U{1}}shaklidagi suv isitgichlari uchun 316 zanglamaydigan po‘latdan yasalgan qobiqli quvurlarning sovuq egilishi saqlanib qolgan ostenitni deformatsiyaga aylantiradimi-induktsiyalangan martensit va past-xloridli yuqori-haroratli suvda chuqurchalar paydo bo‘lishini tezlashtiradimi?

Standart korroziya talablarida U-shakli yoki maxsus egilgan 316 zanglamaydigan po'latdan elektr isitish quvurlarini hosil qilishning metallurgiya xavfi odatda e'tiborga olinmaydi. Bükme jarayoni, ayniqsa sovuq tortilgan quvurlarda kichik radiuslardan foydalanilganda, plastik deformatsiyaga olib keladi, bu esa metastabil tutilgan ostenitni deformatsiyalangan martensitga- aylantiradi. Ushbu o'tish, asosiy material texnik jihatdan 316 kompozitsion talablarni qondirsa ham, egilgan maydonning samarali chuqurchaga qarshilik ekvivalent sonini (PREN) kamaytiradi. Eksperimental ma'lumotlarning elektrokimyoviy sinovi shuni ko'rsatdiki, 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan g'iloflarning sovuq egilgan qismlarida kritik chuqurlik harorati (CPT) bir xil issiqlikdan burilmagan qismlarga qaraganda 15{17}}25 daraja past bo'lishi mumkin. Suvning xlorid miqdori past, lekin harorati yuqori bo'lgan ilovalarda (masalan, 80 dan 95 ° C gacha, million Cl⁻ uchun 50 dan 100 gacha), bu pasayish odatda egilgan zonani xizmat ko'rsatishdan keyin bir necha oy ichida passiv holatdan faol chuqurlik holatiga o'tkazadi, bu esa isitgichning muddatidan oldin ishdan chiqishiga olib keladi. Ushbu maqola egilish radiusi, deformatsiyadan kelib chiqadigan martensit fraktsiyasi va chuqurlikka moyillik o'rtasidagi bog'liqlikni baholaydi va o'rtacha qattiq suv muhiti uchun shakllangan 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan suvga cho'mdiruvchi isitgichlarni belgilaydigan dizayn muhandislari uchun tanlov asosini taqdim etadi.

Sovuq egilgan 316 zanglamaydigan po'latda-induktsiyalangan martensit deformatsiyasining metallurgik mexanizmi
316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan ostenitik struktura faqat ma'lum bir stacking nosozlik energiyasida termodinamik jihatdan barqarordir. Martensitning boshlang'ich haroratidan (Ms) pastda mexanik deformatsiya sovuq ish jarayoni bo'lib, unda etkazib beriladigan energiya markazlashtirilgan kubik ostenitdan ($\\gamma$) tana markazlashtirilgan-tetragonal martensitga ($\\alfa'$) siljish o'tishini keltirib chiqarish uchun etarli bo'ladi. 316 zanglamaydigan po'latdan Ms harorati taxminan -40 daraja. Biroq, shtammdan kelib chiqqan martensit kritik miqdordan ortiq haqiqiy plastik shtamm uchun xona haroratida ko'rinadi. Bükme g'ilofning tashqi tolalariga stress va ichki tolalarni siqishga olib keladi. e=t/2R Bu yerda R - trubaning markaziy chizig'iga egilish radiusi, t - devor qalinligi va e - tortilish tomonidagi maksimal plastik deformatsiya. Devor qalinligi 1,2 mm bo'lgan standart 12 mm OD trubasining 2D egilishi uchun 24 mm markaz radiusigacha tashqi tolaning kuchlanishi 0,05 (5%) ni tashkil qiladi. 15 mm radiusda (1,25D egilish) kuchlanish 0,08 ga (8%) ortadi. Fischer Feritscope bilan o'lchovlar shuni ko'rsatadiki, 316 zanglamaydigan po'latdan 5% kuchlanish deformatsiyasi taxminan 8-12% a' martensitni va 8% deformatsiyani 15-25% martensitga olib keladi.

