Hvernig breytir afgangsstreitusniðið frá rörréttingu á 316 ryðfríu stáli hitari slíðrum þröskuldinum fyrir klóríðspennu tæringarsprungur

Óviljandi uppspretta: Togyfirborðsspenna frá réttunarferlinu.

Rúllurétting er oft síðasta skrefið í framleiðsluferlinu fyrir 316 ryðfríu stálhúðaðar rafhitunarrör áður en þau eru skorin í lengd og beygð. Þessi aðferð fjarlægir sveigju úr eins og-dregin (eða eins og-glæðu) rörinu með því að keyra það í gegnum offset rúllur og setur flókið leifarálagssnið á yfirborð rörsins. Togspennuafgangur upp á 50-200 MPa er settur í ytri 50-150 µm slíðurveggsins við spennuhlið hvers snertipunkts fyrir réttunarrúllu. Þessar togálagsleifar auka álagsspennu sem beitt er með varmaþenslu og innri þrýstingi í umhverfi sem inniheldur klóríð við hækkað hitastig (yfir 60 gráður) til að framkalla streitutæringarsprungur (SCC) við álag sem væri öruggt fyrir streitulétt efni. Þessi grein metur fylgni á milli afgangsspennu vegna réttunar, klóríðmagns og SCC upphafstímans, og gefur upp forskriftarmörk fyrir spennulosun eftir réttingu í ætandi notkun.

Vélbúnaður yfirborðsspennu sem veldur réttingu

Ryðfrítt stálrör er valsréttað með því að fara á milli röð offsetrúlla sem afmynda rörið plast í aðrar áttir. Togspennan í ytri trefjum rörsins er almennt á bilinu 0,5% til 2,0%, allt eftir byrjunarbeygju og fráviki réttunarvals. Álagður togþol úr plasti upp á 0,5% í glæðu 316 ryðfríu stáli, með flæðistyrk um það bil 205 MPa, samsvarar 150–200 MPa afgangsspennu (75–100% af flæðistyrk). Dreifing afgangsspennu er nokkuð staðbundin: Stærstu spennurnar sjást í þunnu yfirborðslagi (20-100 µm djúpt) vegna þess að rétta aflögunin er að mestu teygjanleg við rörkjarna og plast aðeins á yfirborðinu. Sprungur mynda kjarna við yfirborðið og vaxa inn í afgangsstreitusviðið. Þetta þunna, mjög stressaða lag er fullkomið fyrir SCC upphaf. Venjulega er stefna afgangsspennu ásleg (meðfram lengd rörsins) á yfirborði rörsins sem er í snertingu við rúllurnar, þar sem ummálsspennur eru á brúnum snertivalsins. Ásafgangsspennur eru sérstaklega erfiðar fyrir hitaslíður vegna þess að þær eru í sömu átt og hringspennu sem stafar af innri þrýstingi, spennurnar tvær eru samtals upp í nettó togspennu sem flýtir fyrir brotamyndun.

Magngreind lækkun á SCC þröskuldi vegna réttunarspennu

Kerfisbundnar prófanir á 316 slöngum í sjóðandi magnesíumklóríði (154 gráður, staðlað SCC próf) sýna að rétta slöngur án spennulosunar eftir-réttingu mistakast á 20-50 klukkustundum við álag upp á 200 MPa. Sama slöngur í álagsléttu ástandi (afgangsspenna undir 30 MPa) lifir í meira en 500 klukkustundir. Við þjónustuaðstæður sem eiga við um dýfahitara - 90 gráðu vatn með 1.000 ppm klóríði - niðurstaðan er eins marktækt. 316 slíður með álagsléttum þola 1.000 ppm klóríð í 5-8 ár án SCC. Réttar slíður með leifar af yfirborðsþynningu meira en 150 MPa munu mynda SCC-brot innan 12-24 mánaða við sama magn klóríðs. Slíður undir streitulosun munu endast að eilífu við 500 ppm klóríð. Rétt slíður mun splundrast á 3-5 árum. Mikilvæga þröskuldssamsetningin fyrir upphaf SCC án þess að beita réttingarkrafti er 60 gráður og 300 ppm klóríð. Yfir 80 gráður mun samsetning hvers kyns klóríðstyrks yfir 200 ppm og leiðréttingarspennu sem fer yfir 100 MPa að lokum leiða til SCC. Taflan hér að neðan sýnir tímann þar til SCC ræsist sem fall af leifar yfirborðsspennu, klóríðstyrk og hitastigi.

