Mae gweithgynhyrchu 316 o diwbiau gwresogi trydan dur di-staen siâp U neu wedi'u plygu'n arbennig yn cyflwyno risg metelegol a anwybyddir yn aml mewn manylebau cyrydiad safonol. Mae'r broses blygu, yn enwedig pan gaiff ei chynnal gyda radiysau tynn ar diwbiau wedi'u tynnu'n oer, yn cynhyrchu dadffurfiad plastig sy'n trosi austenit a gedwir yn fetasad yn straen-martensit a achosir. Mae'r trawsnewid hwn yn lleihau'r nifer cyfatebol gwrthiant tyllu effeithiol (PREN) y rhanbarth plygu, hyd yn oed pan fydd y deunydd sylfaen yn cwrdd â 316 o ofynion cyfansoddiad mewn enw. Mae data arbrofol o brofion electrocemegol yn dangos y gall rhannau oer o 316 o wainau dur gwrthstaen ddangos tymereddau tyllu critigol (CPT) 15–25 gradd yn is na rhannau heb eu plygu o'r un gwres. Ar gyfer cymwysiadau sy'n cynnwys-clorid isel ond-dŵr tymheredd uchel (ee, 80–95 gradd , 50–100 ppm Cl⁻), mae'r gostyngiad hwn yn aml yn symud y parth plygu o gyflwr goddefol i dyllu gweithredol o fewn misoedd o wasanaeth, gan achosi methiant cynamserol i wresogyddion. Mae'r erthygl hon yn meintioli'r berthynas rhwng radiws plygu, ffracsiwn martensit a achosir gan straen, a thueddiad tyllu, gan ddarparu fframwaith dethol ar gyfer peirianwyr dylunio sy'n nodi 316 o wresogyddion trochi dur gwrthstaen ffurfiedig ar gyfer amgylcheddau dyfrllyd gweddol ymosodol.
Mecanwaith Hindio Metelegol-Martensite Anwythol Mewn Oer-Bent 316 Dur Di-staen
Mae strwythur austenitig 316 o ddur di-staen yn sefydlog yn thermodynamig yn unig uwchlaw egni pentyrru penodol. Yn ystod gweithio oer ar dymheredd islaw'r tymheredd cychwyn martensite (Ms), mae anffurfiad mecanyddol yn darparu digon o egni i ysgogi trawsnewidiad cneifio o wyneb -austenit ciwbig ciwbig ( ) i'r corff -martensite tetragonal ganolog ( '). Ar gyfer 316 o ddur di-staen, mae tymheredd Ms tua - 40 gradd, ond mae martensite a achosir gan straen yn ffurfio ar dymheredd ystafell pan fydd y straen plastig gwirioneddol yn fwy na gwerth trothwy. Mae plygu yn gosod ffibrau allanol y wain mewn tensiwn a'r ffibrau mewnol mewn cywasgiad. Mae'r ochr tynnol yn profi straen plastig mwyaf, wedi'i gyfrifo fel ε=t / (2R), lle t yw trwch y wal ac R yw'r radiws tro wedi'i fesur i linell ganol y tiwb. Ar gyfer tiwb OD 12 mm nodweddiadol gyda thrwch wal 1.2 mm wedi'i blygu i radiws llinell ganol 24 mm (tro 2D), mae'r straen ffibr allanol yn 0.05 (5%). Ar radiws 15 mm (tro 1.25D), mae'r straen yn cynyddu i 0.08 (8%). Mae mesuriadau ferrite magnetig gan ddefnyddio Fischer Feritscope yn datgelu bod straen tynnol 5% yn achosi tua 8-12% 'martensite, tra bod straen 8% yn cynhyrchu 15-25% martensite mewn 316 o ddur di-staen.
Mae canlyniad ffurfio martensite ar ymwrthedd cyrydiad yn ddeublyg. Yn gyntaf, mae gan martensite hydoddedd cromiwm a molybdenwm is nag austenit, gan arwain at ranbarthau wedi'u disbyddu cromiwm ar ffiniau cyfnodau. Yn ail, mae martensite yn gweithredu fel cyfnod cathodig o'i gymharu ag austenite, gan greu microgells galfanig sy'n cyflymu diddymiad anodig o austenite cyfagos. Mae sganiau polareiddio potensiodynamig mewn hydoddiant clorid 100 ppm ar 80 gradd yn dangos bod dur gwrthstaen oer 316 gyda 15% martensite yn dangos potensial tyllu o +150 mV yn erbyn Ag/AgCl, tra bod yr un deunydd yn y cyflwr wedi'i ailgrisialu'n llawn yn dangos +350 mV. Mae'r shifft 200 mV hwn yn golygu bod angen polareiddio anodig sylweddol is ar y rhanbarth plygu i gychwyn pyllau.