Martensit ishlab chiqarish korroziyaga chidamliligiga ikki tomonlama ta'sir ko'rsatadi. Birinchidan, martensit ostenitga qaraganda xrom va molibdenda kamroq eriydi va faza chegaralarida xrom yo'qolgan yamoqlarga olib keladi. Ikkinchidan, martensit ostenitga nisbatan katodik faza bo'lib, bu galvanik mikroelementlarning hosil bo'lishiga va qo'shni ostenitning anodik erishiga olib keladi. 80 gradusda 100 ppm xlorid eritmasida potentsiodinamik polarizatsiya skanerlashi shuni ko'rsatadiki, 15% martensitli sovuq egilgan 316 zanglamaydigan po'latdan Ag/AgCl ga nisbatan +150 mV chuqurlashish potentsialiga ega, to'liq qayta kristallangan holatda bir xil material esa {{8}m chuqurlashish potentsialiga ega. 200 mV kuchlanishning o'zgarishi chuqurlarni boshlash uchun egilgan hududga kamroq anodik polarizatsiya kerakligini anglatadi.

Bükme radiusi va chuqurlik muddati o'rtasidagi miqdoriy bog'liqlik
U{0}}formatli 316 ta zanglamaydigan po'latdan yasalgan isitgichlar (qalinligi 1,5 mm, diametri 12 mm) sintetik sovutish suviga (80 ppm Cl−, 200 ppm SO42−, pH 7,2, 85 daraja) boshqariladigan botirish tajribalaridan o'tkazildi. sirt issiqlik oqimi 8 Vt/sm 2 . Ishlamay qolish tashqi egilish cho‘qqisida chuqurchalar paydo bo‘lishi natijasida yuzaga kelgan teshilish sifatida aniqlandi.

Burilish radiusi 36 mm (3D, deformatsiya≈3,3%): 2100 soatdan keyin o'rtacha chuqurchalar buzilishi. Egilgan cho'qqidagi martensit miqdori 6% Ko'p sayt boshlanishi, sust tarqalish.

Bükme radiusi 24 mm (2D, deformatsiya 5,0%): 1150 soatdan keyin o'rtacha chuqurchalar buzilishi Martensit tarkibi: 11% Cho'zilish tomoni kuchlanish cho'qqilarida afzal yadrolangan chuqurlar.

Bükme radiusi 18 mm (1,5D, kuchlanish 6,7%). O'rtacha chuqurlikdagi nosozlik 550 soat. martensit miqdori 18%; Tashqi burmada 2 mm halqada lokalizatsiya qilingan korroziya.

Bükme radiusi 12 mm (1D, kuchlanish 10%): 180 soatdan keyin o'rtacha chuqurchalar buzilishi. Martensit tarkibi: 27%. Ba'zi hollarda yorilish bilan tez teshilish.

Texnologik suvda xlorid kontsentratsiyasi (300{3}}500 ppm) yuqori bo'lgan ilovalarda har bir egilish radiusida chuqurchalarning ishlash muddati yana 2-3 marta kamayadi. Shu bilan bir qatorda, suvning harorati 50 darajadan past bo'lganda, martensit tufayli yuzaga keladigan chuqurchalar tezlashishi ahamiyatsiz, chunki kritik chuqurlik harorati hatto egilgan qismlar uchun ham ish haroratidan yuqori.

Burilishlarda lokalizatsiya qilingan chuqurlikning termal va mexanik ta'siri.
Bükme radiusida stressni yo'naltiruvchi dizayn chuqurlikning buzilishini ayniqsa muammoli qiladi. Chuqur g'ilof devoridan o'tib ketganda, ichki isitish elementi (odatda NiCr yoki FeCrAl sim) texnologik suyuqlikka ta'sir qiladi. Suvga asoslangan tizimlarda bu zudlik bilan tuproq xatosini va isitgichni o'chirishni keltirib chiqaradi. Shu bilan birga, izolyatsiyalangan issiq nuqtalar chuqurning poydevoridagi qolgan devor qalinligida yuqori issiqlik qarshiligi va mahalliy oqim zichligi tufayli to'liq teshilishdan oldin ham qisman qalinlikdagi chuqurlarda paydo bo'ladi. Burilish joyida devorga 30% kirib boradigan isitgichning infraqizil termografiyasi egilish atrofidagi qobiq haroratiga nisbatan sirt harorati 35-50 darajaga oshishini ko'rsatadi. Bu issiq nuqta korroziyani kuchaytiradi va mahalliy haddan tashqari qizib ketish tufayli-ichki qarshilik simining yonishiga olib kelishi mumkin. Bosim ostida bo'lgan tizimlarda ham, qisman chuqurlikdagi chuqurlik, kuchlanish ko'taruvchisi bo'lib xizmat qilishi va isitgichning termal aylanishiga duchor bo'lganda, charchoq yoriqlarini boshlashi mumkin.

