U-shaklli yoki buyurtma asosidagi 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan elektr isitish quvurlarini ishlab chiqarish standart korroziya spetsifikatsiyalarida ko'pincha e'tibordan chetda qoladigan metallurgiya xavfini keltirib chiqaradi. Bükme jarayoni, ayniqsa, sovuq tortilgan trubkalarda qattiq radiuslar bilan bajarilganda, plastik deformatsiya hosil bo'lib, metastabil tutilgan ostenitni deformatsiyalangan martensitga- aylantiradi. Ushbu transformatsiya, asosiy material nominal ravishda 316 kompozitsion talablarga javob bersa ham, egilgan hududning samarali chuqurchaga chidamlilik ekvivalent sonini (PREN) kamaytiradi. Elektrokimyoviy sinovdan olingan eksperimental ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan qobiqlarning sovuq{9}}egilgan qismlari bir xil issiqlikdan egilmagan qismlarga qaraganda 15-25 darajaga past chuqurlik haroratini (CPT) ko'rsatishi mumkin. Past{14}}xlorid, lekin yuqori{15}}haroratli suv (masalan, 80–95 daraja, 50–100 ppm Cl⁻) boʻlgan ilovalar uchun bu pasayish koʻpincha xizmat koʻrsatgandan keyin bir necha oy ichida egilgan zonani passiv holatdan faol chuqurlikka oʻtkazadi va bu isitish moslamasining muddatidan oldin ishdan chiqishiga olib keladi. Ushbu maqola egilish radiusi, deformatsiyadan kelib chiqadigan martensit fraktsiyasi-va chuqurchaga moyillik o'rtasidagi bog'liqlikni aniqlaydi, bu esa o'rtacha agressiv suvli muhitlar uchun shakllangan 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan immersion isitgichlarni belgilash bo'yicha muhandislar uchun tanlov asosini taqdim etadi.
Deformatsiyaning metallurgik mexanizmi-Sovuqda induktsiya qilingan martensit-316 zanglamaydigan po'latdan egilgan
316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan ostenitik struktura faqat ma'lum bir stacking nosozlik energiyasidan yuqori bo'lgan termodinamik jihatdan barqarordir. Martensitning boshlang'ich haroratidan (Ms) past haroratlarda sovuq ishlov berish paytida mexanik deformatsiya yuz{2}}markazlangan kubik ostenitdan ( ) tanaga- markazlashgan tetragonal martensitga (') siljish o'zgarishini boshlash uchun etarli energiya beradi. 316 zanglamaydigan po'lat uchun Ms harorati taxminan -40 darajani tashkil qiladi, lekin haqiqiy plastik deformatsiya chegara qiymatidan oshib ketganda xona haroratida deformatsiya ta'sirida martensit hosil bo'ladi. Bükme g'ilofning tashqi tolalarini taranglikda, ichki tolalarni esa siqilishda joylashtiradi. Cho'zish tomoni e=t / (2R) sifatida hisoblangan maksimal plastik kuchlanishni boshdan kechiradi, bu erda t - devor qalinligi va R - quvur o'rta chizig'iga o'lchangan egilish radiusi. 1,2 mm devor qalinligi 24 mm markaz chizig'i radiusiga (2D egilish) egilgan odatiy 12 mm OD trubkasi uchun tashqi tolaning kuchlanishi 0,05 (5%) ni tashkil qiladi. 15 mm radiusda (1,25D egilish) kuchlanish 0,08 (8%) ga oshadi. Fischer Feritscope yordamida magnit ferrit o'lchovlari shuni ko'rsatadiki, 5% valentlik deformatsiyasi taxminan 8-12% martensit hosil qiladi, 8% deformatsiya esa 316 zanglamaydigan po'latda 15-25% martensit hosil qiladi.
