Sut Mae'r Proffil Straen Gweddilliol o Sythu Tiwb o 316 o Weinau Gwresogydd Dur Di-staen yn Newid y Trothwy ar gyfer Cracio Cyrydiad Straen Clorid

Ffynhonnell anfwriadol: Straen arwyneb tynnol o'r broses sythu.

Yn aml, sythu rholer yw'r cam olaf yn y broses weithgynhyrchu ar gyfer 316 o diwbiau gwresogi trydan wedi'u gorchuddio â dur gwrthstaen cyn iddynt gael eu torri i hyd a phlygu. Mae'r weithdrefn hon yn tynnu crymedd o'r tiwb sydd wedi'i dynnu (neu wedi'i anelio) trwy ei redeg trwy rholeri gwrthbwyso, ac mae'n cyflwyno proffil straen gweddilliol cymhleth ar wyneb y tiwb . Cyflwynir straen gweddilliol tynnol o 50-200 MPa yn 50-150 µm allanol wal y wain ar ochr tensiwn pob pwynt cyswllt rholer sythu. Mae'r straeniau tynnol gweddilliol hyn yn cynyddu'r straen cylchyn cymhwysol trwy ehangu thermol a phwysau mewnol mewn amgylcheddau sy'n cynnwys clorid ar dymheredd uchel (uwchlaw 60 gradd) i achosi cracio cyrydiad straen (SCC) ar straen a fyddai'n ddiogel ar gyfer deunydd lleddfu straen. Mae'r papur hwn yn gwerthuso'r gydberthynas rhwng straen gweddilliol oherwydd sythu, lefel clorid ac amser cychwyn SCC, ac yn darparu terfynau manyleb ar gyfer lleddfu straen ar ôl sythu mewn gwasanaeth cyrydol.

Mecanwaith y straen arwyneb sy'n achosi sythu

Mae tiwbiau dur di-staen yn cael eu sythu gan rholer trwy basio rhwng cyfres o rholeri gwrthbwyso sy'n dadffurfio'r tiwb yn blastig i gyfeiriadau eraill. Mae'r straen tynnol yn ffibrau allanol y tiwb yn gyffredinol yn amrywio o 0.5 % i 2.0 % yn dibynnu ar y crymedd cychwynnol a gwrthbwyso'r rholer sythu. Mae straen plastig tynnol gosodedig o 0.5% mewn dur gwrthstaen 316 anelio, sydd â chryfder cynnyrch o tua 205 MPa, yn cyfateb i straen gweddilliol o 150–200 MPa (75–100% o gryfder y cynnyrch). Mae dosbarthiad straen gweddilliol yn eithaf lleol: mae'r straen mwyaf i'w weld mewn haen arwyneb denau (20-100 µm o ddyfnder) oherwydd bod yr anffurfiad sythu yn elastig ar y cyfan yng nghraidd y tiwb a phlastig yn unig ar yr wyneb. Mae craciau'n cnewyllo ar yr wyneb ac yn tyfu i faes straen gweddilliol swmp. Mae'r haen denau hon dan bwysau mawr yn berffaith ar gyfer cychwyn SCC. Fel arfer, cyfeiriad straen gweddilliol yw echelinol (ar hyd y tiwb) ar arwynebau'r tiwb sydd mewn cysylltiad â'r rholeri, gyda straen amgylchiadol ar ymylon cyswllt y rholer. Mae straen gweddilliol echelinol yn arbennig o broblemus ar gyfer gwain gwresogydd oherwydd eu bod i'r un cyfeiriad â'r straen cylchyn a achosir gan y pwysau mewnol, mae'r ddau straen yn dod i gyfanswm o straen tynnol net sy'n cyflymu datblygiad torasgwrn.