Bükme natijasida kelib chiqadigan cho'zilish qoldiq stresslari, shuningdek, ma'lum sharoitlarda stressli korroziya yorilishi (SSC) ni keltirib chiqaradi. Qoldiq valentlik kuchlanishi (odatda egilgan tashqi tolada 100{2}}250 MPa), martensit va ortib borayotgan haroratning kombinatsiyasi 316 zanglamaydigan po'lat uchun sharoitlarni o'z ichiga olgan xlorid-da sinergetik buzilish mexanizmini keltirib chiqaradi. Kimyoviy partiyali reaktorlar uchun misollar mavjud, bunda U{9}}formatli 316 ta isitgich 200 ppm Cl-da 1,5D radiusga 95 darajada egilib, transgranular SCC ostida 300 soatdan keyin ishlamay qoldi, 3D radiusga egilgan bir xil isitgichlar esa deyarli 300 soat ishlamadi.

Xlorid darajasi va ish harorati bo'yicha egilish radiusini tanlash bo'yicha qo'llanma
Quyidagi qaror matritsasi muhandislarga U{0}}formatli va moslashtirilgan{1}}316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan elektr isitish quvurlari uchun minimal egilish radiuslarini aniqlashda yordam beradi. Xlorid konsentratsiyasi va g'ilofning maksimal haroratining har bir kombinatsiyasi uchun tavsiya etilgan minimal R/t nisbati (egilish radiusi trubaning tashqi diametriga bo'linadi) martensit rivojlanishini 5% dan kamroq cheklash uchun beriladi.

Maksimal xlorid kontsentratsiyasi (ppm) Maksimal g'ilof harorati (daraja) Tavsiya etilgan minimal egilish radiusi (ko'p trubka OD) Bashorat qilingan chuqurlik-Erkin xizmat muddati (soat) Sizga keyingi-bukilishda issiqlik bilan ishlov berish kerakmi?
< 50 < 60 2.0 D > 5000 No 50 – 100 < 60 2.0 D > 4000 No 50 – 100 60 – 90 2.5 D > 3000 No 50 – 100 90 – 110 3.0 D > 2000 Recommended (solution anneal if possible)
600 > 90 4.0 D > 600 Majburiy + qotishma yangilanishini hisobga oling (Incoloy 825) > 600 > 100 4.5 D > 500 Majburiy + qotishma yangilanishini hisobga oling (Incoloy 825) > 600 > 100 5.0 D > 400 Majburiy + qotishma yangilanishini hisobga oling >{02} D > 300 Majburiy + qotishma yangilanishini ko'rib chiqing (Incoloy 825) > 600 > 100 7.0 D > 200 Kerakli + qotishma yangilanishini ko'rib chiqing (Incoloy 825) > 600 > 100 8.0 D > 100 Kerakli + qotishma yangilanishini ko'rib chiqing (Incoloy 825 hech qanday sovuq yoki sovuq emas) issiq-shakllangan burmalar mos kelmaydi. 316 tekis foydalaning yoki chidamliroq qotishmaga o'ting
Oʻrtacha xlorid sharoitida 2,5D dan kichikroq ixcham U-burilishlarni talab qiladigan ilovalar uchun ishlab chiqaruvchilar choʻzilgan tuzilmani qayta kristallash va martensitni olib tashlash uchun 1050 darajaga qizdirish, soʻngra suvni tez soʻndirish orqali-buklanishdan keyingi eritma eritmasidan foydalanishni tanlashi mumkin. Biroq, -bigallangan isitish moslamalarini tozalash odatda mumkin emas, chunki ichki isitish elementi va tugatish muhrlari bu haroratlarga bardosh bera olmaydi. Bunday sharoitda amaliy javob kattaroq egilish radiusini yoki yanada shakllanadigan, ammo korroziyaga chidamli{7}}316Ti (karbidlarni barqarorlashtirish uchun titan qoʻshilgan va martensit hosil boʻlishiga kamroq moyil) kabi qotishmani belgilash boʻladi.

