Bagaimanakah Profil Tekanan Baki daripada Meluruskan Tiub 316 Sarung Pemanas Keluli Tahan Karat Mengubah Ambang untuk Retak Kakisan Tekanan Klorida

Sumber yang tidak diingini: Tegasan permukaan tegangan daripada proses meluruskan.

Meluruskan penggelek selalunya merupakan langkah terakhir dalam proses pembuatan untuk tiub pemanas elektrik bersarung keluli tahan karat 316 sebelum ia dipotong mengikut panjang dan dibengkokkan. Prosedur ini mengeluarkan kelengkungan daripada tiub-yang dilukis (atau-sepuhlindap) dengan menjalankannya melalui penggelek mengimbangi dan memperkenalkan profil tegasan sisa yang rumit pada permukaan tiub . Tegasan sisa tegangan sebanyak 50-200 MPa diperkenalkan pada 50-luar 150 µm dinding sarung pada bahagian tegangan setiap titik sentuhan roller pelurus. Tegasan tegangan sisa ini meningkatkan tegasan gelung yang dikenakan oleh pengembangan terma dan tekanan dalaman dalam persekitaran yang mengandungi klorida pada suhu tinggi (melebihi 60 darjah) untuk mendorong keretakan kakisan tegasan (SCC) pada tegasan yang selamat untuk bahan yang dilepaskan tekanan. Kertas kerja ini menilai korelasi antara tegasan sisa akibat pelurusan, paras klorida dan masa permulaan SCC, dan menyediakan had spesifikasi untuk pengurangan tegasan selepas meluruskan dalam perkhidmatan menghakis.

Mekanisme tegasan permukaan mendorong pelurusan

Tiub keluli tahan karat diluruskan penggelek dengan melepasi antara satu siri penggelek mengimbangi yang secara plastik mencacatkan tiub ke arah silih berganti. Regangan tegangan dalam gentian luar tiub biasanya berkisar antara 0.5 % hingga 2.0 % bergantung pada kelengkungan permulaan dan mengimbangi penggelek pelurus. Tegangan plastik tegangan yang dikenakan sebanyak 0.5 % dalam keluli tahan karat 316 sepuhlindap, mempunyai kekuatan hasil kira-kira 205 MPa, sepadan dengan tegasan baki 150–200 MPa (75–100 % daripada kekuatan hasil). Taburan tegasan sisa agak setempat: tegasan terbesar dilihat pada lapisan permukaan nipis (dalam 20-100 µm) kerana ubah bentuk meluruskan kebanyakannya anjal pada teras tiub dan plastik hanya pada permukaan. Retakan nukleus di permukaan dan berkembang menjadi medan tegasan sisa pukal. Lapisan nipis yang sangat tertekan ini sesuai untuk permulaan SCC. Biasanya, arah tegasan baki adalah paksi (sepanjang panjang tiub) pada permukaan tiub yang bersentuhan dengan penggelek, dengan tegasan lilitan berada di tepi sentuhan penggelek. Tegasan baki paksi amat bermasalah untuk sarung pemanas kerana ia berada dalam arah yang sama dengan tegasan gelung yang disebabkan oleh tekanan dalaman, kedua-dua tegasan berjumlah sehingga tegasan tegangan bersih yang mempercepatkan pembangunan patah.

Pengurangan kuantiti ambang SCC disebabkan oleh tegasan meluruskan

Ujian sistematik bagi tiub 316 dalam magnesium klorida mendidih (154 darjah, ujian SCC piawai) menunjukkan bahawa tiub yang diluruskan tanpa-pelepasan tekanan meluruskan gagal dalam masa 20-50 jam di bawah tegasan 200 MPa. Tiub yang sama dalam keadaan lega tekanan (tegasan baki di bawah 30 MPa) bertahan lebih 500 jam. Dalam keadaan perkhidmatan yang terpakai kepada pemanas rendaman - 90 darjah air dengan 1,000 ppm klorida - hasilnya adalah sarung. 316 yang sama ketara dengan tekanan dikurangkan rintangan 1,000 ppm klorida selama 5-8 tahun tanpa SCC. Sarung yang diluruskan dengan regangan permukaan sisa lebih daripada 150 MPa akan menghasilkan keretakan SCC dalam tempoh 12-24 bulan pada tahap klorida yang sama. Sarung di bawah pelepasan tekanan akan kekal selama-lamanya pada 500 ppm klorida. Sarung yang diluruskan akan berkecai dalam 3-5 tahun. Gabungan ambang penting untuk permulaan SCC tanpa penggunaan daya pelurus ialah 60 darjah dan 300 ppm klorida. Di atas 80 darjah, gabungan mana-mana kepekatan klorida melebihi 200 ppm dengan tegasan baki meluruskan melebihi 100 MPa akhirnya akan membawa kepada SCC. Jadual di bawah menunjukkan masa untuk permulaan SCC sebagai fungsi tegangan permukaan sisa, kepekatan klorida dan suhu.

