تحت چه ترکیب خاصی از تنش پسماند و غلظت کلرید، غلاف بخاری 316 لیتری در آب محیطی (25 درجه) استخر باعث ایجاد ترک خوردگی استرس پس از 5 سال استفاده می شود
پیام بگذارید
آستانه پایین{0}SCC SCC- غوطه وری طولانی مدت
The likelihood of stress corrosion cracking (SCC) is normally regarded as insignificant for 316L stainless steel sheathed electric heating tubes placed in ambient temperature (25°C) swimming pool water or other unheated chloride-containing pools (spas, decorative fountains, cooling ponds, fire suppression storage tanks). SCC of austenitic stainless steels generally requires temperatures above 50-60°C. However, long term immersion (5+ years) in pool water with 500-2,000 ppm chloride (typical for chlorinated pools) combined with sustained tensile residual stresses from manufacturing (drawing, bending, straightening) can initiate SCC at room temperature, but with much longer induction times. The key combination is residual stress greater than around 70-80% of the yield strength of the material (140-165 MPa for annealed 316L with 205 MPa yield) and chloride concentration greater than 1,000-1,500 ppm. SCC cracking initiated at 2000 ppm Cl- and residual stress >150 مگاپاسکال در 3-5 سال با انتشار تا سوراخ در 6-10 سال. در کلریدهای کمتر (500-800 پی پی ام) تنش پسماند برای ترک خوردن باید بالاتر از 180-190 مگاپاسکال باشد. این مقاله آستانه تنش-کلرید باقیمانده را برای SCC دمای اتاق در 316 لیتر پس از غوطه وری طولانی مدت ({10}} سال) کمی می کند.
مکانیسم SCC دمای پایین با زمان القایی طولانی
سینتیک کلرید SCC در دمای محیط (25 درجه) تقریباً دو مرتبه کندتر از 80{10}}100 درجه است. زمان القاء برای شروع ترک مربوط به معادله آرنیوس با انرژی فعال سازی 60{12}}80 کیلوژول بر مول است. با کاهش دما، تنش آستانه برای SCC افزایش می یابد. در 25 درجه آستانه بالاتر است (70-85٪ عملکرد) از 80 درجه (50-60٪). اما اگر تنش پسماند پیوسته بالاتر از آستانه باشد، ترک همچنان می تواند در بازه های زمانی چند ساله رخ دهد. این مکانیسم نیاز به تخریب موضعی فیلم غیرفعال در مکانهای دارای تنش بالا (مراحل لغزشی، رابطهای ماتریس گنجاندن) و حضور یک شیمی موضعی تهاجمی (کلرید بالا، pH پایین) در شکاف در حال رشد دارد. انتشار در دمای اتاق کندتر است، اما زمان کافی (سال) برای ایجاد گرادیان غلظت مورد نیاز در دسترس است.
آستانههای کلرید شروع SCC - 5- تعیین شده کمی
آستانه تنش پسماند برای شروع ترک در طی 5 سال که با آزمایش بار ثابت کنترل شده 316L نمونه های U-خم و C{3}} در محلول های کلرید در دمای 25 درجه در یک دوره 5 ساله (43800 ساعت) تعیین می شود عبارتند از:
غلظت کلرید (ppm) حداقل تنش باقیمانده برای شروع SCC در عرض 5 سال (MPa) تنش به عنوان درصد بازده (205 مگاپاسکال) زمان شروع ترک (ساعت) آستانه+20 MPa زمان تا سوراخ شدن پس از شروع (1.5 میلی متر دیوار، ساعت) توصیه می شود برای 5<200 >250 (no cracking at yield) >120% No cracking N/A Yes 200-500 190-210 93-102% 35,000-45,000 >50000 بله (با نظارت)
500-800 170-190 83-93% 30,000-40,000 40,000-60,000 Acceptable 800-1,200 150-170 73-83% 25,000-35,000 30,000-50,000 Marginal 1,200-1,500 140-160 68-78% 20,000-30,000 25,000-40,000Not recommended 1,500-2,000 130-150 63-73% 15,000-25,000 20,000-35,000 No 2,000-3,000 120-140 59-68% 10,000-20,000 15,000-30,000 No >3,000 <120 <59% <10,000 <15,000 Unacceptable
اثر کار سرد بر منشاء استرس پسماند
منبع تنش پسماند و توزیع آن بر حساسیت SCC تأثیر می گذارد. خمش باعث ایجاد تنشهای پسماند (محلی در شعاع بیرونی خمها) میشود که مضرتر از آنهایی هستند که از ترسیم یکنواخت به دست میآیند، زیرا گرادیان تنش تندتر و تنش اوج بزرگتر است.
