Apakah Kedalaman Maksimum Yang Dibenarkan Tanda Pengisaran Permukaan Selepas Kemasan Tanpa Pusat Tiub 316 Pemanas Menghalang Permulaan Keretakan Kakisan Tekanan dalam 500 ppm Air Klorida pada 90 darjah

Cakaran permukaan sebagai tempat penumpuan tegasan untuk permulaan SCC

Ambang untuk permulaan retak kakisan tegasan (SCC) dalam persekitaran klorida untuk tiub pemanasan elektrik bersalut keluli tahan karat 316 yang telah dikisar tanpa pusat atau digilap secara mekanikal sebagai operasi penamat akhir untuk mencapai toleransi diameter yang ketat atau permukaan licin dikawal secara langsung oleh kedalaman tanda pengisaran sisa, biasanya 5-50 µmrit kadar suapan. Setiap tanda pengisaran ialah penumpu tegasan geometri, dengan faktor kepekatan tegasan teori (K_t) antara 1.5 untuk tanda licin dan cetek (kedalaman).<5 µm, radius >10 µm) to 5.0 for a sharp, deep scratch (depth >20 µm, jejari akar<2 µm). 500 ppm chloride water at 90 oC. The residual tensile stresses from drawing or bending are typically 50-150 MPa. Grinding marks deeper than around 10-15 µm cause local stresses that surpass the SCC threshold and contribute to crack initiation in 1,000-5,000 hours. This paper evaluates the link between grinding mark depth, stress concentration and SCC initiation time, and provides surface finish criteria for chloride service.

Mekanisme Permulaan SCC di Takik Permukaan

316 retak kakisan tegasan dalam klorida panas memerlukan tiga syarat: struktur mikro yang mudah terdedah (biasanya kerja sejuk), tegasan tegangan yang berpanjangan, dan persekitaran klorida yang agresif. Pada dasar tanda pengisaran permukaan, tegasan tegangan tempatan diberikan oleh $σ_{local}=σ_{digunakan}×K_{t}$ di mana $K_{t}$ ialah fungsi geometri tanda (nisbah kedalaman kepada jejari). Tanda pengisaran biasa dengan kedalaman d dan jejari akar ρ memberikan K_t=1 + 2 * sqrt(d/ρ). Lekuk cetek dan bulat (d=5 µm, ρ=10 µm) menghasilkan K_t≈1+2×sqrt(0.5)=2.4. Untuk tanda tajam yang mendalam (d=20 $\\mu$m, $\\rho$ro{18}} $roapp=2 1+2\\times\\sqrt(10)=7.3$ . Untuk tegasan sisa yang dikenakan sebanyak 100 MPa, tegasan setempat ialah 240-730 MPa-melebihi kekuatan hasil 205 MPa dan jauh ke kawasan di mana SCC berlaku dengan pantas. Retakan bermula pada kepekatan tegasan dan maju melalui pembubaran anodik di hujung retak, didorong oleh tegasan yang dikenakan sehingga dinding sarung ditembusi.

Hubungan Kuantitatif antara Kedalaman Tanda Pengisaran dan Permulaan SCC

Ujian SCC terkawal (beban berterusan, U-bengkok atau spesimen cincin C-) bagi tiub 316 dengan tanda pengisaran permukaan kedalaman terkawal (dicapai dengan mengubah pasir kasar dan kadar suapan) dalam 500 ppm air klorida pada 90 darjah telah menetapkan kedalaman penting untuk permulaan masa tertentu.

Kedalaman Tanda Pengisaran Maksimum (µm) Kekasaran Permukaan Biasa (Ra, µm) Tandakan Jejari Akar (µm, tipikal) Faktor Kepekatan Tegasan (K_t) Masa ke Permulaan SCC (jam, 500 ppm Cl-, 90 darjah , 100 MPa tekanan sisa dinding (1) Penembusan semula tekanan dinding (1 mm) Pembukaan semula 5 mm. 500 ppm Cl-, Perkhidmatan 90 darjah<3 <0.2 >15 <2.0 >20,000 >30,000 Ya (bersamaan dengan elektrogilap)
3-5 0.2-0.3 10-15 2.0-2.5 10,000-20,000 15,000-25,000 Ya 5-8 0.3-0.5 8-12 2.5-3.0 5,000-10,000 8,000-15,000 Boleh Diterima 8-12 0.5-0.7 5-8 3.0-4.0 2,500-5,000 4,000-8,000 Marginal 12-15 0.7-1.0 4-6 4.0-5.0 1,000-2,500 2,000-4,000 Tidak disyorkan
15-20 1.0-1.5 3-4 5.0-6.0 500-1,000 1,000-2,000 Tidak boleh diterima
20-30 1.5-2.0 2-3 6.0-8.0 200-500 400-1,000 Unacceptable30 >2.0 <2 >8.0 <200 <400 Unacceptable 
Pengaruh Tahap Tekanan Baki Terhadap Kedalaman Tanda Yang Dibenarkan

Kedalaman tanda pengisaran yang dibenarkan sangat berbeza pada tegasan tegangan sisa sarung. Tegasan sisa yang lebih tinggi memerlukan tanda yang lebih cetek untuk mengelakkan SCC. Kedalaman tanda maksimum yang dibenarkan untuk banyak aras tegasan sisa, 500 ppm Cl⁻, 90 darjah dibentangkan dalam jadual di bawah.

