ข้อต่อแบบเชื่อม ส่วนเปลี่ยนผ่านแบบโค้งงอ และชิ้นส่วนคงที่ที่ถูกยึดของท่อทำความร้อนที่ทำจากสเตนเลสสตีล 316 จะคงความเค้นตกค้างจากแรงดึงหลังจากการแปรรูปและการขึ้นรูปอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เมื่ออุปกรณ์ทำงานใน-อุณหภูมิสูง สารคลอไรด์-หรือตัวกลางทางอุตสาหกรรมที่มีฤทธิ์เป็นกรด ผลจากการเชื่อมต่อของความเค้นตกค้างจากแรงดึงและสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะทำให้เกิดการแตกร้าวของการกัดกร่อนจากความเค้น (SCC) ได้ง่าย รอยแตกดังกล่าวมักเกิดจากข้อบกพร่องระดับไมโคร-บนพื้นผิวและขยายตัวอย่างรวดเร็วตามแนวขอบเขตของเกรน ซึ่งไม่สามารถตรวจพบได้ด้วยการตรวจสอบด้วยสายตาแบบเดิมๆ เมื่อรอยแตกทะลุผนังท่อ การรั่วไหลปานกลาง การปิดอุปกรณ์ และแม้แต่อุบัติเหตุด้านความปลอดภัยก็จะเกิดขึ้น ผู้ผลิตหลายรายเพียงกำจัดส่วนหนึ่งของความเค้นตกค้างผ่านการอบอ่อนหลัง-การบรรเทาความเค้นเชื่อม แต่โครงสร้างที่ซับซ้อนของท่อความร้อนแบบรวมมักจะไม่สามารถบรรลุการบำบัดความร้อนแบบรวมได้ ส่งผลให้ความเค้นดึงตกค้างยังคงอยู่บนพื้นผิวเฉพาะที่ การขัดผิวแบบ Shot Peening เป็นเทคโนโลยีการเสริมความแข็งแรงของพื้นผิวที่มีประสิทธิภาพ โดยนำเสนอชั้นความเค้นตกค้างจากแรงอัดที่สม่ำเสมอบนพื้นผิวสแตนเลส ชดเชยความเค้นแรงดึงที่เป็นอันตราย ปิดรอยแตกขนาดเล็กบนพื้นผิวและข้อบกพร่องในการสร้างฟิล์ม และปรับปรุงความสามารถของท่อทำความร้อนในการต้านทานการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นได้อย่างมาก ดังนั้น การบำบัดด้วยการขัดผิวแบบมาตรฐานจึงเป็นกระบวนการเสริมการป้องกัน-การกัดกร่อนที่สำคัญสำหรับท่อความร้อนแบบเชื่อมและขึ้นรูปซึ่งให้บริการใน-สภาพการทำงานของ SCC ที่มีความเสี่ยงสูง
การขัดผิวแบบ Shot Peening ยับยั้งการแตกร้าวของการกัดกร่อนจากความเค้นโดยส่วนใหญ่ผ่านกลไกการป้องกันสี่ประการ ประการแรก การไหลของการฉีดด้วยความเร็วสูง-จะส่งผลกระทบต่อพื้นผิวชิ้นงานอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างความลึกของชั้นการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติก โดยเปลี่ยนความเค้นตกค้างจากแรงดึงที่พื้นผิวเป็นความเค้นตกค้างจากแรงอัดที่เสถียร โดยพื้นฐานแล้วจะกำจัดแรงผลักดันสำหรับการเริ่มต้นการแตกร้าวของความเค้นจากการกัดกร่อน ประการที่สอง การอัดขึ้นรูปพลาสติกจะปิดรอยขีดข่วนเล็กๆ บนพื้นผิว ข้อบกพร่องในการตัดเฉือน และรอยแตกขนาดเล็กที่ความร้อนจากการเชื่อม-บริเวณที่ได้รับผลกระทบ ซึ่งปิดกั้นช่องทางการบุกรุกของคลอไรด์ไอออนและตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนอื่นๆ ประการที่สาม ชั้นการปรับแต่งเกรนหนาแน่นที่เกิดจากการเสียรูปของพลาสติกบนพื้นผิวช่วยเพิ่มความแน่นของฟิล์มพาสซีฟที่มีโครเมียม- ช่วยเพิ่มศักยภาพในการเกิดรูพรุนที่สำคัญของวัสดุ และชะลอการเกิดหลุมกัดกร่อนเฉพาะจุดซึ่งเป็นแหล่งที่มาของ SCC อยู่เสมอ ประการที่สี่ การขัดผิวแบบ shot peening