A yw Plygu Oer 316 o Diwbiau Gwain Dur Di-staen ar gyfer Gwresogyddion Trochi Siâp U-Yn Trawsnewid Austenit Wedi'i Gadw i mewn i Straen-Martensit Anwythol a Chyflymu Pitting mewn Isel-Tymheredd Uchel Clorid-Dŵr Tymheredd Uchel?

Mae'r risg metelegol o ffurfio tiwbiau gwresogi trydan dur di-staen siâp U neu wedi'u plygu'n arbennig yn cael ei ddiystyru'n gyffredin mewn gofynion cyrydiad safonol. Mae'r broses blygu, yn enwedig wrth ddefnyddio radiysau bach ar diwbiau wedi'u tynnu'n oer, yn arwain at ddadffurfiad plastig, sy'n trawsnewid yr austenit a gedwir yn fetasefydlog yn martensit a achosir gan straen. Mae'r trawsnewid hwn yn lleihau'r nifer cyfatebol ymwrthedd tyllu effeithiol (PREN) yr ardal blygu, hyd yn oed pan fo'r deunydd sylfaen yn dechnegol yn bodloni 316 o ofynion cyfansoddiad. Mae profion electrocemegol o ddata arbrofol yn datgelu y gall tymereddau tyllu critigol (CPT) mewn rhannau oer o 316 o wainau dur gwrthstaen fod 15-25 gradd yn is na rhannau heb eu plygu o'r un gwres. Mewn cymwysiadau lle mae'r dŵr yn isel mewn clorid ond yn uchel mewn tymheredd (ee, 80 i 95 gradd C, 50 i 100 rhan fesul miliwn Cl⁻), mae'r gostyngiad hwn yn aml yn symud y parth plygu o gyflwr pitw goddefol i weithredol o fewn misoedd o wasanaeth, gan achosi methiant cynamserol gwresogydd. Mae'r erthygl hon yn gwerthuso'r cysylltiad rhwng radiws plygu, ffracsiwn martensit a achosir gan straen a thueddiad tyllu ac yn darparu fframwaith dethol ar gyfer peirianwyr dylunio sy'n nodi 316 o wresogyddion trochi dur di-staen wedi'u ffurfio ar gyfer amgylcheddau dyfrol gweddol galed.

Mecanwaith Hindio Metelegol-Martensit Anwythol mewn Cold Bent 316 Dur Di-staen
Mae strwythur austenitig 316 o ddur di-staen yn sefydlog yn thermodynamig yn unig ar ynni diffyg pentyrru penodol. O dan y tymheredd cychwyn martensite (Ms), mae'r anffurfiad mecanyddol yn broses weithio oer lle mae'r egni a gyflenwir yn ddigon i ysgogi trawsnewidiad cneifio o wyneb-austenit ciwbig canolog ($\\gamma$) i'r corff-martensit tetragonal canolog ($\\alpha'$). Mae tymheredd Ms o 316 o ddur di-staen tua -40 gradd. Fodd bynnag, gwelir martensite a achosir gan straen ar dymheredd ystafell ar gyfer straen plastig gwirioneddol dros swm critigol. Mae plygu yn rhoi straen ar ffibrau allanol y wain a chywasgu ar y ffibrau mewnol. ε=t/2R Lle R yw'r radiws tro i linell ganol y tiwb, t yw trwch y wal, a ε yw'r straen plastig mwyaf ar yr ochr tynnol. Ar gyfer tro 2D o diwb OD 12 mm safonol gyda thrwch wal 1.2 mm i radiws llinell ganol o 24 mm y straen ffibr allanol yw 0.05 (5%). Ar radiws 15mm (tro 1.25D), mae'r straen yn cynyddu i 0.08 (8%). Mae mesuriadau gyda Feritscope Fischer yn dangos bod straen tynnol o 5% mewn 316 o ddur di-staen yn arwain at tua 8-12% a' martensite a straen 8% yn arwain at 15-25% martensite.

