Di bawah Nilai Tegasan Baki Tegangan Khusus Apakah 316 Keluli Tahan Karat Peralihan Sarung Pemanas daripada Pasif kepada Permulaan Retak dalam Air Klorida 500 ppm pada Perkhidmatan Ambien 25 darjah

Tekanan Ambang untuk Klorida SCC pada Suhu Bilik

Dalam kes 316 tiub pemanasan elektrik bersarung keluli tahan karat dalam air yang mengandungi klorida pada suhu ambien (25 darjah ) dalam aplikasi seperti tangki simpanan yang tidak dipanaskan, sistem peredaran air sejuk atau peralatan bermusim, risiko keretakan kakisan tegasan klorida (SCC) biasanya dianggap rendah, kerana SCC keluli tahan karat austenit biasanya memerlukan melebihi 60 darjah. Walau bagaimanapun, kegagalan medan seterusnya dan eksperimen makmal telah menunjukkan bahawa 316 boleh retak pada 25 darjah dalam 500 ppm air klorida dengan kehadiran tegasan baki tegangan yang mencukupi, tetapi tegasan ambang jauh lebih tinggi daripada pada suhu tinggi. Parameter utama ialah tegasan tegangan sisa daripada pembuatan (melukis, membongkok, meluruskan) serta sebarang tegasan tambahan. Pada 25{deg}C, keretakan tidak diperhatikan di bawah tegasan ambang pada susunan 80-90% daripada kekuatan hasil bahan (165-185 MPa untuk 316 sepuhlindap dengan tegasan alah 205 MPa). Jika tekanan melebihi paras ini, rekahan berkembang selepas tempoh induksi yang panjang (6 bulan hingga 2 tahun) dan tumbuh perlahan-lahan, dengan kegagalan berlaku selepas 2-5 tahun. Artikel ini menyediakan ambang SCC suhu bilik 316 sarung dalam 500 ppm air klorida.

Mekanisme SCC-Suhu Rendah

Tiga syarat diperlukan untuk SCC keluli tahan karat 316 dalam klorida: struktur mikro yang mudah terdedah (biasanya mengandungi beberapa kerja sejuk), tegasan tegangan yang berterusan dan ion klorida. Pada suhu tinggi (80-150 darjah ) SCC disebabkan oleh pengangkutan klorida yang pantas, kadar pemapasian semula yang lembap dan kimia yang agresif di hujung retakan. Pada 25 darjah tenaga pengaktifan untuk SCC bukanlah sifar, tetapi kinetiknya adalah lebih perlahan. Perbezaan utama ialah ambang tegasan untuk keretakan meningkat dengan ketara apabila suhu berkurangan. Ini disebabkan oleh peningkatan kadar terikan hujung patah kritikal untuk pelarutan aktif, yang memerlukan tegasan dikenakan yang lebih tinggi. Anil 316 pada 25C dalam 500 ppm Cl- mempunyai tegasan ambang kira-kira 165-185 MPa (80-90% hasil). Kerja sejuk 316 mempunyai tegasan ambang yang lebih rendah kerana bahan tersebut mempunyai kekuatan hasil yang lebih tinggi tetapi juga meningkatkan ketumpatan terkehel dan mungkin beberapa martensit yang bertindak sebagai tapak permulaan retak.

25 darjah, 500 ppm klorida menentukan ambang untuk SCC

Perhubungan ambang berikut telah diwujudkan daripada ujian beban berterusan keluli tahan karat 316 (spesimen gelang{-U-dan C-) dalam air klorida 500 ppm (pH 7.0, berudara) pada 25 darjah sehingga 24 bulan (17,520 jam).

Kekuatan Hasil Keadaan Bahan (0.2% Offset, MPa)25 darjah Tekanan Ambang SCC dalam 500 ppm Cl- (MPa)Ambang sebagai % Masa Hasil untuk Permulaan Retak pada Ambang +10% (jam)Penilaian Risiko SCC – 25 darjah
anil penuh (<5% cold work) 205 165-185 80-90% >10,000Sangat rendah
Kerja sejuk ringan (10-15%) 280 200-230 70-80% 5,000-10,000 Rendah
Kerja sejuk sederhana (15-20%) 350 230-260 65-75% 2,000-5,000 Sederhana
Buruh sejuk berat (20-25%) 420 250-280 60-70% 1,000-2,000 Tinggi
Extreme cold work (>25%) >480 <280 (absolute) <60% 500-1,000 Extreme
With residual stress >90% yield 205 >185 >90% 500-2,000 (bergantung kepada tekanan berlebihan) Tinggi
Ambang suhu bilik sebagai fungsi kepekatan klorida

Tegasan ambang dikurangkan dengan peningkatan kandungan klorida. Tegasan ambang untuk 25 darjah anil 316 sebagai fungsi kandungan klorida diberikan dalam jadual berikut.

