چرا دیواره غلاف فولادی ضد زنگ 316 با ضخامت زیر 1.1 میلی متر به بازپخت پستی-برای جلوگیری از ترک خوردگی ناشی از استرس در برنامه های آب گرم دریا نیاز دارد؟

ترکیب تنش کششی پسماند ناشی از تابش و قرار گرفتن در معرض کلریدها، خطر بالایی از ترک خوردگی ناشی از تنش را برای مهندسان تولید و متخصصان خوردگی مسئول گرمکن‌های غوطه‌وری الکتریکی در سیستم‌های خنک‌شده با آب دریا، کارخانه‌های نمک‌زدایی و سکوهای دریایی ایجاد می‌کند. ترک خوردگی تنشی با حضور همزمان سه شرایط مشخص می شود (ماده 10): یک ماده حساس، یک تنش کششی و یک محیط کلرید بیش از 60 درجه. روش نوسانی که برای متراکم کردن عایق اکسید منیزیم استفاده می‌شود، باعث ایجاد کرنش‌های کششی باقی‌مانده در سطح داخلی غلاف 316 می‌شود. این تنش‌های پسماند مخصوصاً برای غلاف‌های دیواره نازک زیر 1.1 میلی‌متر قوی هستند و درصد بیشتری از ضخامت دیوار را گسترش می‌دهند و کانالی تقریباً پیوسته برای شروع و انتشار شکستگی ایجاد می‌کنند. این تنش‌های پسماند را می‌توان کاهش داد و حساسیت به ترک خوردگی تنشی را با بازپخت کردن پس از{8} کاهش می‌دهد، یعنی گرم کردن مجموعه بخاری تمام‌شده تا 1050 درجه و خاموش کردن سریع. این مطالعه ارتباط بین ضخامت دیوار، مقدار تنش پسماند و نیاز به آنیلینگ پس از آبگیری برای سرویس آب دریا را کمیت می‌کند.

بزرگی تنش پسماند در مقابل ضخامت دیوار پس از آبگیری
در طول فرآیند جابه‌جایی، لوله 316 سرد کار می‌شود، زیرا قطر 15{4}}30٪ در اطراف هسته پر شده با MgO کاهش می‌یابد. کار سرد باعث دررفتگی و تغییر شکل دانه می شود و انرژی الاستیک را به عنوان تنش پسماند ذخیره می کند. اندازه‌گیری‌های تنش پسماند پراش اشعه ایکس که بر روی سطح داخلی غلاف‌های 316 انجام شده، وابستگی معکوس قابل‌توجهی با ضخامت دیواره نشان می‌دهد. تنش کششی پسماند در سطح داخلی برای ضخامت دیوار 0.8 میلی متر از +250 تا +350 مگاپاسکال متغیر است. برای ضخامت دیوار 1.0 میلی متر محدوده +200 تا +280 مگاپاسکال است. برای یک دیوار 1.2 میلی متری محدوده به +150 تا +220 مگاپاسکال کاهش می یابد. برای دیوار 1.6 میلی متری محدوده +100 تا +160 مگاپاسکال است. تنش های پسماند در یک دیوار 2.0 میلی متری به +50 تا +100 مگاپاسکال کاهش می یابد. این مقادیر نزدیک یا فراتر از آستانه برای ترک خوردگی تنشی در محیط کلرید گرم است که حدود +150 مگاپاسکال برای فولاد ضد زنگ 316 در آب شور در دمای 60 درجه است. غلاف هایی که تنش پسماند سطح داخلی آنها بیش از 150 مگاپاسکال است، احتمالاً در عرض چند ماه پس از قرار گرفتن در معرض ترک، ایجاد ترک می کنند. زیر 100 مگاپاسکال، خطر به طور قابل توجهی کمتر است. بنابراین غلاف هایی با ضخامت دیواره کمتر از حدود 1.2 میلی متر دارای تنش های پسماند سطح داخلی بیش از سطح ایمن هستند، در حالی که غلاف های بیش از 1.6 میلی متر معمولاً زیر آستانه هستند. برای محدوده متوسط ​​1.2-1.6 میلی متر، خطر مربوط به کاهش نوسان خاص و دمای آب دریا است.

فرآیند بازپخت و تأثیر آن بر مقاومت به خوردگی و تنش پسماند.
غلاف 316 پس از تاب دادن در دمای 1050 درجه به مدت 15 تا 30 دقیقه در یک محیط محافظ، معمولاً آرگون یا آمونیاک تجزیه شده، برای تبلور مجدد ساختار دانه سرد- بازپخت می شود. این روش تقریباً به طور کامل تنش پسماند را حذف می کند و مقادیر سطح داخلی را بدون در نظر گرفتن ضخامت دیواره اولیه به حدود ± 20 مگاپاسکال کاهش می دهد. اما، بازپخت 3 جنبه منفی احتمالی دارد. در مرحله اول، اگر محیط به درستی مدیریت نشود، دمای بالا می تواند سیم مقاومت را در داخل اکسید کند. آلیاژهای نیکل{12}}کروم یک اکسید محافظ در 1050 درجه ایجاد می‌کنند، اما اکسیداسیون شدید سطح مقطع سیم را کاهش می‌دهد و عمر بخاری را کاهش می‌دهد. دوم، بازپخت غلاف 316 را نرم می‌کند و استحکام مکانیکی و درجه فشار آن را به حدود 20 تا 30 درصد از مقدار{20} کشیده سرد آن کاهش می‌دهد. یک بخاری با قدرت 40 بار در شرایط swaged ممکن است پس از بازپخت به 30 بار کاهش یابد. سوم، سرعت سرد شدن آهسته در طول بازپخت ممکن است باعث ایجاد حساسیت شود، به عنوان مثال، رسوب کاربید کروم در مرزهای دانه. خنک‌سازی سریع، اغلب با خاموش کردن آب یا خنک‌سازی اجباری گاز، از ایجاد حساسیت جلوگیری می‌کند و مقاومت در برابر خوردگی را حفظ می‌کند. بازپخت خوب-بر مقاومت در برابر خوردگی حفره ای یا شکافی تأثیر نمی گذارد. حتی می تواند همگنی پوشش غیرفعال را بهبود بخشد. برای غلاف‌های دیواره نازک-زیر 1.1 میلی‌متر، مزایای کاهش تنش پسماند به طور قابل‌توجهی از معایب آن بیشتر است، زیرا در غیر این صورت، به دلیل ترک خوردگی ناشی از خوردگی تنشی، عمر مفید آن به ماه‌ها محدود می‌شود تا سال‌ها.