Mae cynhyrchu martensite yn cael effaith ddeuol ar y gwrthiant cyrydiad. Yn gyntaf, mae martensite yn llai hydawdd mewn cromiwm a molybdenwm nag austenite ac yn arwain at glytiau wedi'u disbyddu gan gromiwm ar ffiniau cyfnodau. Yn ail, mae martensite yn gyfnod cathodig mewn perthynas ag austenite, sy'n arwain at ffurfio microgellau galfanig a diddymiad anodig o'r austenite cyfagos. Mae sganiau polareiddio potentiodynamig mewn hydoddiant clorid 100 ppm ar 80 gradd yn dangos bod gan ddur di-staen 316 wedi'i blygu oer gyda 15% martensite botensial tyllu o +150 mV yn erbyn Ag/AgCl, tra bod gan yr un deunydd yn y cyflwr wedi'i ailgrisialu'n llwyr botensial tyllu o +350 mV. Mae'r newid o 200 mV yn golygu bod angen llawer llai o polareiddio anodig ar y rhanbarth plygu i gychwyn pyllau.

Perthynas feintiol rhwng y radiws plygu a'r bywyd tyllu
Roedd -316 o wresogyddion dur di-staen siâp U (trwch 1.5 mm, diamedr 12 mm) yn destun arbrofion trochi rheoledig mewn dŵr oeri synthetig (80 ppm Cl−, 200 ppm SO42−, pH 7.2, 85 gradd ) i ddangos y patrymau methiant fel swyddogaeth o radiws plygu Wx / radiws wyneb: Roedd pob gwresogydd yn cael ei weithredu ar radiws plygu W. 2 . Diffiniwyd methiant fel trydylliad oherwydd tyllu ar frig y tro allanol.

Radiws plygu 36mm (3D, straen≈3.3%): Methiant tyllu ar gyfartaledd ar ôl 2100 h. Cynnwys martensite ar frig plygu 6% Cychwyn aml-safle, lluosogi swrth.

Radiws plygu 24 mm (2D, straen 5.0%): Methiant tyllu ar gyfartaledd ar ôl 1150 h Cynnwys Martensite: 11% Pyllau'n cael eu cnewyllo'n ffafriol ar frig straen ochr tynnol.

Radiws plygu 18 mm (1.5D, straen 6.7%). Methiant tyllu cyfartalog 550 awr. cynnwys martensite 18 %; Cyrydiad lleol mewn cylch 2 mm ar y tro allanol.

Radiws plygu 12 mm (1D, straen 10%): methiant tyllu ar gyfartaledd ar ôl 180 h. Cynnwys martensitig: 27%. Trydylliad cyflym gyda chracio mewn rhai achosion.

Mewn cymwysiadau â chrynodiadau clorid uwch (300-500 ppm) yn y dŵr proses mae'r oes tyllu ar bob radiws tro yn cael ei leihau gan ffactor arall o 2-3. Fel arall, ar gyfer tymheredd y dŵr o dan 50 gradd, mae'r cyflymiad tyllu a achosir gan martensite yn ddibwys gan fod y tymheredd tyllu critigol yn uwch na'r tymheredd gweithio hyd yn oed ar gyfer rhannau plygu.

