เหตุใดความหนาของผนังปลอกสแตนเลส 316 ที่ต่ำกว่า 1.1 มิลลิเมตรจึงต้องใช้การผ่าน-การอบอ่อนเพื่อป้องกันการกัดกร่อนจากความเครียดในการแตกร้าวในการใช้งานน้ำทะเลร้อน

สำหรับวิศวกรการผลิตและผู้เชี่ยวชาญด้านการกัดกร่อนที่รับผิดชอบเครื่องทำความร้อนแบบจุ่มไฟฟ้าในระบบระบายความร้อนของน้ำทะเล- โรงแยกเกลือออกจากน้ำทะเล และแท่นนอกชายฝั่ง การผสมผสานระหว่างความเค้นดึงที่ตกค้างจากการพันตัวและการสัมผัสคลอไรด์ทำให้เกิดความเสี่ยงสูงที่จะเกิดการแตกร้าวจากการกัดกร่อนของความเค้น ตามที่กำหนดไว้ในมาตรา 10 การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นจำเป็นต้องมีเงื่อนไขพร้อมกัน 3 ประการ ได้แก่ วัสดุที่ไวต่อแรงดึง และสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์สูงกว่า 60 องศา กระบวนการตอกที่ใช้ในการอัดฉนวนแมกนีเซียมออกไซด์ทำให้เกิดความเค้นดึงตกค้างที่สำคัญบนพื้นผิวด้านในของปลอก 316 สำหรับเปลือกที่มีผนังบาง-ที่ต่ำกว่า 1.1 มม. ความเค้นตกค้างเหล่านี้จะสูงเป็นพิเศษและเจาะเข้าไปในส่วนความหนาของผนังที่ใหญ่กว่า ทำให้เกิดเส้นทางที่เกือบจะต่อเนื่องกันสำหรับการเริ่มต้นและการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว หลัง-การอบอ่อนด้วย Swage-การให้ความร้อนแก่ชุดเครื่องทำความร้อนที่เสร็จสมบูรณ์ถึง 1,050 องศา ตามด้วยการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว-จะช่วยลดความเค้นตกค้างเหล่านี้ ซึ่งลดความไวต่อการกัดกร่อนจากการแตกร้าวจากความเค้นได้อย่างมาก บทความนี้จะอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความหนาของผนัง ขนาดความเค้นตกค้าง และความจำเป็นของการอบอ่อนหลังการฉีดเพื่อการบริการน้ำทะเล

ขนาดความเค้นตกค้างเป็นฟังก์ชันของความหนาของผนังหลังการ Swaging

ในระหว่างการตอกท่อ ท่อ 316 จะถูกทำงานเย็นเนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางลดลง 15–30% รอบๆ แกนที่เติม MgO- งานเย็นทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนและการเสียรูปของเกรน โดยกักเก็บพลังงานยืดหยุ่นไว้เป็นความเค้นตกค้าง การวัดการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์-ของความเค้นตกค้างบนพื้นผิวด้านในของปลอก 316 แบบ Swag เผยให้เห็นความสัมพันธ์แบบผกผันที่แข็งแกร่งกับความหนาของผนัง สำหรับความหนาของผนัง 0.8 มม. ความเค้นดึงตกค้างที่พื้นผิวด้านในมีช่วงตั้งแต่ +250 ถึง +350 MPa สำหรับผนัง 1.0 มม. ช่วงคือ +200 ถึง +280 MPa สำหรับผนัง 1.2 มม. ช่วงจะลดลงเหลือ +150 ถึง +220 MPa สำหรับผนัง 1.6 มม. ช่วงคือ +100 ถึง +160 MPa สำหรับผนัง 2.0 มม. ความเค้นตกค้างจะลดลงเหลือ +50 ถึง +100 MPa ค่าเหล่านี้เข้าใกล้หรือเกินเกณฑ์สำหรับการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์อุ่น ซึ่งมีค่าประมาณ +150 MPa สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม 316 ในน้ำทะเลที่ 60 องศา เปลือกที่มีความเค้นตกค้างที่พื้นผิวด้านในสูงกว่า 150 MPa มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวภายในไม่กี่เดือนนับจากการสัมผัส ต่ำกว่า 100 MPa ความเสี่ยงจะลดลงอย่างมาก ดังนั้น เปลือกที่มีความหนาของผนังต่ำกว่าประมาณ 1.2 มม. จึงมีความเค้นตกค้างที่พื้นผิวด้านในซึ่งเกินเกณฑ์ที่ปลอดภัย ในขณะที่เปลือกที่สูงกว่า 1.6 มม. โดยทั่วไปจะต่ำกว่าเกณฑ์ สำหรับช่วงกลาง 1.2–1.6 มม. ความเสี่ยงขึ้นอยู่กับการลดการหว่านและอุณหภูมิน้ำทะเลโดยเฉพาะ