Afgangsyfirborðsspenna frá réttingu (MPa) Klóríðstyrkur (ppm) Hitastig slíður (gráða) Tími þar til SCC sprunga hefst (klukkustundir) Tími til götunar (1,5 mm veggur) Ráðlagður aðgerð<30 (stress relieved) 1000 90 >70,000 (>8 years) >80.000 Ásættanlegt<30 (stress relieved) 2000 80 >50,000 >60.000Ásættanlegt með vöktun 50-100 (væg rétting) 500 90 20,000-30.000 (2,5-3,5 ár) 25.000-40.000 Jaðar; mælt með streitulosun
50-100 (lítil rétting) 1000 80 15,000-20,000 (1,7-2,3 ár) 18,000-25,000 Ekki mælt með samfelldri notkun 100-150 (í meðallagi rétting) 300 90 10,000-15,000 (1,01,01,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000) Óviðunandi yfir 80 gráður 100-150 (í meðallagi rétting) 500 80 8,000-12,000 (0,9-1,4 ár) 10,000-15,000 Ekki ásættanlegt
150-200 (alvarleg rétting) 200 90 3.000-6.000 (4-8 mánuðir) 4.000-8.000 Óásættanlegt fyrir klóríð
150-200 (alvarleg rétting) 500 70 5.000-10.000 (7-14 mánuðir) 6.000-12.000 Skiptið út fyrir álagslétt rör
Uppgötvun og léttir á afgangsstreitu við réttingu

Kaupendur sem tilgreina 316 innbyggða hitara til notkunar klóríðs hafa þrjár leiðir til að athuga afgangsálagsstöðu frá réttingu. Hið fyrra er ASTM G38 staðlaðar venjur fyrir framleiðslu á U-beygjusýnum. Hluti af -slöngunni er beygður 180o yfir dorn og sökkt í sjóðandi magnesíumklóríð. Ef sprunga átti sér stað innan 100 klukkustunda var spennan sem eftir var af réttingu nægjanleg til að valda SCC án álags álags. Önnur tæknin er röntgengeislun (XRD) greining á afgangsálagi á yfirborði rörsins. Gildi yfir 100 MPa benda til þess að ráðlagt sé að draga úr streitu eftir réttingu. Þriðja og auðveldasta aðferðin er svo-kallað "ferroxýlpróf" (koparsúlfat-brennisteinssýruæting) sem sýnir svæði með verulegri afgangsspennu sem dekkra etsmynstur. Afgangsþynningar undir 30 MPa fyrir hitara sem ætlaðir eru til notkunar yfir 70 gráður með klóríð yfir 200 ppm fæst með því að-rétta álagsglæðingu eftir á við 400-500 gráður í 1-2 klukkustundir. Hreinsun í fullri lausn (1040 gráður) fjarlægir algjörlega leifar spennu en getur valdið röskun á slöngunni og er venjulega aðeins tilgreint fyrir mikilvæg notkun. Kaupendur geta þurft sannprófun á streitulosun framkvæmt af slöngubirgðum eftir réttingu, (eða að rétting er ekki gerð á glóðu slöngum) sem veitir framfylgjanlega gæðatryggingu.

Auðkenning á sviði SCC frá leifum réttingar

Orsök sléttunarleifanna er aðgreind með lögun sprunganna þegar hitari bilar með SCC. Sprungur eru venjulega upprunnar í beinum hlutum slíðunnar, ekki í beygjum eða suðu, vegna álags sem myndast við réttingu. Þær eru venjulega lengdar (þ.e. samsíða rörásnum) og geta komið fram í mörgum samsíða línum aðskildar með 5-15 mm, sem samsvarar snertimynstri rúllunnar. Brotin eru transkornótt (fara yfir kornamörk) fyrir 316 í klóríðumhverfi yfir 80 C við stækkun með SCC dæmigerðri greiningu. Brot yfirborð er ekki mjög sveigjanlegt. Ef misheppnaður hitari er úr lotu sem hefur ekki dregið úr streitu eftir réttingu, og þjónustuaðstæður innihalda klóríð yfir 300 ppm við hitastig yfir 70 gráður, er grundvallarorsökin líklega afgangsstreita sem myndast við réttingu. Taka skal alla hitara sem eftir eru úr notkun eða breyta þeim með álagsmeðferð þar sem hægt er fyrir slíkar uppsetningar.

Ályktanir: Skilgreining á afgangsstreitueftirliti fyrir klóríðþjónustu

Afgangsálagssniðið sem komið er inn í 316 ryðfríu stáli slöngur eftir valsréttingu er falin breyta sem getur lækkað klóríð SCC þröskuldinn um stuðulinn 3 til 5. Heitt klóríð umhverfi mun sprunga rör með yfirborðsleifum yfir 100 MPa á 1-2 árum við stillingar þegar álag hefur dregið úr slöngum á síðustu árum. Fyrir hvers kyns þjónustu sem felur í sér klóríð yfir 200 ppm og hitastig yfir 70 gráður, verða verkfræðingar sem tilgreina 316 hlífðarhitara að krefjast einhvers af eftirfarandi: spennuafléttingu eftir réttingu (400-500 gráður í 1-2 klukkustundir), eða vottun um að slöngurnar hafi verið réttar í fullglöðu ástandi með spennuálagi stillt á spennu. Hægt er að nota fyrirhugaða ramma til að koma í veg fyrir snemma sprungubilanir, sem almennt er rekja til „efnisgæða“, en eru í raun vegna óviðráðanlegra afgangsálags sem tengist leiðréttingu slöngunnar, með því að tengja réttunarferlið við mælanlegan SCC upphafstíma.