak dapat dideteksi dengan pemeriksaan penampilan konvensional dan pada akhirnya akan menyebabkan retaknya tabung dan kebocoran penetrasi. Banyak produsen mengabaikan risiko sensitisasi pengelasan dan mengadopsi metode pengelasan dan pendinginan acak, yang sering menyebabkan kegagalan dini pada tabung pemanas yang dilas. Oleh karena itu, kontrol parameter pengelasan yang terstandarisasi dan perlakuan panas pasca pengelasan yang wajar diperlukan untuk menahan korosi antar butir dan mempertahankan kinerja anti korosi yang melekat pada tabung pemanas baja tahan karat 316.
Akar penyebab korosi intergranular terletak pada pengendapan kromium karbida yang disebabkan oleh siklus termal pengelasan. Selama pengelasan, bahan dasar di dekat lasan dipanaskan hingga suhu tinggi di atas 1000 derajat, kromium larut sepenuhnya dalam matriks austenit untuk membentuk larutan padat yang seragam. Jika laju pendinginan setelah pengelasan terlalu lambat, material akan tetap berada di zona suhu sensitisasi untuk waktu yang lama. Atom karbon berlebih bergabung dengan kromium membentuk kromium karbida dan mengendap pada batas butir, yang memakan unsur kromium di dekat batas butir. Akibatnya, kandungan kromium pada batas butir terlalu rendah untuk membentuk film pasif yang padat. Dalam lingkungan korosif, sel mikro galvanik terbentuk di antara batas butir dan bagian dalam butir, memicu pelarutan anodik terus menerus di sepanjang batas butir dan menyebabkan kerusakan korosi intergranular yang ireversibel.
Studi ini merangkum tiga cara teknis yang efektif untuk menghindari-korosi intergranular yang disebabkan oleh pengelasan: parameter proses pengelasan yang dioptimalkan, pendinginan paksa yang cepat, dan perlakuan panas solusi pasca-pengelasan yang ditargetkan. Pertama, parameter pengelasan masukan panas rendah diadopsi untuk mempersingkat waktu tinggal zona yang terkena dampak panas dalam kisaran suhu sensitisasi. Arus kecil, waktu pengelasan pendek, dan manik las sempit digunakan untuk mengurangi rentang pengaruh termal keseluruhan. Pengelasan tersegmentasi intermiten menggantikan pengelasan jarak jauh-terus menerus untuk menghindari konsentrasi panas kumulatif, yang secara efektif membatasi pengendapan kromium karbida pada batas butir. Sementara itu, pelindung gas argon diterapkan pada sisi dalam dan luar las untuk mencegah oksidasi-suhu tinggi dan karburisasi permukaan logam las.
Kedua, tindakan pendinginan cepat paksa diterapkan segera setelah pengelasan. Udara bersih terkompresi atau air pendingin yang bersirkulasi digunakan untuk mendinginkan area las dan-yang terkena dampak panas dengan cepat, sehingga material melewati kisaran suhu sensitisasi 450 derajat –850 derajat dalam waktu sesingkat-singkatnya. Metode ini menghambat pengendapan kromium karbida dari sudut pandang reaksi kinetik, yang merupakan tindakan anti-sensitisasi yang paling ekonomis dan nyaman, cocok untuk pemrosesan batch tabung pemanas di lokasi. Namun, pendinginan cepat yang berlebihan harus dihindari untuk mencegah tegangan termal sisa pengelasan dan cacat retak dingin.
Ketiga, perlakuan panas anil larutan diadopsi untuk tabung pemanas yang diterapkan dalam kondisi kerja korosif yang parah. Komponen yang dilas dipanaskan hingga 1050 derajat –1100 derajat dan dijaga tetap hangat selama waktu tertentu untuk melarutkan sepenuhnya kromium karbida yang diendapkan kembali ke matriks austenit, kemudian dipadamkan dengan cepat hingga suhu kamar. Proses ini mengembalikan keseragaman distribusi elemen kromium di dalam material dan sepenuhnya menghilangkan struktur batas butir kromium-yang habis, sehingga secara mendasar mengatasi bahaya tersembunyi dari korosi antargranular.
Hasil pengamatan metalografi dan uji korosi antar butir menunjukkan bahwa tabung pemanas dengan pengelasan masukan panas rendah dan pendinginan paksa tidak memiliki pengendapan kromium karbida pada batas butir setelah pengelasan, dan lulus standar pemeriksaan korosi antar butir. Sebaliknya, sampel dengan masukan panas tinggi dan pendinginan lambat alami menunjukkan korosi batas butir yang jelas setelah pengujian korosi yang dipercepat. Data aplikasi lapangan menunjukkan bahwa pengelasan standar dan kontrol perlakuan panas mengurangi tingkat kegagalan korosi antar butir pada tabung pemanas yang dilas hingga lebih dari 75%. Kesimpulannya, mengontrol masukan panas pengelasan, mempercepat pendinginan pasca-pengelasan, dan melakukan perlakuan panas larutan bila diperlukan dapat secara efektif mencegah korosi antar butir pada tabung pemanas baja tahan karat 316. Spesifikasi proses ini menghilangkan-cacat sensitisasi material yang disebabkan oleh pengelasan, memastikan keseragaman struktural dan stabilitas anti-korosi pada bagian yang dilas, dan memberikan jaminan teknis yang dapat diandalkan untuk-pengoperasian peralatan pemanas las industri yang aman dalam jangka panjang.