Perthynas Feintiol Rhwng Plygu Radiws a Bywyd Pitting
Mae profion trochi wedi'u rheoli gan ddefnyddio 316 o wresogyddion dur gwrthstaen siâp U (trwch wal 1.5 mm, diamedr allanol 12 mm) mewn dŵr oeri synthetig (80 ppm Cl⁻, 200 ppm SO₄²⁻, pH 7.2, 85 gradd) yn dangos y patrymau methiant canlynol yn seiliedig ar radiws tro. Roedd pob gwresogydd yn cael ei weithredu ar fflwcs gwres arwyneb o 8 W/cm², a diffiniwyd methiant fel trydylliad oherwydd tyllu ar frig y tro allanol.
Radiws plygu 36 mm (3D, straen ≈3.3%): Methiant tyllu cyfartalog ar ôl 2100 awr. Cynnwys martensite wedi'i fesur ar frig tro: 6%. Dechreuwyd pyllau ar sawl safle ond fe'u lluosogwyd yn araf.
Radiws plygu 24 mm (2D, straen 5.0%): Methiant tyllu ar gyfartaledd ar ôl 1150 awr. Cynnwys Martensite: 11%. Mae'n well cychwyn pyllau ar adegau brig straen ochr tynnol.
Radiws plygu 18 mm (1.5D, straen 6.7%): Methiant tyllu ar gyfartaledd ar ôl 550 awr. Cynnwys Martensite: 18%. Cyrydiad lleol wedi'i grynhoi mewn band 2 mm o led ar hyd y tro allanol.
Radiws plygu 12 mm (1D, straen 10%): Methiant tyllu ar gyfartaledd ar ôl 180 awr. Cynnwys Martensite: 27%. Trydylliad cyflym ynghyd â chracio mewn rhai samplau.
Ar gyfer cymwysiadau lle mae'r dŵr proses yn cynnwys crynodiadau clorid uwch (300-500 ppm), mae'r oes tyllu ar bob radiws tro yn lleihau gan ffactor ychwanegol o 2-3. I'r gwrthwyneb, pan fydd tymheredd y dŵr yn parhau i fod yn is na 50 gradd , mae'r cyflymiad tyllu a achosir gan fartensite yn ddibwys oherwydd bod y tymheredd tyllu critigol yn parhau i fod yn uwch na'r tymheredd gweithredu hyd yn oed ar gyfer darnau wedi'u plygu.
Canlyniadau Thermol a Mecanyddol Pyllau Lleoli ar Droadau
Mae methiant tyllu ar radiws y tro yn arbennig o broblemus oherwydd bod y geometreg yn crynhoi straen. Unwaith y bydd pwll yn treiddio i'r wal wain, mae'r elfen wresogi fewnol (gwifren NiCr neu FeCrAl yn nodweddiadol) yn dod yn agored i hylif y broses. Mewn-systemau sy'n seiliedig ar ddŵr, mae hyn yn achosi nam ar y ddaear ar unwaith ac yn diffodd y gwresogydd. Fodd bynnag, hyd yn oed cyn trydylliad llwyr, mae pyllau trwch rhannol yn creu mannau poeth lleol oherwydd bod gan y trwch wal sy'n weddill ar waelod y pwll ymwrthedd thermol uwch a dwysedd cerrynt lleol. Mae thermograffeg isgoch gwresogydd gyda threiddiad wal o 30% ar y tro yn dangos drychiad tymheredd arwyneb o 35-50 gradd yn uwch na thymheredd y wain amgylchynol. Mae'r man poeth hwn yn cyflymu cyrydiad ymhellach a gall arwain at losgi'r wifren gwrthiant fewnol oherwydd gorboethi lleol. Mewn systemau dan bwysau, gall pwll nad yw'n treiddio'n llawn barhau i weithredu fel codwr straen, gan gychwyn craciau blinder pan fydd y gwresogydd yn mynd trwy feicio thermol.
Mae'r straen gweddilliol tynnol a gyflwynir gan blygu hefyd yn hyrwyddo cracio cyrydiad straen (SSC) o dan amodau penodol. Ar gyfer 316 o ddur di-staen mewn- amgylcheddau sy'n cynnwys clorid, mae'r cyfuniad o straen tynnol gweddilliol (yn aml 100-250 MPa ar y tro ffibr allanol), martensite, a thymheredd uchel yn cynhyrchu mecanwaith methiant synergaidd. Mae astudiaethau achos o adweithyddion swp cemegol yn dangos bod -316 o wresogyddion siâp U wedi plygu i radii 1.5D mewn gwasanaeth Cl⁻ 200 ppm ar 95 gradd wedi methu gan SCC traws-gronynnog o fewn 300 awr, tra bod gwresogyddion union yr un fath yn plygu i radiysau 3D yn gweithredu am dros 3000 o oriau heb gracio.
