Kif il-Profil ta' Stress Residwu mill-Iddrittar tat-Tubi ta' 316 Sheaths ta' Stainless Steel Heater Ibiddel il-Livell għal Klorur Stress Korrużjoni Cracking

Sors mhux intenzjonat: Stress tal-wiċċ tat-tensjoni mill-proċess ta 'l-iddrittar.

L-iddrittar tar-rombli huwa ta 'spiss l-aħħar pass fil-proċess tal-manifattura għal tubi ta' tisħin elettriku miksi bl-istainless steel 316 qabel ma jinqatgħu għat-tul u jitgħawġu. Din il-proċedura tneħħi l-kurvatura mit-tubu kif-miġbud (jew kif-ittemprat) billi tgħaddi minn rombli offset, u tintroduċi profil ta' stress residwu kkumplikat fuq il-wiċċ tat-tubu . Stress residwi tat-tensjoni ta' 50-200 MPa huma introdotti fil-50-150 µm ta' barra tal-ħajt tal-għant fin-naħa tat-tensjoni ta' kull punt ta' kuntatt tar-romblu li jillixxa. Dawn l-istress tensili residwu jżidu l-istress taċ-ċrieki applikati permezz ta 'espansjoni termali u pressjoni interna f'ambjenti li fihom il-klorur f'temperatura elevata ('il fuq minn 60 grad) biex jinduċu qsim tal-korrużjoni tal-istress (SCC) f'tensjonijiet li jkunu sikuri għal materjal li jtaffu l-istress. Dan id-dokument jevalwa l-korrelazzjoni bejn l-istress residwu minħabba l-iddrittar, il-livell tal-klorur u l-ħin tal-bidu tal-SCC, u jipprovdi limiti ta 'speċifikazzjoni għat-tnaqqis tal-istress wara l-iddrittar f'servizz korrużiv.

Mekkaniżmu tal-istress tal-wiċċ li jinduċi l-iddrittar

It-tubi ta 'l-azzar li ma jsaddadx huma ddritati bir-romblu billi jgħaddu bejn serje ta' rombli offset li jiddeformaw plastikament it-tubu f'direzzjonijiet alternattivi. It-tensjonijiet tat-tensjoni fil-fibri ta 'barra tat-tubu ġeneralment ivarjaw minn 0.5 % sa 2.0 % skont il-kurvatura tal-bidu u l-offset tar-romblu tal-iddrittar. Strain tal-plastik tensili imposta ta '0.5 % f'istainless steel 316 ittemprat, li għandu saħħa ta' rendiment ta 'madwar 205 MPa, jikkorrispondi għal stress residwu ta' 150-200 MPa (75-100 % ta 'saħħa ta' rendiment). Id-distribuzzjoni tal-istress residwu hija pjuttost lokalizzata: l-akbar tensjonijiet jidhru f'saff tal-wiċċ irqiq (20-100 µm fond) minħabba li d-deformazzjoni tal-iddrittar hija l-aktar elastika fil-qalba tat-tubu u plastik biss fil-wiċċ. Xquq jinnukleaw fil-wiċċ u jikbru fil-qasam tal-istress residwu tal-massa. Dan is-saff irqiq enfasizzat ħafna huwa perfett għall-bidu ta 'SCC. Normalment, id-direzzjoni tal-istress residwu hija assjali (tul it-tul tat-tubu) fuq l-uċuħ tat-tubu f'kuntatt mar-rombli, bl-istress ċirkonferenzjali jkun fit-truf tal-kuntatt tar-romblu. L-istress residwu assjali huma speċjalment problematiċi għal għant tal-heater minħabba li huma fl-istess direzzjoni bħall-istress taċ-ċrieki ikkawżat mill-pressjoni interna, iż-żewġ tensjonijiet jammontaw għal stress tensili nett li jaċċellera l-iżvilupp tal-ksur.