Korroziyaga chidamlilik bo'yicha martensit hosil bo'lishining oqibati ikki xildir. Birinchidan, martensitning xrom va molibdenning eruvchanligi ostenitga qaraganda pastroq bo'lib, fazalar chegaralarida xromning kamayishi{1}}bo'linishiga olib keladi. Ikkinchidan, martensit ostenitga nisbatan katodik faza rolini o'ynaydi va qo'shni ostenitning anodik erishini tezlashtiradigan galvanik mikroelementlarni yaratadi. 80 gradusda 100 ppm xlorid eritmasida potentsiodinamik polarizatsiya skanerlashi shuni ko'rsatadiki, 15% martensitli sovuq-egilgan 316 zanglamaydigan po'lat Ag/AgCl ga nisbatan +150 mV chuqurlashish potentsialini namoyon qiladi, xuddi shu material esa to'liq qayta kristallangan holatda -V1} ko'rinadi. Ushbu 200 mV siljish, egilgan hudud chuqurlarni boshlash uchun sezilarli darajada pastroq anodik polarizatsiyani talab qilishini anglatadi.
Bükme radiusi va pitting umri o'rtasidagi miqdoriy bog'liqlik
Sintetik sovutish suvida (80 ppm Cl⁻, 200 ppm SO₄²⁻, pH 7,2, 85 daraja radiusga asoslangan nosozliklar asosida) U{0}}formatli 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan isitgichlar (devor qalinligi 1,5 mm, tashqi diametri 12 mm) yordamida boshqariladigan cho'milish sinovlari. Har bir isitgich 8 Vt/sm² sirt issiqlik oqimida ishladi va nosozlik tashqi egilish cho'qqisida chuqurchalar tufayli teshilish sifatida aniqlandi.
Bend radiusi 36 mm (3D, deformatsiya ≈3,3%): 2100 soatdan keyin o'rtacha chuqurchalar buzilishi. Burilish cho'qqisida o'lchangan martensit miqdori: 6%. Chuqurliklar bir nechta joylarda boshlangan, ammo sekin tarqaladi.
Bend radiusi 24 mm (2D, deformatsiya 5,0%): 1150 soatdan keyin o'rtacha chuqurchalar buzilishi. Martensit tarkibi: 11%. Cho'zilish tomoni kuchlanish cho'qqilarida afzal boshlangan chuqurliklar.
Bükme radiusi 18 mm (1,5D, kuchlanish 6,7%): 550 soatdan keyin o'rtacha chuqurchalar buzilishi. Martensit tarkibi: 18%. Mahalliy korroziya tashqi egilish bo'ylab 2 mm kenglikdagi tasmada to'plangan.
Bükme radiusi 12 mm (1D, deformatsiya 10%): 180 soatdan keyin o'rtacha chuqurchalar buzilishi. Martensit tarkibi: 27%. Ba'zi namunalarda yorilish bilan birga tez teshilish.
Texnologik suvda yuqori xlorid konsentratsiyasi (300-500 ppm) bo'lgan ilovalar uchun har bir egilish radiusida chuqurlik muddati qo'shimcha 2-3 marta kamayadi. Aksincha, suv harorati 50 darajadan past bo'lganida, martensit{5}}qo'zg'atadigan chuqurchalar tezlashishi ahamiyatsiz bo'ladi, chunki egilgan uchastkalarda ham kritik chuqurlik harorati ish haroratidan yuqori bo'lib qoladi.
Burilishlarda lokalizatsiya qilingan chuqurlikning termal va mexanik oqibatlari
Burilish radiusida chuqurchalar buzilishi ayniqsa muammoli, chunki geometriya stressni to'playdi. Chuqur g'ilof devoriga kirgandan so'ng, ichki isitish elementi (odatda NiCr yoki FeCrAl sim) texnologik suyuqlikka ta'sir qiladi. Suvga asoslangan{2}}tizimlarda bu zudlik bilan yerga nosozlik va isitgichning yopilishiga olib keladi. Biroq, to'liq teshilishdan oldin ham, qisman{4}}qalinligidagi chuqurlar mahalliy issiq nuqtalarni hosil qiladi, chunki chuqur poydevoridagi qolgan devor qalinligi yuqori issiqlik qarshiligiga va mahalliy oqim zichligiga ega. Burilish joyida devorga 30% kirib boradigan isitgichning infraqizil termografiyasi sirt harorati atrofdagi qobiq haroratidan 35-50 darajaga ko'tarilishini ko'rsatadi. Bu issiq nuqta korroziyani yanada tezlashtiradi va mahalliy haddan tashqari issiqlik tufayli ichki qarshilik simining yonishiga olib kelishi mumkin. Bosim ostida bo'lgan tizimlarda, to'liq kirmagan chuqur hali ham stressni ko'taruvchi rol o'ynashi mumkin, bu esa isitgich termal aylanish jarayonidan o'tganda charchoq yoriqlarini boshlaydi.