منبع تنش باقیمانده حداکثر تنش معمولی (MPa) آستانه توزیع تنش کلرید برای 5 سال SCC (ppm) خدمات استخر پیشنهادی نسبت شعاع خمشی (R/D)
Roller (straightening) 50-150Surface, axial >2000 NA
نقشه کشی (کار سرد) 100-250 یکنواخت، محوری 1500-2500 N/A
Bending (R/D=2) 200-400 (tension face)Localised, hoop 500-1,000 >3.0 توصیه می شود
Bending (R/D=3) 150-250Localised 800-1,500 >2.5 قابل قبول
Bending (R/D=4) 100-180 Localised 1,200-2,000 >2.0 حاشیه ای
جوشکاری (درپوش انتهایی) 100-300 HAZ موضعی 500-1500 N/A (تسکین تنش پس از جوش توصیه میشود)
توصیه های عملی برای کاربردهای آبگرمکن استخر
محدودیتهای تنش پسماند و روشهای کنترل کلرید برای بخاریهای غلافدار 316 لیتری در استخر (25 درجه) محیطی یا آب اسپا به شرح زیر است.
نوع استخر محتوای کلرید معمولی (ppm) حداکثر استرس پسماند توصیه شده (MPa) پست مورد نیاز-تشکیل TreatmentHeater عمر پیش بینی شده
استخر آب شیرین (کلر پایین)<500 <200 (acceptable as-drawn)>10 هیچ
استخر کلر (استاندارد) 500-1500<150 Stress relief (400°C, 1h) for bends R/D <3 5-8
استخر آب شور (الکترولیز) 1500-5000 < 100 3-5 بازپخت کامل محلول پس از خم شدن
Salt water pool (high Cl) >5000 <50 (316L not recommended) Upgrade to duplex 2205 5-8 (with duplex)
آبگرم (برم/کلر، 35-40 درجه) 500-2000<120 Stress release + electropolish 4-6 Room Temperature SCC Field Identification
اگر یک بخاری 316 لیتری در آب استخر بعد از 3{8}}8 سال کار شکسته شود، در صورتی که ترکها به صورت دانهریز، منشعب و در مناطقی با تنش پسماند قابل توجه (شعاع خمیدگی بیرونی، بخشهای صاف شده یا جوش HAZ) باشند، باید SCC دمای اتاق در نظر گرفته شود. سطح شکستگی ممکن است علائم ساحلی از انتشار تدریجی ترک را نشان دهد. سوابق شیمی آب باید مقادیر کلرید > 1000-1500 ppm را نشان دهد. خریدهای آینده باید به درمان تنش پس از خمش (400-450 درجه برای 1-2 ساعت) نیاز داشته باشند تا تنش باقیمانده زیر 100-120 مگاپاسکال برای خرابی های مشابه به حداقل برسد.
نتیجهگیری: مقاومت طولانیمدت SCC دمای اتاق از طریق مدیریت استرس پسماند-
For 316L stainless steel heater sheaths in ambient (25°C) pool water with chloride concentrations of 1,000-1,500 ppm, an ongoing tensile residual stress of 140-160 MPa (65-80% of yield) results in SCC in 5 years. Crack arises at 2000 ppm Cl- with residual stresses >120{13}}140 مگاپاسکال. مهندسانی که غلاف های 316 لیتری را برای استخرهای شنا، آبگرم یا سایر کاربردهای آب کلرید گرم نشده مشخص می کنند، باید تنش های باقیمانده ناشی از خم شدن (استفاده از R/D > 3.0، یا کاهش تنش خم ها در 400 درجه به مدت 1 ساعت) و صاف کردن را کاهش دهند. هنگامی که تجزیه و تحلیل آب نشان داد کلرید > 1500 ppm، در دمای محیط به دوبلکس 2205 یا تیتانیوم ارتقا دهید. چارچوب ارائهشده در اینجا تنش پسماند و غلظت کلرید را به آستانههای قابل اندازهگیری ۵-ساله شروع SCC در 25 درجه مرتبط میکند، که به خریداران اجازه میدهد فرآیندهای تولید (شعاع خم، کاهش تنش پس از خمش) و محدودیتهای شیمیایی آب را مشخص کنند که از خوردگی طولانی مدت در دمای محیط جلوگیری میکند.