กระบวนการหลอมและผลกระทบต่อความเค้นตกค้างและความต้านทานการกัดกร่อน

การอบอ่อนภายหลัง-ที่ 1,050 องศาเป็นเวลา 15–30 นาทีในบรรยากาศที่มีการป้องกัน-โดยทั่วไปแล้วจะเป็นอาร์กอนหรือแอมโมเนียที่แยกตัวออกแล้ว-จะทำให้โครงสร้างเกรนที่เย็น-ตกผลึกใหม่ของปลอก 316 กระบวนการนี้กำจัดความเค้นตกค้างเกือบทั้งหมด โดยลดค่าพื้นผิวด้านในให้ต่ำกว่า ±20 MPa โดยไม่คำนึงถึงความหนาของผนังเดิม อย่างไรก็ตาม การหลอมมีข้อเสียที่อาจเกิดขึ้นสามประการ ประการแรก อุณหภูมิสูงสามารถออกซิไดซ์ลวดต้านทานภายในได้หากบรรยากาศไม่ได้รับการควบคุมอย่างเพียงพอ โลหะผสมนิกเกิล-โครเมียมจะก่อตัวเป็นออกไซด์ป้องกันที่ 1,050 องศา แต่การเกิดออกซิเดชันที่มากเกินไปจะช่วยลดหน้าตัดของลวด-และทำให้อายุการใช้งานของเครื่องทำความร้อนสั้นลง ประการที่สอง การอบอ่อนจะทำให้เปลือก 316 นิ่มลง ส่งผลให้ความแข็งแรงเชิงกลและระดับความดันลดลงประมาณ 20–30% เมื่อเทียบกับสภาวะที่ดึงเย็น- เครื่องทำความร้อนที่ออกแบบมาสำหรับ 40 บาร์ในสภาพที่-เป็น Swaged อาจจำกัดไว้ที่ 30 บาร์หลังการอบอ่อน ประการที่สาม การหลอมอาจทำให้เกิดอาการแพ้-การตกตะกอนของโครเมียมคาร์ไบด์ที่ขอบเขตเกรน-หากอัตราการเย็นตัวช้าเกินไป การระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว ซึ่งโดยทั่วไปคือการดับด้วยน้ำหรือการระบายความร้อนด้วยแก๊ส ช่วยป้องกันอาการแพ้และรักษาความต้านทานการกัดกร่อน การอบอ่อนที่ดำเนินการอย่างเหมาะสมไม่ได้ลดความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนหรือรอยแยก มันอาจปรับปรุงความสม่ำเสมอของฟิล์มพาสซีฟได้จริง สำหรับเปลือกหุ้มผนังบาง-ที่ต่ำกว่า 1.1 มม. ประโยชน์ของการระบายความเค้นตกค้างมีมากกว่าข้อเสียอย่างมาก เนื่องจากการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นจะจำกัดอายุการใช้งานไว้ที่เดือนแทนที่จะเป็นปี

ตารางเมทริกซ์ข้อกำหนดความหนาของผนังและการหลอมสำหรับการบริการน้ำทะเล

ตารางต่อไปนี้ให้คำแนะนำสำหรับการอบอ่อนหลังการฉีด{0}}ของปลอก 316 ฝักสำหรับการให้บริการน้ำทะเลร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 60 องศา ค่าต่างๆ ถือว่าได้รับคลอไรด์อย่างต่อเนื่องหรือเป็นระยะๆ และมีอายุการใช้งานเป้าหมายเกินสองปี