Bükme orqali kiritilgan cho'zilish qoldiq stresslari, shuningdek, ma'lum sharoitlarda stressli korroziya yorilishiga (SSC) yordam beradi. 316 zanglamaydigan po'latdan{2}}xlorid o'z ichiga olgan muhitda qoldiq valentlik kuchlanishi (ko'pincha egilgan tashqi tolada 100–250 MPa), martensit va yuqori haroratning kombinatsiyasi sinergetik buzilish mexanizmini hosil qiladi. Kimyoviy partiyali reaktorlarning amaliy tadqiqotlari shuni ko'rsatadiki, 200 ppm Cl⁻ 95 gradusda 1,5D radiusga egilgan U{6}}formatli 316 ta isitgich transgranular SCC tomonidan 300 soat ichida ishlamay qolgan, 3D radiusga egilgan bir xil isitgichlar esa 3000 soatdan ortiq yorilishsiz ishlagan.
Xlorid darajasi va ish haroratiga asoslangan egilish radiusini tanlash bo'yicha qo'llanma
Quyidagi qaror matritsasi muhandislarga U{0}}shaklidagi yoki maxsus shakldagi-316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan elektr isitish quvurlari uchun minimal egilish radiuslarini belgilashda yordam beradi. Xlorid konsentratsiyasi va qobiqning maksimal haroratining har bir kombinatsiyasi uchun martensit hosil bo'lishini 5% dan pastgacha cheklash uchun tavsiya etilgan minimal R / t nisbati (egilish radiusi trubaning tashqi diametriga bo'linadi) taqdim etiladi.
| Maksimal xlorid konsentratsiyasi (ppm) | Maksimal qobiq harorati (daraja) | Tavsiya etilgan minimal egilish radiusi (OD kolbasining karrali) | Kutilayotgan pitting-Erkin hayot (soat) | Post-Bukishda issiqlik bilan ishlov berish kerakmi? |
|---|---|---|---|---|
| < 50 | < 60 | 2.0 D | > 5000 | Yo'q |
| 50 – 100 | < 60 | 2.0 D | > 4000 | Yo'q |
| 50 – 100 | 60 – 90 | 2.5 D | > 3000 | Yo'q |
| 50 – 100 | 90 – 110 | 3.0 D | > 2000 | Tavsiya etiladi (agar iloji bo'lsa, eritmani yuvish) |
| 100 – 300 | < 50 | 2.5 D | > 3000 | Yo'q |
| 100 – 300 | 50 – 80 | 3.0 D | > 2000 | Tavsiya etilgan |
| 100 – 300 | 80 – 100 | 4.0 D | > 1000 | Majburiy |
| 300 – 600 | < 60 | 3.5 D | > 1500 | Majburiy |
| 300 – 600 | 60 – 90 | 4.0 D | > 800 | Majburiy + qotishma yangilanishini ko'rib chiqing (Incoloy 825) |
| > 600 | har qanday harorat | Sovuq egilishdan saqlaning; tekis isitgichlardan yoki issiq{0}}buklanishlardan foydalaning | Qo'llanilmaydigan, qo'llab bo'lmaydigan | To'g'ridan-to'g'ri 316 dan foydalaning yoki chidamliroq qotishmaga o'ting |
Oʻrtacha xloridli muhitda 2,5D dan kichikroq ixcham U-burilishlarni talab qiladigan ilovalar uchun ishlab chiqaruvchilar choʻzilgan tuzilmani qayta kristallashtirish va martensitni yoʻq qilish uchun-burilishdan keyingi eritma eritmasini qayta ishlash (1050 darajaga qizdirish, soʻngra suvni tez oʻchirish) qoʻllashi mumkin. Biroq, tayyor isitish moslamalarini eritma bilan yuvish ko'pincha amaliy emas, chunki ichki isitish elementi va tugatish muhrlari bu haroratlarga bardosh bera olmaydi. Bunday hollarda kattaroq egilish radiusini belgilash yoki 316Ti (karbidlarni barqarorlashtirish va martensit tendentsiyasini kamaytirish uchun titanni o'z ichiga oladi) kabi yanada shakllantiriladigan, ammo korroziyaga{6}}bardoshli qotishmaga o'tish amaliy alternativani taklif qiladi.
