Kylmätaivuttamisen, leimaamisen, hitsauksen ja koneistuksen aikana 316 ruostumattomasta teräksestä valmistettua lämmitysputkea säilyttävät väistämättä jäännösvetolujuuden materiaalin sisällä. Kun tällaiset komponentit upotetaan kloridi-sisältäviin korkean-lämpötiloihin teollisiin väliaineisiin, jäännösvetolujuus toimii yhdessä syövyttävien ionien kanssa laukaistaen jännityskorroosiohalkeilun (SCC). Tässä vikatilassa on piilotettu aloitus, nopea halkeamien leviäminen eikä ilmeistä plastisen muodonmuutoksen varoitusta. Mikro-halkeamat itävät pinnan pistevaurioista, ulottuvat raerajoja pitkin tai rakeiden läpi ja johtavat lopulta putken äkilliseen repeämiseen ja väliaineen vuotamiseen. Monet valmistajat kiinnittävät huomiota mittojen tarkkuuteen ja ulkonäön laatuun vasta muotoilun jälkeen, jättäen huomiotta jäännösjännityksen havaitsemisen ja eliminoinnin. Korkean lämpötilan-suolaa-sisältävissä ympäristöissä jännityskeskittymäalueet kehittyvät nopeasti SCC-vikapisteiksi, mikä aiheuttaa toistuvia turvallisuusonnettomuuksia ja tuotannon seisokkeja. Siksi tehokas jäännösjännityksen hallinta on välttämätöntä jännityskorroosiohalkeilujen estämiseksi ja lämmitysputkien pitkäaikaisen rakenteellisen turvallisuuden takaamiseksi.
Kloridin -aiheuttaman jännityskorroosiohalkeilun mekanismi on vetojännityksen ja sähkökemiallisen korroosion synergistinen vaikutus. Kloridi-ionit rikkovat pinnan kromi-rikkaan passiivikalvon eheyden muodostaen paikallisia anodisia liukenevia kuoppia. Jäljellä oleva vetojännitys keskittyy kuopan kärkeen, avaa jatkuvasti pieniä halkeamia ja estää passiivisen kalvon itsekorjauksen. Halkeamien sisällä oleva tuore metalli liukenee jatkuvasti anodisesti ja pakottaa halkeamat laajenemaan vähitellen. Kylmä-käsitellyissä kuumennusputkissa on suurempi jäännösvetolujuus, mikä vähentää merkittävästi SCC:n kriittistä kloridipitoisuutta ja lämpötilakynnystä. Hitsauslämmön-vaikutusalueet ovat myös tyypillisiä suuren{10}}riskin alueita, joissa epätasaiset lämpösyklit johtavat voimakkaaseen jännityksen kertymiseen ja materiaalin herkistymiseen, mikä nopeuttaa edelleen halkeamien muodostumista.
Tämä tutkimus esittää neljä systemaattista teknistä toimenpidettä SCC:n hillitsemiseksi: jäännösjännitteenpoistohehkutus, optimoidut kylmämuovausparametrit, pinnan puristusjännityksen vahvistaminen ja paikallinen korroosioriskin eristäminen.
Ensinnäkin kylmä-taivutettujen, hitsattujen ja ohutseinämäisten-lämpöputkien jännityksenpoistohehkutus käytetään matalassa{0}}lämpötilassa. Työkappaleet kuumennetaan 250-350 asteeseen ja pidetään 60-120 minuuttia ennen hidasta uunin jäähdytystä. Tämä prosessi voi vapauttaa useimmat koneistuksen ja hitsauksen jäännösvetolujuus muuttamatta ruostumattoman 316-teräksen mekaanisia ominaisuuksia ja korroosionkestävyyttä. Komponenttien, joilla on monimutkainen muotoutuva muodonmuutos, liuoshehkutuskäsittely 1050 asteessa voi poistaa perusteellisesti jännityksen ja hitsauksen herkistymisen, mikä sopii ankariin korkean lämpötilan kloridikäyttöolosuhteisiin.
Toiseksi kylmämuovausprosessit on optimoitu vähentämään alkurasitustasoja. Pienin taivutussäde ei saa olla pienempi kuin kolme kertaa putken ulkohalkaisija, jotta vältetään liiallinen vetojännitys ulkokaaren pinnalla. Monivaiheinen asteittainen taivutus korvaa kertaluonteisen-terävän muovauksen hajottaakseen jännityksen jakautumista ja estääkseen paikallisen jännityksen keskittymisen. Hitsauksessa käytetään vähän lämpöä tuottavaa segmentoitua hitsausta pakotetulla nopealla jäähdytyksellä, mikä kaventaa suuren -jännityksen lämpö-vyöhykettä ja välttää lämpöjännityksen päällekkäisyyden ja jäännösjännityksen muodostumisen.
Kolmanneksi pintakuviointikäsittelyä käytetään pintavetolujuuden muuttamiseksi tasaiseksi puristusjännitykseksi. Nopeat-pienet teräshaulat pommittavat putken ulkoseinää muodostaen tiheän plastisen muodonmuutoskerroksen. Pintapuristusjännitys voi tehokkaasti estää mikro-halkeamien avautumista ja etenemistä, mikä olennaisesti katkaisee SCC:lle tarvittavan vetolujuustilan. Tämä tekniikka soveltuu erityisen hyvin taivutusosien, hitsisaumojen ja muiden korkean -riskin jännityskeskittymien asentoihin.
Neljänneksi ympäristöparametrien hallinta vähentää SCC:n käyttövoimaa. Alenna väliaineen käyttölämpötilaa asianmukaisesti ja vältä pitkäaikaista-käyttöä yli 60 astetta korkeassa-kloridipitoisuudessa. Säännöllinen puhdistuskäsittely vähentää kloridi-ionipitoisuutta kiertävässä nesteessä, mikä estää paikallista ionien rikastumista sedimenttikertymien alla. Tehostettu pinnan passivointi paksuntaa suojakalvoa viivästyttääkseen pistesyöpymisen alkamista jännityskeskittymisalueilla.
Nopeutetut SCC-simulaatiotestit osoittavat, että lämmitysputkissa jännityksenpoistokäsittelyn ja haukunpoistokäsittelyn jälkeen ei ole halkeamia etenemään tuhansien tuntien korkeassa-lämpötilassa suoritetun kloridi-upotustestin jälkeen. Sitä vastoin käsittelemättömät kylmämuovatut näytteet tuottavat läpitunkevia jännityshalkeamia lyhyen testijakson aikana. Teollisuuden sovellustiedot vahvistavat, että standardoidut jännityksenhallintatoimenpiteet vähentävät lämmitysputkien SCC-vikoja yli 77 %. Yhteenvetona voidaan todeta, että jäännösvetolujuuden eliminoiminen, muovaus- ja hitsausprosessien optimointi, pinnan puristusjännityksen lisääminen ja käyttöväliaineen olosuhteiden parantaminen voivat estää tehokkaasti kloridin - aiheuttamaa jännityskorroosiohalkeilua. Nämä koko-prosessinhallintatoimenpiteet estävät jännityksen ja korroosion synergistisen vikapolun ja parantavat huomattavasti 316 ruostumattomasta teräksestä valmistetun lämmitysputken turvallista käyttöikää ankarissa teollisuusympäristöissä.