Gostyngiad meintiol yn y trothwy SCC oherwydd straen sythu

Mae profion systematig o diwbiau 316 mewn magnesiwm clorid berwedig (154 gradd , prawf SCC safonol) yn dangos bod tiwbiau wedi'u sythu heb bost-rhyddhad straen sythu yn methu mewn 20-50 awr o dan straen cymhwysol o 200 MPa. Mae'r un tiwbiau yn y cyflwr lleddfu straen (straen gweddilliol o dan 30 MPa) yn goroesi dros 500 awr. O dan amgylchiadau gwasanaeth sy'n berthnasol i wresogyddion trochi - 90 gradd dŵr gyda 1,000 ppm clorid - mae'r canlyniad yr un mor sylweddol. 316 gwain gyda straen wedi'i leddfu gwrthsefyll 1,000 ppm clorid am 5-8 mlynedd heb SCC. Bydd gwain wedi'u sythu gyda straen arwyneb gweddilliol o fwy na 150 MPa yn cynhyrchu toriadau SCC o fewn 12-24 mis ar yr un lefel o glorid. Bydd gwain o dan ryddhad straen yn para am byth ar 500 ppm clorid. Bydd gwain wedi'u sythu yn chwalu mewn 3-5 mlynedd. Y cyfuniad trothwy hanfodol ar gyfer cychwyn SCC heb ddefnyddio grymoedd sythu yw 60 gradd a 300 ppm clorid. Yn uwch na 80 gradd, bydd y cyfuniad o unrhyw grynodiad clorid uwchlaw 200 ppm gyda straen gweddilliol sythu sy'n fwy na 100 MPa yn y pen draw yn arwain at SCC. Mae'r tabl isod yn dangos yr amser i gychwyn SCC fel swyddogaeth o densiwn arwyneb gweddilliol, crynodiad clorid a thymheredd.

Straen Arwyneb Gweddilliol o Sythu (MPa) Crynodiad Clorid (ppm) Gwain Tymheredd ( gradd ) Amser i SCC Cychwyn Cracio (oriau gweithredu) Amser i Berforation (wal 1.5 mm) Cam Gweithredu a Argymhellir<30 (stress relieved) 1000 90 >70,000 (>8 years) >80,000 yn Dderbyniol<30 (stress relieved) 2000 80 >50,000 >60,000Derbyniol gyda monitro 50-100 (sythu ysgafn) 500 90 20,000-30,000 (2.5-3.5 mlynedd) 25,000-40,000 Ymylol; argymhellir lleddfu straen
50-100 (sythu bach) 1000 80 15,000-20,000 (1.7-2.3 oed) 18,000-25,000 Heb ei argymell ar gyfer defnydd parhaus 100-150 (sythu cymedrol) 300 90 10,000-15,000 (1.7-2.3 oed) 18,000-25,000 Heb ei argymell ar gyfer defnydd parhaus 100-150 (sythu cymedrol) 300 90 10,000-15,000 (1.1-1,0 mlynedd ac, 0,000,000,000-1-1,000 mlynedd yn dderbyniol). uwch na 80 gradd 100-150 (sythu cymedrol) 500 80 8,000-12,000 (0.9-1.4 oed) 10,000-15,000 Ddim yn dderbyniol
150-200 (sythu difrifol) 200 90 3,000-6,000 (4-8 mis) 4,000-8,000 Annerbyniol ar gyfer unrhyw clorid
150-200 (sythu difrifol) 500 70 5,000-10,000 (7-14 mis) 6,000-12,000 Gosod tiwb lleddfu straen yn ei le
Canfod a Lleddfu Straen Gweddilliol o Sythu