Burilishlarni yumshatish uchun qo'shimcha chora-tadbirlar-Tegishli korroziya
Dizayn cheklovlari 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan g'ilofda qattiq egilish radiusini majburlaganda, uchta muhandislik chorasi korroziyaga chidamliligini qisman tiklashi mumkin. Birinchidan, egilishdan oldin trubaning devor qalinligini oshirish ma'lum bir egilish radiusi uchun tashqi tolaning kuchlanishini kamaytiradi, chunki kuchlanish t / R ga proportsionaldir. 1,5D radiusga egilgan 1,8 mm devor trubkasi bir xil radiusga egilgan 1,2 mm devor trubkasiga qaraganda kamroq kuchlanishni boshdan kechiradi va martensit hosil bo'lishini taxminan 30% ga kamaytiradi. Ikkinchidan, 316 (0,08% C) emas, balki pastroq uglerod 316L (maksimal 0,03% C) ni belgilash, martensit shakllanishiga to'g'ridan-to'g'ri to'sqinlik qilmasa ham, bükme va keyingi payvandlash paytida sensibilizatsiyaga qarshilikni yaxshilaydi. Uchinchidan, egilishdan keyingi{13}}elektropolishing operatsiyasini amalga oshirish martensitning eng yuqori zichligi va deformatsiyadan kelib chiqadigan nuqsonlar-bo‘lgan yupqa sirt qatlamini (20–50 mkm) olib tashlaydi. Elektrokimyoviy sinov shuni ko'rsatadiki, 1,5D egilishni elektropolishing bukilmagan holatdan 50 mVgacha bo'lgan chuqurlik potentsialini tiklaydi va xizmat muddatini silliqlanmagan burmalarga nisbatan uch barobarga uzaytiradi.
Ishonchli 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan suv isitgichlari uchun egilish radiuslarini belgilash
U{0}}formatli yoki moslashtirilgan 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan elektr isitish quvurlari uchun kotirovkalarni so'rashda muhandislar minimal egilish radiusini quvur tashqi diametrining ko'paytmasi sifatida, kutilayotgan xlorid kontsentratsiyasi va texnologik suyuqlikning maksimal ish harorati bilan birga aniq ko'rsatishi kerak. Suv kimyosiga mosligini tekshirmasdan ishlab chiqaruvchining standart egilish radiusiga (ko‘pincha 2D yoki 1,5D) o‘tishdan saqlaning. Suvning qattiqligi va xlorid darajasi kommunal manbalarga xos boʻlgan (50–150 ppm Cl⁻, 60–80 daraja ish harorati) yangi oʻrnatishlar uchun martensit miqdori 5% dan past boʻlishini taʼminlash va 10 000 soatdan ortiq boʻsh ishlash muddatiga erishish uchun minimal 3D egilish radiusini belgilang. Agar boʻsh joy cheklovlari 2,5D dan qattiqroq egilishlarni talab qilsa, taʼminotchidan namunali egilishlarda deformatsiyani oʻlchashni (ferritoskop yoki rentgen nurlari diffraktsiyasi yordamida)-soʻrang va elektropolishing yoki egilishdan keyingi kuchlanishni bartaraf etish usullarini koʻrib chiqing. Bukilish radiusini devor qalinligi va sirt qoplamasiga teng ahamiyatga ega bo'lgan dizayn o'zgaruvchisi sifatida birinchi o'ringa qo'yish orqali texnologik muhandislar to'g'ri uchastkalarda emas, balki har bir egilishning zaif tashqi tolasida paydo bo'ladigan erta buzilishlarning oldini olishlari mumkin.