ขจัดตะกรันออกไซด์จากการเชื่อมบนพื้นผิว การปนเปื้อนของเหล็กฟรี และฟิล์มพาสซีฟที่ไม่สม่ำเสมอ ทำให้เกิดการวางรากฐานพื้นผิวที่สะอาดและสม่ำเสมอสำหรับกระบวนการทู่แบบดองหรือการเคลือบแบบแปลงในภายหลัง แตกต่างจากการบำบัดความร้อนแบบองค์รวม การขัดผิวด้วยการยิงสามารถบรรลุการเสริมความแข็งแกร่งแบบกำหนดเป้าหมายเฉพาะจุดบนรอยเชื่อม ส่วนที่โค้งงอ และความเค้น-บริเวณที่มีความเข้มข้น โดยไม่จำกัดขนาดโดยรวมของส่วนประกอบท่อทำความร้อน
การศึกษานี้นำเสนอข้อกำหนดการใช้งานที่เป็นมาตรฐานสี่ประการสำหรับการเสริมความแข็งแกร่งด้วยการขัดด้วยการยิงของท่อทำความร้อนที่ทำจากสแตนเลส 316 ขั้นแรก เลือกวัสดุช็อตที่เหมาะสม และจัดประเภทความเข้มของการขัดตามความเสี่ยงในการกัดกร่อนของบริการ สำหรับสภาพการทำงานของน้ำหมุนเวียนทั่วไปที่มีความเสี่ยง SCC ต่ำ ให้ใช้ช็อตสเตนเลสสตีลที่มีขนาดอนุภาค 0.3–0.6 มม. เพื่อทำการขัดผิวด้วยการฉีดที่มีความเข้มข้นต่ำ- ซึ่งสามารถขจัดมลพิษบนพื้นผิวและสร้างชั้นความเค้นอัดบางๆ ได้ สำหรับการชุบด้วยไฟฟ้าที่มีคลอไรด์สูง - สภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูงตามชายฝั่งและในสภาวะการทำงานที่อุณหภูมิสูง-เป็นช่วงๆ ซึ่งมีความเสี่ยง SCC สูง ให้ใช้ช็อตเซรามิกความแข็งสูงที่มีขนาดอนุภาค 0.2–0.5 มม. สำหรับการขัดผิวด้วยความเข้มสูงปานกลาง- เพื่อให้แน่ใจว่าความลึกของชั้นความเค้นตกค้างของแรงอัดจะอยู่ที่อย่างน้อย 0.1 มม. หลีกเลี่ยงการใช้ช็อตเหล็กกล้าคาร์บอนเพื่อป้องกันการปนเปื้อนของเหล็กที่ฝังอยู่บนพื้นผิวสแตนเลส ซึ่งจะกลายเป็นจุดเหนี่ยวนำให้เกิดการกัดกร่อนในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนตามมา สกรีนช็อตอนุภาคอย่างเคร่งครัดเพื่อกำจัดเศษเล็กเศษน้อยที่แตกหักก่อนการก่อสร้างเพื่อให้แน่ใจว่าได้ผลการลอกสม่ำเสมอ
ประการที่สอง ปรับพารามิเตอร์กระบวนการขัดผิวให้เหมาะสมเพื่อให้เกิดความเข้มแข็งที่ครอบคลุมเต็มที่ของความเครียด-บริเวณที่มีความเข้มข้น ควบคุมความเร็วในการเคลื่อนที่ของปืนฉีด ความดันการฉีด และระยะการยิงอย่างเหมาะสม มุมการฉีดจะถูกเก็บไว้ที่ 75 องศาถึง 90 องศาตั้งฉากกับพื้นผิวท่อเพื่อรับประกันพลังงานกระแทกที่สม่ำเสมอ พื้นที่เสริมความแข็งแกร่งที่สำคัญ ได้แก่ ตะเข็บเชื่อม -โซนที่ได้รับผลกระทบความร้อน - ส่วนเปลี่ยนผ่านแบบโค้งงอ และตำแหน่งหน้าสัมผัสของการจับยึด พื้นที่เหล่านี้จะต้องได้รับการขัดผิวเต็ม 100% และอัตราการครอบคลุมของการขัดจะต้องมากกว่า 98% หลีกเลี่ยงความเข้มของการขัดผิวมากเกินไป ซึ่งจะทำให้เกิด-การเสียรูปพลาสติกมากเกินไป พื้นผิวหยาบ และข้อบกพร่องระดับจุลภาคใหม่-แทน ซึ่งจะลดความสม่ำเสมอของฟิล์มพาสซีฟที่ตามมา สำหรับช่องว่างที่แคบระหว่างท่อทำความร้อนที่ให้มา ให้ใช้หัวฉีด-มุมไมโคร-ขนาดเล็กเพื่อให้แน่ใจว่าตำแหน่งมุมตาย-จะไม่ถูกละเว้น