Tnaqqis kwantifikat tal-limitu SCC minħabba tensjonijiet ta' drittar

Testijiet sistematiċi ta' tubi 316 f'klorur tal-manjeżju jagħli (154 grad , test SCC standardizzat) juru li tubi ddritati mingħajr ħelsien mill-istress ta' wara -iddrittar ifalli f'20-50 siegħa taħt stress applikat ta' 200 MPa. L-istess tubi fil-kundizzjoni meħlusa mill-istress (stress residwu taħt 30 MPa) jgħix aktar minn 500 siegħa. F'ċirkostanzi ta 'servizz applikabbli għal heaters ta' immersjoni - 90 ilma grad b'1,000 ppm klorur - ir-riżultat huwa għantijiet daqshekk sinifikanti. 316 bi stress imtaffi jirreżistu 1,000 ppm klorur għal 5-8 snin mingħajr SCC. għantijiet iddrittati bi razez tal-wiċċ residwu aktar minn 150 MPa se jiġġeneraw ksur SCC fi żmien 12-24 xahar fl-istess livell ta 'klorur. għantijiet taħt eżenzjoni stress se jdumu għal dejjem f'500 ppm klorur. għantijiet iddrittati se jitfarrku fi 3-5 snin. Il-kombinazzjoni ta 'limitu kruċjali għall-bidu ta' SCC mingħajr l-applikazzjoni ta 'forzi ta' drittar hija 60 grad u 300 ppm klorur. Fuq 80 grad, il-kombinazzjoni ta 'kwalunkwe konċentrazzjoni ta' klorur 'il fuq minn 200 ppm b'tensjonijiet residwi ta' drittar li jaqbżu l-100 MPa fl-aħħar mill-aħħar twassal għal SCC. It-tabella hawn taħt turi l-ħin għall-bidu tal-SCC bħala funzjoni tat-tensjoni tal-wiċċ residwa, il-konċentrazzjoni tal-klorur u t-temperatura.

Stress Residwu tal-wiċċ mill-iddrittar (MPa) Konċentrazzjoni tal-klorur (ppm) Temperatura tal-kisja (grad) Ħin għall-SCC Inizjazzjoni tal-qasma (sigħat ta' tħaddim) Ħin għall-Perforazzjoni (ħajt ta' 1.5 mm) Azzjoni Rakkomandata<30 (stress relieved) 1000 90 >70,000 (>8 years) >80,000 Aċċettabbli<30 (stress relieved) 2000 80 >50,000 >60,000Aċċettabbli b'monitoraġġ 50-100 (iddrittar ħafif) 500 90 20,000-30,000 (2.5-3.5 snin) 25,000-40,000 Marġinali; ħelsien mill-istress rakkomandat
50-100 (iddrittar ħafif) 1000 80 15,000-20,000 (1.7-2.3 snin) 18,000-25,000 Mhux irrakkomandat għal użu kontinwu 100-150 (iddrittar moderat) 300 90 10,000-15,000 (1,000-15,000, 7,000-15,000 (1,00,15,000) (1,00,100,01,000,000,000) Mhux aċċettabbli 'l fuq minn 80 grad 100-150 (iddrittar moderat) 500 80 8,000-12,000 (0.9-1.4 snin) 10,000-15,000 Mhux aċċettabbli
150-200 (iddrittar sever) 200 90 3,000-6,000 (4-8 xhur) 4,000-8,000 Inaċċettabbli għal kwalunkwe klorur
150-200 (Iddrittar sever) 500 70 5,000-10,000 (7-14-il xahar) 6,000-12,000 Ibdel b'tubu li jtaffu l-istress
Sejbien u Eżenzjoni ta 'Stress Residwu ta' Straightening