Tekanan Permukaan Baki daripada Meluruskan (MPa) Kepekatan Klorida (ppm) Suhu Sarung ( darjah ) Masa untuk Permulaan Retak SCC (jam operasi) Masa untuk Menebuk (dinding 1.5 mm) Tindakan yang Disyorkan<30 (stress relieved) 1000 90 >70,000 (>8 years) >80,000 Boleh Diterima<30 (stress relieved) 2000 80 >50,000 >60,000Boleh diterima dengan pemantauan 50-100 (meluruskan ringan) 500 90 20,000-30,000 (2.5-3.5 tahun) 25,000-40,000 Marginal; pelepasan tekanan disyorkan
50-100 (lurus sedikit) 1000 80 15,000-20,000 (1.7-2.3 tahun) 18,000-25,000 Tidak disyorkan untuk kegunaan berterusan 100-150 (lurus sederhana) 300 90 10,000-15,000 (1.1-12,000) (1.1-12,000) di atas 80 darjah 100-150 (pelurusan sederhana) 500 80 8,000-12,000 (0.9-1.4 tahun) 10,000-15,000 Tidak boleh diterima
150-200 (pelurusan teruk) 200 90 3,000-6,000 (4-8 bulan) 4,000-8,000 Tidak boleh diterima untuk sebarang klorida
150-200 (Pelurusan teruk) 500 70 5,000-10,000 (7-14 bulan) 6,000-12,000 Gantikan dengan tiub yang melegakan tekanan
Pengesanan dan Pelepasan Tekanan Baki Meluruskan

Pembeli yang menyatakan 316 pemanas berbungkus untuk kegunaan klorida mempunyai tiga cara untuk menyemak status tegasan sisa daripada meluruskan. Yang pertama ialah amalan standard ASTM G38 untuk pengeluaran spesimen bengkok U-. Sebahagian daripada tiub-yang diterima dibengkokkan 180o di atas mandrel dan direndam dalam magnesium klorida yang mendidih. Jika keretakan berlaku dalam masa 100 jam, ketegangan sisa daripada meluruskan adalah mencukupi untuk menyebabkan SCC tanpa tegasan dikenakan. Teknik kedua ialah pengesanan X{10}}ray difraksi (XRD) tegasan baki pada permukaan tiub. Nilai melebihi 100 MPa mencadangkan pengurangan tekanan selepas meluruskan dinasihatkan. Kaedah ketiga dan paling mudah ialah apa yang-dipanggil "ujian ferroksil" (copper sulfate-surapan asid sulfurik) yang menunjukkan kawasan tegasan sisa yang ketara sebagai corak goresan yang lebih gelap. Terikan baki di bawah 30 MPa untuk pemanas yang dimaksudkan untuk perkhidmatan melebihi 70 darjah dengan klorida melebihi 200 ppm diperoleh melalui-anil pelega tekanan pasca meluruskan pada 400-500 darjah selama 1-2 jam. Penyepuhlindapan penyelesaian penuh (1040 darjah ) menghilangkan baki ketegangan sepenuhnya tetapi boleh menyebabkan herotan pada tiub dan biasanya hanya ditetapkan untuk aplikasi kritikal. Pembeli boleh memerlukan pengesahan pelepasan tekanan yang dilakukan oleh pembekal tiub selepas meluruskan, (atau meluruskan tidak dilakukan pada tiub anil) yang memberikan jaminan kualiti yang boleh dikuatkuasakan.

Pengenalpastian dalam domain SCC daripada sisa pelurus

Punca sisa meluruskan dibezakan oleh bentuk rekahan apabila pemanas gagal oleh SCC. Retakan biasanya berpunca dari bahagian lurus sarung, bukan dalam selekoh atau kimpalan, daripada tegasan yang dicipta oleh meluruskan. Ia biasanya membujur (iaitu selari dengan paksi tiub) dan boleh berlaku dalam beberapa garis selari yang dipisahkan oleh 5-15 mm, sepadan dengan corak sentuhan penggelek. Patah adalah transgranular (melintasi sempadan butiran) untuk 316 dalam persekitaran klorida melebihi 80 C di bawah pembesaran dengan percabangan tipikal SCC. Permukaan patah tidak begitu mulur. Jika pemanas yang gagal adalah daripada kumpulan yang tidak berkurangan tegasan selepas diluruskan, dan keadaan perkhidmatan termasuk klorida melebihi 300 ppm pada suhu melebihi 70 darjah , punca asas mungkin pastinya adalah tegasan sisa yang dijana oleh pelurusan. Semua pemanas yang tinggal harus dikeluarkan daripada perkhidmatan atau diubah suai dengan rawatan pelepasan tekanan jika boleh untuk pemasangan sedemikian.

Kesimpulan: Definisi Kawalan Tekanan Baki untuk Perkhidmatan Klorida

Profil tegasan baki yang diperkenalkan ke dalam tiub keluli tahan karat 316 selepas pelurus penggelek ialah pembolehubah tersembunyi yang boleh mengurangkan ambang SCC klorida sebanyak faktor 3 hingga 5. Persekitaran klorida panas akan retak tiub dengan terikan baki permukaan melebihi 100 MPa dalam 1-2 tahun di bawah tetapan apabila tiub yang dikurangkan tekanan bertahan 5-10 tahun. Untuk sebarang perkhidmatan yang melibatkan klorida melebihi 200 ppm dan suhu melebihi 70 darjah , jurutera yang menyatakan pemanas bersarung 316 mesti memerlukan salah satu daripada yang berikut: pelepasan tegasan selepas meluruskan (400-500 darjah selama 1-2 jam), atau pensijilan bahawa tiub telah diluruskan dalam keadaan tegasan anil sepenuhnya dengan mengimbangi penggelek yang diminimumkan. Rangka kerja yang dicadangkan boleh digunakan untuk mengelakkan kegagalan keretakan awal, yang biasanya dikaitkan dengan "kualiti bahan", tetapi sebenarnya, disebabkan oleh tekanan sisa yang tidak terurus yang dikaitkan dengan pelurus tiub, dengan mengaitkan proses pelurus dengan masa permulaan SCC yang boleh diukur.