Mae gan brynwyr sy'n nodi 316 o wresogyddion caeedig ar gyfer defnydd clorid dair ffordd i wirio statws straen gweddilliol rhag sythu. Y cyntaf yw arfer safonol ASTM G38 ar gyfer cynhyrchu sbesimenau U-tro. Mae cyfran o'r tiwbiau a dderbynnir yn cael ei blygu 180o dros fandrel a'i drochi mewn magnesiwm clorid berwedig. Os digwyddodd cracio o fewn 100 awr, roedd y tensiwn gweddilliol o sythu yn ddigon i achosi SCC heb straen cymhwysol. Yr ail dechneg yw canfod straen gweddilliol ar wyneb y tiwb. Mae gwerthoedd dros 100 MPa yn awgrymu y dylid lleihau straen ar ôl sythu. Y trydydd dull a'r hawsaf yw'r hyn a elwir yn "brawf fferocsyl" (ysgythru asid sylffwrig copr sylffad) sy'n dangos ardaloedd o straen gweddilliol sylweddol fel patrymau ysgythriad tywyllach. Ceir straen gweddilliol o dan 30 MPa ar gyfer gwresogyddion a fwriedir ar gyfer gwasanaeth uwch na 70 gradd gyda chloridau uwch na 200 ppm trwy'r post gan sythu aneliad lleddfu straen ar 400-500 gradd am 1-2 awr. Mae anelio hydoddiant llawn (1040 gradd ) yn cael gwared ar densiynau gweddilliol yn gyfan gwbl ond gall achosi ystumio'r tiwb ac fel arfer dim ond ar gyfer cymwysiadau critigol y caiff ei nodi. Gall fod angen i brynwyr gael cadarnhad o ryddhad straen a gyflawnir gan y cyflenwr tiwbiau ar ôl sythu, (neu nad yw sythu yn cael ei wneud ar diwbiau anelio) sy'n darparu sicrwydd ansawdd y gellir ei orfodi.

Adnabod ym mharth SCC o weddillion sythu

Mae achos y gweddillion sythu yn cael ei wahaniaethu gan siâp y craciau pan fydd gwresogydd yn methu gan SCC. Mae craciau fel arfer yn tarddu o rannau syth o'r wain, nid mewn troadau neu welds, o straen a grëir gan sythu. Maent yn gyffredin yn hydredol (hy yn gyfochrog ag echel y tiwb) a gallant ddigwydd mewn nifer o linellau cyfochrog wedi'u gwahanu gan 5-15 mm, sy'n cyfateb i batrwm cyswllt y rholer. Mae'r holltau yn drawsryweddol (yn croesi ffiniau grawn) ar gyfer 316 mewn amgylcheddau clorid uwchlaw 80 C o dan chwyddhad gyda changhennog nodweddiadol SCC. Nid yw arwyneb torri asgwrn yn hydwyth iawn. Os yw'r gwresogydd a fethwyd yn dod o swp na chaiff straen ei leddfu ar ôl sythu, a bod amgylchiadau'r gwasanaeth yn cynnwys cloridau uwchlaw 300 ppm ar dymheredd uwch na 70 gradd, mae'n debyg mai'r achos sylfaenol yn sicr yw straen gweddilliol a gynhyrchir gan sythu. Dylid tynnu'r holl wresogyddion sy'n weddill o'r gwasanaeth neu eu haddasu gyda thriniaeth lleddfu straen lle bo modd ar gyfer gosodiadau o'r fath.

Casgliadau: Diffiniad o Reoli Straen Gweddilliol ar gyfer Gwasanaeth Clorid

Mae'r proffil straen gweddilliol a gyflwynir i 316 o diwbiau dur di-staen ar ôl sythu rholer yn newidyn cudd a all leihau'r trothwy SCC clorid gan ffactor o 3 i 5. Bydd amgylcheddau clorid poeth yn cracio tiwb gyda straen gweddilliol arwyneb dros 100 MPa mewn 1-2 flynedd o dan osodiadau pan fydd tiwbiau lleddfu straen yn para 5-10 mlynedd. Ar gyfer unrhyw wasanaeth sy'n cynnwys cloridau uwchlaw 200 ppm a thymheredd uwch na 70 gradd, rhaid i beirianwyr sy'n nodi 316 o wresogyddion gwain ofyn am un o'r canlynol: rhyddhad straen ar ôl sythu (400-500 gradd am 1-2 awr), neu ardystiad bod y tiwb wedi'i sythu yn y cyflwr anelio llawn gyda gwrthbwyso rholer wedi'i osod i leihau straen gweddilliol. Gellir defnyddio'r fframwaith arfaethedig i atal methiannau cracio cynnar, sy'n cael eu priodoli'n gyffredin i "ansawdd materol", ond sydd, mewn gwirionedd, oherwydd straen gweddilliol heb ei reoli sy'n gysylltiedig â sythu tiwb, trwy gysylltu'r broses sythu ag amseroedd cychwyn SCC mesuradwy.