الزامات آنیلینگ و ماتریس ضخامت دیوار برای سرویس آب دریا
جدول زیر دستورالعمل‌های بازپخت 316 غلاف پس از{0}} را برای سرویس آب گرم دریا در دمای بیش از 60 درجه خلاصه می‌کند. مقادیر برای قرار گرفتن در معرض مداوم یا متناوب کلرید و عمر مفید پیش بینی شده بیش از دو سال.

ضخامت دیواره غلاف تنش باقیمانده در سطح داخلی خطر خوردگی تنشی ترک خوردگی بدون پست-آنیل بازپخت Swage توصیه‌های جایگزین توصیه شده
زیر 0.8 میلی متر بالاتر از 350 مگا پاسکال بسیار بالا. هفته های شکست اجباری دیوار ضخیم تر یا ارتقاء آلیاژ؟
250 - 350 مگاپاسکال 0.8 - 1.0 میلی متر ارتفاع؛ شکست در 1 تا 6 ماه بازپخت اجباری برای کلیه خدمات آب دریا مورد نیاز است
1.0 - 1.2 میلی متر 200 - 280 مگاپاسکال متوسط ​​تا زیاد. خرابی در 6 تا 18 ماه بسیار توصیه می شود قابل قبول بدون بازپخت فقط برای سرویس های متناوب
1.2 - 1.4 میلی متر 150 - 220 MPa متوسط; 1-3 سال شکست برای سرویس پایدار توصیه می شود هر سال بدون بازپخت 1.4 - 1.6 میلی متر 100 - 160 مگاپاسکال کم تا متوسط ​​را بررسی کنید. شکست در 3 تا 5 سال عمر اختیاری 5 ساله ممکن است بدون بازپخت کافی باشد
1.6 - 2.0 میلی متر 50 - 100 MPa Low - به احتمال زیاد در 5 سال آینده فرو می ریزد. سودمند نیست بازپخت خیلی مفید نیست
بیش از 2.0 میلی متر< 50 MPaVery low Not necessaryNo annealing needed, might weaken strength
برای غلاف‌های آب شور بیش از 60 درجه و کمتر از 1.2 میلی‌متر، مشخص کردن بازپخت پس از آبگیری، تفاوت بین بخاری‌هایی است که در یک سال از کار می‌افتند و بخاری‌هایی که پنج سال یا بیشتر دوام می‌آورند. هزینه اضافی بازپخت، که معمولاً 15 تا 25 درصد هزینه بخاری است، با افزایش عمر مفید و حذف خطر شکست غیرمنتظره ترک جبران می شود.

جنبه‌های عملی تعیین غلاف‌های دیوار نازک{0}}
غلاف‌های 316 دیوار نازک-باید توسط مهندسان بازپخت شوند و سه شرط اضافی باید در مشخصات تدارکات گنجانده شود. صدور گواهینامه تقاضای اول محیط بازپخت و نرخ خنک کننده. گواهی انطباق مبنی بر اینکه بازپخت در یک محیط غیر اکسید کننده در 1،050 15 درجه حداقل به مدت حداقل 15 دقیقه انجام شده و آب خاموش شده یا گاز اجباری خنک شده است، پردازش صحیح را تضمین می کند. دوم، درخواست یک آزمایش حساس‌سازی مطابق با ASTM A262 Practice E. این آزمایش شامل غوطه‌وری یک نمونه از مواد غلاف آنیل شده در محلول مس{12}}سولفات در حال جوش و بررسی حمله بین دانه‌ای است. امتیاز پاس نشان می دهد که بازپخت منجر به حساسیت نمی شود. مورد سوم این است که باید تأیید شود که سیم مقاومت داخلی اکسید نشده و آسیب دیده است. یک آزمایش ساده مقاومت عایق در دمای اتاق{16}}حداقل 100 مگا اهم-تأیید می‌کند که MgO و سیم هنوز سر جای خود هستند. بخاری هایی که به طور نادرست در هوا بازپخت شده اند ممکن است سیم مقاومت کاملاً اکسید شده باشد و بخاری یک اتصال کوتاه یا مقاومت بسیار کم از خود نشان دهد. برای تولید با حجم بالا، مهندسان باید به دنبال نمونه های مقطعی مخرب از دوره تولید اولیه باشند تا ساختار دانه و فقدان کاربیدهای بین دانه ای را تایید کنند. این صلاحیت در مقایسه با هزینه خرابی های میدانی در برنامه های کاربردی آب دریا که در آن بخاری خراب معمولاً منجر به خاموش شدن، تخلیه و تمیز کردن کشتی می شود، نسبتاً ارزان است. دیوار نازک-316 که به‌درستی بازپخت شده است، مزایای پاسخ حرارتی دیوارهای نازک و مقاومت در برابر خوردگی دیواره‌های ضخیم را در برابر خوردگی تنشی ترکیب می‌کند، زمانی که گرمایش سریع و دوام آب دریا مورد نیاز است.