สำหรับเปลือกที่มีขนาดต่ำกว่า 1.2 มม. ที่ทำงานอยู่ในน้ำทะเลที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 60 องศา การระบุ-การอบอ่อนหลังการฉีดเป็นความแตกต่างระหว่างเครื่องทำความร้อนที่ไม่ทำงานภายในหนึ่งปีกับเครื่องที่มีอายุห้าปีขึ้นไป ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นของการหลอม-โดยทั่วไปคือ 15–25% ของต้นทุนเครื่องทำความร้อน- มีเหตุผลสมควรจากอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น และลดความเสี่ยงที่จะเกิดการแตกร้าวกะทันหัน

ข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติสำหรับการระบุเปลือกผนังบาง-อบอ่อน

เมื่อระบุ-การอบอ่อนหลังพันสำหรับปลอกผนัง 316 แบบบาง- วิศวกรควรรวมข้อกำหนดเพิ่มเติมสามประการไว้ในข้อกำหนดการจัดซื้อ ขั้นแรก ต้องมีใบรับรองบรรยากาศการหลอมและอัตราการทำความเย็น ใบรับรองความสอดคล้องที่ระบุว่าการอบอ่อนดำเนินการที่ 1,050 ± 15 องศาเป็นเวลาอย่างน้อย 15 นาทีในบรรยากาศที่ไม่- ออกซิไดซ์ด้วยการดับน้ำหรือระบายความร้อนด้วยแก๊สให้การรับประกันในการประมวลผลที่เหมาะสม ประการที่สอง ต้องมีการทดสอบการแพ้ตาม ASTM A262 Practice E การทดสอบนี้จะทำให้ตัวอย่างของวัสดุเปลือกอบอ่อนสัมผัสกับสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต-ของคอปเปอร์ซัลเฟตที่กำลังเดือด และตรวจสอบการโจมตีตามขอบเกรน ระดับการผ่านช่วยยืนยันว่าการอบอ่อนไม่ก่อให้เกิดอาการแพ้ ประการที่สาม ต้องมีการตรวจสอบว่าลวดต้านทานภายในไม่ได้รับความเสียหายจากการเกิดออกซิเดชัน การทดสอบความต้านทานของฉนวนอย่างง่ายที่อุณหภูมิห้อง-ขั้นต่ำ 100 เมกะโอห์ม-ช่วยยืนยันว่า MgO และสายไฟยังคงสภาพเดิม สำหรับเครื่องทำความร้อนที่ได้รับการอบอ่อนในอากาศอย่างไม่เหมาะสม ลวดต้านทานอาจถูกออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ และเครื่องทำความร้อนจะแสดงไฟฟ้าลัดวงจรหรือมีความต้านทานต่ำมาก สำหรับการผลิต-ในปริมาณมาก วิศวกรควรขอตัวอย่างภาพตัดขวาง-แบบทำลายล้างตั้งแต่ขั้นตอนการผลิตครั้งแรกเพื่อตรวจสอบโครงสร้างของเกรนและไม่มีคาร์ไบด์ตามขอบเกรน ค่าใช้จ่ายของคุณสมบัตินี้มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับต้นทุนของความล้มเหลวของสนามในการใช้งานน้ำทะเล ซึ่งการเปลี่ยนเครื่องทำความร้อนที่ล้มเหลวมักจะต้องปิดเรือ การระบายน้ำ และการทำความสะอาด เปลือก 316 ผนังบางที่อบอ่อนอย่างเหมาะสม-ให้ประโยชน์ในการตอบสนองต่อความร้อนของผนังบางพร้อมความต้านทานการแตกร้าวจากความเครียดการกัดกร่อนของผนังหนา- สิ่งที่ดีที่สุดของทั้งสองโลกเมื่อต้องใช้ทั้งการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วและความทนทานของน้ำทะเล