Tegasan Tegangan Sisa (MPa) Kedalaman Tanda Pengisaran Maksimum Dibenarkan untuk 10,000-jam Hayat Tanpa SCC (µm) Kekasaran Permukaan yang Diperlukan (Ra, µm) Kaedah Penamat Disyorkan<50 (stress-relieved) <20 <1.5 Typical centerless ground
50-100 (lukisan)<12 <0.8 Fine ground or polished.
100-150 (lukisan sederhana)<8 <0.5 Polished 150-200 (heavy drawing) <5 <0.3 Electropolished >200 (sambil-bengkok, tiada pelepasan tekanan)<3 <0.2 Electropolished + stress relief
Perkhidmatan Spesifikasi Kemasan Klorida Praktikal

Kriteria kemasan permukaan berikut disyorkan untuk 316 pemanas bersarung untuk perkhidmatan dalam air klorida melebihi 200 ppm pada suhu melebihi 80 darjah berdasarkan anggaran keadaan tegasan sisa.

Kaedah Pemprosesan Akhir Kedalaman Tanda Pengisaran Maksimum Kaedah Semakan Ra Maksimum Keadaan Tegasan Baki
Tekanan dikurangkan (disepuh selepas dibentuk)Tanah tanpa pusat, 400-600 grit10 µm 0.5 µmVisual + profilometer 50×
Seperti dilukis atau dibengkokkan (tiada pengurangan ketegangan)Digiling halus + pengilat lembut 5 µm 0.3 µm Profilometer
Klorida tinggi Seperti yang dilukis Semasa Electropolish bengkok (buang 20-30 µm)<2 µm (marks erased) 0.1 µm Visual + gloss measurement
Mana-mana, untuk perkhidmatan kritikalElectropolish + passivation0 (tanda dikeluarkan sepenuhnya)<0.1 µmComplete surface inspection
Pengenalpastian Medan SCC Disebabkan oleh Tanda Pengisaran

Bagi pemanas yang telah gagal oleh SCC dalam perkhidmatan klorida, permukaan patah harus disiasat untuk tempat asal patah. Di bawah pembesaran (100-500×), titik asal rekahan akan kerap bertepatan dengan tanda pengisaran atau calar. Tanda itu akan dilihat sebagai alur yang ditakrifkan dengan jelas, selalunya dengan produk kakisan yang lebih disukai dikumpulkan dalam alur. Retakan SCC merambat normal ke arah tanda pengisaran (jika tanda adalah lilitan, retakan adalah paksi, dan jika tanda adalah paksi, retakan biasanya lilitan tetapi mungkin mengikut tanda). Jika terdapat tanda pengisaran dan persekitaran perkhidmatan mempunyai klorida melebihi 200 ppm dan suhu lebih daripada 80 darjah, SCC disebabkan oleh tanda pengisaran harus disyaki. Jawapannya ialah memerlukan permukaan yang digilap atau digilap halus untuk pembelian masa hadapan, dan untuk menghentikan pemanas semasa atau menggilap permukaan sarung di tempatnya jika boleh diakses (jarang boleh dilaksanakan).

Kesimpulan: Had Kedalaman Tanda Pengisaran untuk Perkhidmatan Klorida

Grinding markings >10-12 µm menyediakan penumpu tegasan dan menurunkan masa permulaan SCC untuk pemanas bersalut keluli tahan karat 316 dalam air klorida 500 ppm pada 90 darjah daripada 20,000+ jam kepada 2,000-5,000 jam. SCC bermula dalam 500-1000 jam di bawah paras tegasan sisa biasa pada kedalaman lebih dalam daripada 20 µm. Untuk perkhidmatan klorida, jurutera yang memilih 316 sarung hendaklah menyatakan kedalaman maksimum tanda pengisaran (cth Kurang daripada atau sama dengan 8 µm), atau bersamaan dengan kekasaran permukaan maksimum (cth Ra Kurang daripada atau sama dengan 0.5 µm) dan meminta pengesahan melalui profilometri. Untuk keadaan klorida yang paling bermusuhan atau di mana tegasan sisa tidak dapat diminimumkan, penggilap elektro untuk mengeluarkan lapisan permukaan yang dikerjakan sejuk dan tercalar menghilangkan penumpu tegasan yang dikaitkan dengan tanda pengisaran sama sekali. Pendekatan yang dicadangkan di sini mengaitkan kedalaman tanda pengisaran dengan pemasaan permulaan SCC yang boleh diukur, membolehkan pembeli menentukan teknik kemasan permukaan yang mengelakkan permulaan retak pra-matang pada kecacatan permukaan.