Ix-xerrejja li jispeċifikaw 316-il heater magħluq għall-użu tal-klorur għandhom tliet modi biex jiċċekkjaw l-istatus ta 'stress residwu mill-iddrittar. L-ewwel hija l-prattika standard ASTM G38 għall-produzzjoni ta 'kampjuni tal-liwja U-. Porzjon mit-tubi kif-riċevuti jitgħawweġ 180o fuq mandrin u mgħaddas fi klorur tal-manjeżju jagħli. Jekk seħħ qsim fi żmien 100 siegħa, it-tensjoni residwa mill-iddrittar kienet biżżejjed biex tikkawża SCC mingħajr stress applikat. It-tieni teknika hija d-detezzjoni ta' diffrazzjoni tar-raġġi X (XRD) ta' stress residwu fuq il-wiċċ tat-tubu. Valuri 'l fuq minn 100 MPa jissuġġerixxu li t-tnaqqis tal-istress wara l-iddrittar huwa rakkomandat. It-tielet u l-aktar metodu faċli huwa l-hekk-imsejjaħ "test tal-ferroxyl" (inċiżjoni tas-sulphate tar-ram-sulphuric acid) li juri żoni ta' stress residwu sinifikanti bħala mudelli ta' inċiżjoni aktar skuri. Razez residwi taħt it-30 MPa għall-ħiters maħsuba għal servizz 'il fuq minn 70 grad b'kloruri 'l fuq minn 200 ppm jinkisbu permezz ta' ttemprar ta' ħelsien mill-istress ta' wara-iddrittar f'400-500 grad għal 1-2 sigħat. It-ttemprar tas-soluzzjoni sħiħa (1040 grad) ineħħi għal kollox it-tensjonijiet residwi iżda jista 'jikkawża distorsjoni tat-tubi u ġeneralment huwa speċifikat biss għal applikazzjonijiet kritiċi. Ix-xerrejja jistgħu jeħtieġu verifika tal-ħelsien mill-istress imwettqa mill-fornitur tat-tubi wara l-iddrittar, (jew li l-iddrittar ma jsirx fuq tubi ittemprat) li jipprovdi assigurazzjoni ta 'kwalità infurzabbli.

Identifikazzjoni fil-qasam ta 'SCC minn residwi ta' drittar

Il-kawża tar-residwi tal-iddrittar hija distinta mill-forma tax-xquq meta heater jonqos mill-SCC. Xquq normalment joriġinaw f'sezzjonijiet dritti tal-għant, mhux f'liwjiet jew weldjaturi, minn tensjonijiet maħluqa mill-iddrittar. Huma komunement lonġitudinali (jiġifieri paralleli mal-assi tat-tubu) u jistgħu jseħħu f'numru ta 'linji paralleli separati b'5-15 mm, li jikkorrispondu għall-mudell tal-kuntatt tar-romblu. Il-ksur huma transgranulari (li jaqsmu l-konfini tal-qamħ) għal 316 f'ambjenti ta 'klorur 'il fuq minn 80 C taħt ingrandiment b'fergħat tipiċi SCC. Il-wiċċ tal-ksur mhuwiex duttili ħafna. Jekk il-heater fallut huwa minn lott mhux stress imtaffi wara l-iddrittar, u ċ-ċirkostanzi tas-servizz jinkludu kloruri 'l fuq minn 300 ppm f'temperaturi 'l fuq minn 70 grad, il-kawża fundamentali hija probabbilment ċertament stress residwu ġġenerat mill-iddrittar. Il-ħiters kollha li jifdal għandhom jitneħħew mis-servizz jew jiġu modifikati bi trattament ta' ħelsien mill-istress fejn ikun possibbli għal stallazzjonijiet bħal dawn.

Konklużjonijiet: Definizzjoni ta 'Kontroll ta' Stress Residwu għas-Servizz tal-Klorur

Il-profil tal-istress residwu introdott f'tubi tal-istainless steel 316 wara l-iddrittar tar-rombli huwa varjabbli moħbi li jista 'jnaqqas il-limitu tal-klorur SCC b'fattur ta' 3 sa 5. Ambjenti ta 'klorur sħun se jqassmu tubu b'tensjonijiet residwi tal-wiċċ 'il fuq minn 100 MPa f'1-sentejn taħt settings meta l-istress itaffu 5-tubi jdumu. Għal kwalunkwe servizz li jinvolvi kloruri 'l fuq minn 200 ppm u temperaturi 'l fuq minn 70 grad, inġiniera li jispeċifikaw 316 heaters miksi għandhom jeħtieġu wieħed minn dawn li ġejjin: eżenzjoni mill-istress ta' wara l-iddrittar (400-500 grad għal 1-2 sigħat), jew ċertifikazzjoni li t-tubi kienu ddritati fil-kondizzjoni kompletament ittemprat stabbiliti b'rombli biex jimminimizzaw stresss offset residwali. Il-qafas propost jista 'jintuża biex jipprevjeni fallimenti bikrija ta' qsim, li huma komunement attribwiti għal "kwalità tal-materjal", iżda huma, fil-fatt, minħabba stress residwu mhux ġestit assoċjat mal-iddrittar tat-tubi, billi jirrelata l-proċess tal-iddrittar ma 'ħinijiet ta' bidu SCC li jistgħu jitkejlu.