Effeithiau thermol a mecanyddol tyllu lleol ar droadau.
Mae'r dyluniad sy'n canolbwyntio straen ar radiws y tro yn gwneud methiant y tyllu yn arbennig o drafferthus. Pan fydd pwll yn torri trwy'r wal wain, mae'r elfen wresogi fewnol (gwifren NiCr neu FeCrAl fel arfer) yn agored i hylif y broses. Mewn systemau dŵr, mae hyn yn creu nam ar y ddaear ar unwaith ac yn diffodd y gwresogydd. Fodd bynnag, mae mannau poeth ynysig yn datblygu mewn pyllau trwch rhannol hyd yn oed cyn trydylliad llawn oherwydd y gwrthiant thermol uwch a dwysedd cerrynt lleol yn y trwch wal sy'n weddill ar waelod y pwll. Mae thermograffeg isgoch gwresogydd gyda threiddiad wal o 30% ar y tro yn dynodi cynnydd tymheredd arwyneb o 35-50 gradd dros dymheredd y wain o amgylch y tro. Mae'r man poeth hwn yn cynyddu cyrydiad a gall achosi llosg-allan o'r wifren gwrthiant fewnol oherwydd gorboethi lleol. Hyd yn oed mewn systemau dan bwysau, gall pwll dyfnder rhannol fod yn godwr straen a chychwyn craciau blinder pan fydd y gwresogydd yn destun seiclo thermol.

Mae'r straen gweddilliol tynnol a achosir gan blygu hefyd yn achosi cracio cyrydiad straen (SSC) ar rai amodau. Mae'r cyfuniad o straen tynnol gweddilliol (fel arfer 100-250 MPa ar y tro ffibr allanol), martensite a thymheredd uwch yn achosi mecanwaith methiant synergaidd mewn clorid{5}}sy'n cynnwys amodau ar gyfer 316 o ddur di-staen. Mae hanes achos ar gael ar gyfer adweithyddion swp cemegol, lle mae U-siâp 316 o wresogyddion, yn plygu i radii 1.5D mewn 200 ppm Cl- gwasanaeth ar 95 gradd, wedi methu o dan SCC traws-gronynnol ar ôl 300 awr, tra bod gwresogyddion union yr un fath yn plygu i radiysau 3D yn gweithredu am bron i 3000 o oriau heb graciau.

Canllaw Dewis Radiws Bend yn ôl Lefel Clorid a Thymheredd Gweithredu
Mae'r matrics penderfyniadau canlynol yn cynorthwyo peirianwyr i ddiffinio radiysau tro lleiaf ar gyfer 316 o diwbiau gwresogi trydan dur gwrthstaen siâp U ac wedi'u teilwra. Ar gyfer pob cyfuniad o grynodiad clorid a thymheredd gwain uchaf, rhoddir isafswm cymhareb R/t (radiws tro wedi'i rannu â diamedr allanol y tiwb) i gyfyngu datblygiad martensite i lai na 5%.

Crynodiad Clorid Uchaf (ppm) Tymheredd Gwain Uchaf (gradd ) Isafswm Radiws Troi a Argymhellir (lluosog o diwb OD)Pitio a Ragwelir-Bywyd Rhad Ac Am Ddim (Oriau)A Oes Angen Postio -Plygwch Triniaeth Gwres?
< 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 Angenrheidiol + ystyried uwchraddio aloi (Incoloy 825) > 600 > 100 4.5 D > 500 Angenrheidiol + ystyried uwchraddio aloi (Incoloy 825) > 600 > 100 5.0 D > 400 Angenrheidiol + ystyried uwchraddio aloi (Incoloy > 60 } {0 > D > 60 } Angenrheidiol + ystyried uwchraddio aloi (Incoloy 825) > 600 > 100 7.0 D > 200 Angenrheidiol + ystyried uwchraddio aloi (Incoloy 825) > 600 > 100 8.0 D > 100 Angenrheidiol + ystyried uwchraddio aloi (Incoloy 825) 600 unrhyw dymheredd Peidiwch â defnyddio troeon oer} yn syth neu'n boeth plygu} 316 syth neu symud i aloi mwy gwrthsefyll
Ar gyfer cymwysiadau sydd angen U{0}}cryniadau cryno llai na 2.5D mewn amodau clorid cymedrol, gall gweithgynhyrchwyr ddewis defnyddio gweithdrefn anelio hydoddiant plygu post, gwresogi i 1050 gradd ac yna diffodd dŵr yn gyflym, i ailgrisialu'r strwythur straen a chael gwared ar fartensit. Fodd bynnag, yn nodweddiadol nid yw datrysiad-anelio cydosodiadau gwresogyddion wedi'u cwblhau yn bosibl gan na all yr elfen wresogi fewnol a'r seliau terfynu oddef y tymereddau hyn. Yn yr amgylchiadau hyn, ateb ymarferol fyddai nodi radiws tro mwy neu aloi mwy ffurfadwy, ond sy'n dal i allu gwrthsefyll cyrydiad, fel 316Ti (sydd â thitaniwm wedi'i ychwanegu ar gyfer sefydlogi carbidau a llai o duedd i ffurfio martensite).