Egilishni kamaytirish uchun qoʻshimcha qadamlar-Tegishli korroziya
Dizayn cheklovlari 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan qobiqda tor egilish radiusini talab qilganda, uchta texnik usul korroziyaga chidamliligini qisman tiklashi mumkin. Tashqi toladagi kuchlanish t/R ga proportsionaldir. Shunday qilib, egilishdan oldin trubaning devori qanchalik qalinroq bo'lsa, ma'lum bir egilish radiusi uchun tashqi toladagi kuchlanish kamroq bo'ladi. 1,5D radiusga egilgan 1,8 mm devor trubkasi bir xil radiusga egilgan 1,2 mm devor trubkasiga qaraganda kamroq kuchlanishga ega. Bu martensit ishlab chiqarishni taxminan 30% ga kamaytirishga olib keladi. Ikkinchidan, past uglerodli 316L (maksimal 0,03% C) 316 (0,08% C) dan farqli o'laroq, egilish va har qanday keyingi payvandlash paytida sensibilizatsiyaga qarshilikni oshiradi, lekin martensit shakllanishiga to'g'ridan-to'g'ri to'sqinlik qilmaydi. Uchinchidan, egilishdan keyingi{15}}elektropolishing operatsiyasi yupqa sirt qatlamini (20–50 mkm) martensitning maksimal zichligi va deformatsiyadan kelib chiqadigan nuqsonlarni-o‘chiradi. Elektrokimyoviy sinov shuni ko'rsatadiki, 1,5D egilishni elektropolishing bukilmagan holatdan 50 mVgacha bo'lgan chuqurlik potentsialiga olib keladi va jilolanmagan burmalarga nisbatan xizmat muddatini uch baravar oshiradi.

Og'ir 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan suv isitgichlari uchun egilish radiusi
U{0}}shaklidagi yoki maxsus egilgan 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan elektr isitish quvurlari bo'yicha kotirovkalarni so'ragan muhandis-konstruktorlar quvur tashqi diametrining ko'paytmalarida minimal egilish radiusini, kutilayotgan xlorid kontsentratsiyasini va texnologik suyuqlikning maksimal ish haroratini belgilashlari kerak. Ishlab chiqaruvchining standart egilish radiusi sizning suv kimyongizga mos kelishiga ishonmang (odatda 2D yoki 1,5D). Suvning qattiqligi va xlorid darajasi shahar manbalariga xos boʻlgan yangi qurilmalar uchun (50-150 ppm Cl-, 60{16}}80 daraja ish harorati) martensit kontsentratsiyasi 5% dan past boʻlishini va taxminiy chuqurchalar boʻshashmasdan xizmat qilish muddatini taʼminlash uchun minimal 3D radiusni taʼminlaydi{{17}001. Agar boʻsh joy cheklovlari 2,5D dan qattiqroq egilishlarni talab qilsa, yetkazib beruvchidan deformatsiyadan kelib chiqadigan martensit oʻlchovlarini-soʻrang (ferritoskop yoki rentgen nurlari difraksiyasi) namuna egilishlarida, shuningdek, elektropolishing yoki egilishdan keyingi kuchlanishni chiqarish tartibini koʻrib chiqing. Bükme radiusini devor qalinligi va sirt jilosi bilan teng ravishda dizayn o'zgaruvchisi sifatida ko'rib, texnologik muhandislar to'g'ri qismlardan emas, balki har bir egilishning sezgir tashqi tolasidan kelib chiqadigan erta buzilishlarning oldini olishlari mumkin.