ประการที่สาม ดำเนินการหลัง-การทำความสะอาดพื้นผิวด้วยการขัดและการบำบัดเพื่อเสริมสร้างการสร้างฟิล์มด้วยความร่วมมือ หลังจากการขัดผิวด้วยการยิง ให้กำจัดฝุ่นที่หลงเหลือจากการยิง เศษโลหะ และอนุภาคเล็กๆ ที่ฝังบนพื้นผิวด้วยการทำความสะอาดอัลตราโซนิกและการล้างน้ำบริสุทธิ์แรงดันสูง- จากนั้น ดำเนินการดองและบำบัดฟิล์มแบบรวมศูนย์เพื่อสร้างฟิล์มพาสซีฟที่มีโครเมียมหนาแน่น-บนพื้นผิวที่ผ่านการขัดเกลา ก่อให้เกิดระบบการป้องกันคอมโพสิตของชั้นความเค้นอัดบวกกับฟิล์มป้องกันการกัดกร่อน-แบบพาสซีฟ สำหรับท่อความร้อนที่มีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนสูงมาก ให้ทำการขัดผิวด้วยการฉีดด้วยกระบวนการปิดผนึกด้วยการแปลงธาตุหายากเพื่อปิดผนึกรูพรุนขนาดเล็ก-ของพื้นผิวเพิ่มเติม และปรับปรุงความต้านทานคลอไรด์ ห้ามมิให้จัดให้มีการขัดเชิงกลหลังจากการขัดผิวด้วยการยิง มิฉะนั้นชั้นความเค้นอัดของพื้นผิวจะถูกลบออกและผลการเสริมความแข็งแกร่งจะล้มเหลว
ประการที่สี่ สร้างการตรวจสอบคุณภาพการปอกเปลือกและระบบควบคุมกระบวนการแบบแบทช์ ตรวจจับค่าความเค้นตกค้างจากการอัดที่พื้นผิวและความลึกของชั้นความเค้นอัดด้วยการวัดความเค้นด้วยรังสีเอกซ์- เพื่อให้แน่ใจว่าตัวชี้วัดทางเทคนิคตรงตามข้อกำหนดการเสริมความแข็งแกร่งของการออกแบบ ตรวจสอบอัตราการครอบคลุมพื้นผิวและความหยาบของชิ้นงานที่กลึงเกลียว เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องในการขัดเฉพาะที่-การขัดถูหรือมากกว่า- สุ่มตัวอย่างชิ้นงานสำหรับการทดสอบการกัดกร่อนของความเค้นดัดและการทดสอบสเปรย์เกลือที่เป็นกลาง เพื่อตรวจสอบการปรับปรุงผลต่อความต้านทานการกัดกร่อนของความเค้น ในระหว่างการดำเนินการภาคสนามระยะยาว- ให้มุ่งเน้นไปที่การตรวจจับข้อบกพร่องของกระแสไหลวนสำหรับ-รอยเชื่อมและชิ้นส่วนที่โค้งงอที่ถูกยิง เพื่อตรวจสอบการเริ่มต้นของรอยแตกจากการกัดกร่อนจากความล้าและความเครียดในช่วงต้น และผสมผสานการทดสอบเคมีไฟฟ้าเพื่อประเมิน-ความเสถียรในระยะยาวของชั้นเสริมความแข็งแรงของพื้นผิว
ข้อมูลการทดสอบภาคสนามแสดงให้เห็นว่าท่อความร้อนที่ทำจากสเตนเลสสตีล 316 ที่เจาะแล้ว-ช่วยลดอัตราความล้มเหลวในการแตกร้าวจากการกัดกร่อนที่เกิดจากความเค้นที่ข้อต่อที่เชื่อมได้มากกว่า 94% และอายุการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ความเค้นดึงสูง-ควบคู่กับสูง-จะขยายออกไปโดยเฉลี่ย 2.3 เท่า โดยสรุป การเลือกวัสดุช็อตที่ตรงกัน การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การครอบคลุม-เต็มรูปแบบ การทำความสะอาดกระบวนการหลัง- และการบำบัดฟิล์มด้วยการทำงานร่วมกัน ตลอดจนการตรวจสอบคุณภาพที่เข้มงวดจะสามารถสร้างชั้นป้องกันความเค้นอัดที่พื้นผิวที่มั่นคงได้ เทคโนโลยีการเสริมความแข็งแรงของพื้นผิวการขัดแบบยิงโดยพื้นฐานจะขจัดอันตรายจากความเค้นดึงที่ตกค้าง ช่วยเพิ่มความต้านทานการแตกร้าวจากความเค้นที่เกิดจากความเค้นของท่อทำความร้อนแบบเชื่อมและขึ้นรูปได้อย่างมาก และให้การรับประกันความปลอดภัยพื้นผิวที่เชื่อถือได้สำหรับท่อทำความร้อนที่ทำจากสแตนเลส 316 ภายใต้ความเครียดจากความร้อนแบบสลับและ-สภาพการทำงานทางอุตสาหกรรมที่มีการกัดกร่อนสูง