Camau Ychwanegol i Leihau Plygu-Cyrydiad Cysylltiedig
Pan fo cyfyngiadau dylunio yn gofyn am radiws tro cul ar wain 316 o ddur di-staen, gall tri dull technegol adfer ymwrthedd cyrydiad yn rhannol. Mae'r straen yn y ffibr allanol yn gymesur â t/R. Felly, po fwyaf trwchus yw wal y tiwb cyn plygu, y lleiaf yw'r straen yn y ffibr allanol ar gyfer radiws tro penodol. Mae gan diwb wal 1.8 mm sydd wedi'i blygu i radiws 1.5D straen is na thiwb wal 1.2 mm wedi'i blygu i'r un radiws. Mae hyn yn arwain at ostyngiad o tua 30% mewn cynhyrchiant martensite. Yn ail, bydd pennu carbon isel 316L (uchafswm o 0.03% C) yn hytrach na 316 (0.08% C) yn cynyddu ymwrthedd i sensiteiddio yn ystod plygu ac unrhyw weldio dilynol, ond ni fydd yn atal ffurfio martensite yn uniongyrchol. Yn drydydd, mae'r gweithrediad electropolishing postyn yn dileu haen arwyneb denau (20–50 µm) gyda'r dwysedd uchaf o fartensit ac anffurfiad-diffygion a achosir . Mae profion electrocemegol yn dangos bod electropolishing tro 1.5D yn dod â'r potensial tyllu o fewn 50 mV i'r cyflwr heb ei blygu, ac yn cynyddu bywyd y gwasanaeth gan ffactor o dri dros y troadau heb eu sgleinio.

Radii Bend ar gyfer Dyletswydd Trwm 316 o Gwresogyddion Trochi Dur Di-staen
Dylai peirianwyr dylunio sy'n gofyn am ddyfynbrisiau ar diwbiau gwresogi trydan dur di-staen siâp U neu blygu 316 nodi isafswm radiws tro mewn lluosrifau o ddiamedr tiwb y tu allan, y crynodiad clorid disgwyliedig a thymheredd gweithredu uchaf hylif y broses. Peidiwch â chredu bod radiws tro safonol y gwneuthurwr yn iawn ar gyfer eich cemeg dŵr (2D neu 1.5D fel arfer). Ar gyfer gosodiadau newydd gyda lefelau caledwch dŵr a chlorid sy'n nodweddiadol o gyflenwadau dinesig (50-150 ppm Cl-, 60-tymheredd gweithredu 80 gradd) darparwch radiws tro 3D lleiaf i sicrhau crynodiad martensite o dan 5% a bywyd rhydd rhagdybiedig o fwy na 000 1 awr. Os yw cyfyngiadau gofod yn gorfodi troadau tynnach na 2.5D, gofynnwch i'r cyflenwr am fesuriadau martensite a achosir gan straen (ferritescope neu ddifreithiant pelydr-X) ar droadau sampl, ac ystyriwch electropolishing neu weithdrefn rhyddhau straen ar ôl tro. Trwy drin radiws tro fel newidyn dylunio ar sail gyfartal â thrwch wal a sglein arwyneb, gall peirianwyr proses atal methiannau cynamserol nad ydynt yn deillio o'r adrannau syth, ond o ffibr allanol agored i bob tro.