Kepekatan Klorida (ppm) Tekanan Ambang untuk SCC pada 25 darjah (MPa, anil 316) Masa untuk Memecahkan Permulaan pada Ambang +10% (jam)Had Reka Bentuk Disyorkan<100 >205 (no cracking at yield) >50,000 (tiada bahaya)Tanpa had
100-200 190-205 20,000-50,000 Risiko yang sangat rendah.
200-500 175-190 10,000-20,000 Boleh diterima dengan pengurusan tekanan baki
500-1000 160-175 5000-10000 Tekanan baki<70% yield needed 1000-2000 140-160 2000-5000Stress Relief Recommendations 2,000-5,000 110-140 1,000-2,000 316 Not recommended for continuous stress >5,000 <110 <1,000 316 Not recommended; upgrade alloy
Had praktikal pada tegasan sisa untuk perkhidmatan air sejuk

Had tegasan baki maksimum diberikan untuk 316 pemanas bersarung dalam air yang mengandungi klorida-(200 - 1,000 ppm) pada suhu ambien (25 darjah ).

Kepekatan klorida (ppm) Tegasan baki maksimum (MPa) untuk 10-tahun hayat Had kerja sejuk setara Rawatan Selepas Pembentukan Disyorkan<200 <205 (full yield) Any None Required
200-500 <150 <25% cold work None for straight portions
200-500 <120 (at bends) <15% extra bend stressStress alleviation for tight bends ( R/D<3)
500-1,000 <120 <15% cold work Stress relief 400oC 1 hr
500-1,000 <100 (at bends) <10% extra strainFull solution anneal after bending >1,000 <80 <5% cold work (just annealed) Full solution anneal necessary
Pengesanan Medan SCC pada suhu ambien

Untuk pemanas 316 yang gagal dalam perkhidmatan klorida 25 darjah (200-1,000 ppm Cl-), keretakan SCC biasanya akan berlaku selepas 1-3 tahun penggunaan berterusan atau sekejap-sekejap. Patah adalah transgranular (melalui butiran) dan bercabang, seperti SCC suhu tinggi tetapi selalunya lebih pendek dan kurang memanjang. Permukaan patah mungkin menunjukkan tanda-tanda perambatan retak secara beransur-ansur (tanda pantai) dan sedikit produk kakisan. Selalunya asal berada di tapak dengan tegasan baki yang ketara: jejari luar lengkung, bahagian yang ditarik sejuk dengan pengurangan yang ketara atau zon terjejas haba kimpal. Apabila bahagian yang gagal diukur untuk tegasan sisa dengan pembelauan sinar-X, nilai biasanya melebihi 150-180 MPa. Untuk kegagalan sedemikian, jawapannya ialah memerlukan pelepasan tekanan selepas lenturan (400 darjah selama 1 jam) untuk pembelian masa hadapan, mengurangkan tegasan sisa kepada di bawah 100 MPa.

Kes Khas: Terputus-putus Berbanding Pendedahan Berterusan

Pendedahan sekejap (kitaran pengeringan) pada suhu bilik, kandungan klorida meningkat semasa pengeringan membawa kepada pembentukan SCC dipercepatkan. Air pukal mungkin hanya melihat 500 ppm klorida. Walau bagaimanapun, pemanas yang dibenarkan untuk mengeringkan secara berkala boleh mempunyai kepekatan klorida permukaan 5,000-10,000 ppm pada garisan air sekali gus mengurangkan tegasan ambang. Untuk perkhidmatan terputus-putus, tegasan sisa yang dibenarkan hendaklah separuh daripada tekanan itu untuk rendaman berterusan.

Kesimpulan: Kawalan Tekanan Baki untuk Perkhidmatan Klorida Ambien

SCC dalam pemanas bersalut keluli tahan karat 316 dalam air klorida 500 ppm pada 25 darjah didapati berlaku apabila tegasan sisa tegangan yang dikekalkan melebihi kira-kira 165-185 MPa (80-90% hasil untuk bahan anil). Ambang untuk ini adalah tinggi, tetapi tegasan sisa tempatan daripada kerja sejuk (lentur, lukisan dsb.) boleh melebihi 200-300 MPa, mencukupi untuk menyebabkan keretakan pada suhu bilik selepas 1-3 tahun. Untuk operasi dalam klorida pada suhu bilik, jurutera yang memilih 316 sarung mesti mempertimbangkan pelepasan tegasan selepas pembentukan (400-450 darjah , 1 jam) untuk mengurangkan tegasan baki apabila klorida melebihi 500 ppm atau apabila lenturan lebih ketat daripada R/D=3. Untuk tahap klorida melebihi 1,000 ppm, 25 darjah annealing atau larutan dupleks penuh 25 darjah. adalah dicadangkan. Pendekatan yang dicadangkan di sini mengaitkan tekanan sisa kepada ambang SCC yang boleh diukur pada suhu bilik, membolehkan pembeli memesan 316 sarung yang tahan retak klorida walaupun dalam perkhidmatan tidak dipanaskan.