Canllaw Dethol ar gyfer Radiws Bend Yn seiliedig ar Lefel Clorid a Thymheredd Gweithredu
Mae'r matrics penderfyniadau canlynol yn cynorthwyo peirianwyr i nodi radiysau tro lleiaf ar gyfer 316 o diwbiau gwresogi trydan dur gwrthstaen siâp U neu arfer-ffurfiwyd. Ar gyfer pob cyfuniad o grynodiad clorid a thymheredd gwain uchaf, darperir isafswm cymhareb R / t (radiws tro wedi'i rannu â diamedr allanol y tiwb) i gyfyngu ar ffurfiant martensite i lai na 5%.
| Crynodiad Clorid Uchaf (ppm) | Tymheredd Gwain Uchaf ( gradd ) | Radiws Tro Lleiaf a Argymhellir (fel lluosrif o tiwb OD) | Pitting Disgwyliedig-Bywyd Rhydd (oriau) | Postio-Angen Triniaeth Wres Plygu? |
|---|---|---|---|---|
| < 50 | < 60 | 2.0 D | > 5000 | Nac ydw |
| 50 – 100 | < 60 | 2.0 D | > 4000 | Nac ydw |
| 50 – 100 | 60 – 90 | 2.5 D | > 3000 | Nac ydw |
| 50 – 100 | 90 – 110 | 3.0 D | > 2000 | Argymhellir (anelio datrysiad os yn bosibl) |
| 100 – 300 | < 50 | 2.5 D | > 3000 | Nac ydw |
| 100 – 300 | 50 – 80 | 3.0 D | > 2000 | Argymhellir |
| 100 – 300 | 80 – 100 | 4.0 D | > 1000 | Angenrheidiol |
| 300 – 600 | < 60 | 3.5 D | > 1500 | Angenrheidiol |
| 300 – 600 | 60 – 90 | 4.0 D | > 800 | Angenrheidiol + ystyried uwchraddio aloi (Incoloy 825) |
| > 600 | unrhyw dymheredd | Osgoi plygu oer; defnyddio gwresogyddion syth neu droadau poeth -ffurfiedig | Ddim yn berthnasol | Defnyddiwch 316 syth neu newidiwch i aloi mwy gwrthsefyll |
Ar gyfer cymwysiadau sydd angen U{0}}cryniadau cryno llai na 2.5D mewn amgylcheddau clorid cymedrol, gall gweithgynhyrchwyr gymhwyso triniaeth anelio hydoddiant plygu (gwresogi i 1050 gradd ac yna diffodd dŵr cyflym) i ailgrisialu'r strwythur straen a dileu martensite. Fodd bynnag, mae anelio datrysiadau o gynulliadau gwresogyddion gorffenedig yn aml yn anymarferol oherwydd ni all yr elfen wresogi fewnol a'r morloi terfynu wrthsefyll y tymereddau hyn. Mewn achosion o'r fath, mae pennu radiws tro mwy neu newid i aloi mwy ffurfadwy ond yr un mor cyrydu fel 316Ti (sy'n cynnwys titaniwm i sefydlogi carbidau a lleihau tueddiad martensite) yn cynnig dewis arall ymarferol.
Mesurau Cyflenwol i Liniaru Troad-Cyrydiad Cysylltiedig
Pan fydd cyfyngiadau dylunio yn gorfodi radiws tro tynn ar wain 316 o ddur di-staen, gall tri mesur peirianneg adfer ymwrthedd cyrydiad yn rhannol. Yn gyntaf, mae cynyddu trwch wal y tiwb cyn plygu yn lleihau'r straen ffibr allanol ar gyfer radiws tro penodol, gan fod straen yn gymesur â t/R. Mae tiwb wal 1.8 mm wedi'i blygu i radiws 1.5D yn profi straen is na thiwb wal 1.2 mm wedi'i blygu i'r un radiws, gan leihau ffurfiant martensite tua 30%. Yn ail, mae pennu carbon is 316L (uchafswm o 0.03% C) yn hytrach na 316 (0.08% C) yn gwella ymwrthedd i sensiteiddio yn ystod plygu ac unrhyw weldio dilynol, er nad yw'n atal ffurfio martensite yn uniongyrchol. Yn drydydd, mae gweithredu gweithrediad electropolishing postyn yn dileu haen arwyneb denau (20–50 µm) sy'n cynnwys y dwysedd uchaf o ddiffygion a achosir gan martensit a dadffurfiad. Mae profion electrocemegol yn dangos bod electropolishing tro 1.5D yn adfer y potensial tyllu i o fewn 50 mV o gyflwr unbent, ymestyn bywyd gwasanaeth gan ffactor o dri o'i gymharu â troadau unpolished.
Yn nodi Radii Bend ar gyfer Gwresogyddion Trochi Dur Di-staen 316 Dibynadwy
Wrth ofyn am ddyfynbrisiau ar gyfer tiwbiau gwresogi trydan dur di-staen siâp U neu wedi'u plygu 316, dylai peirianwyr dylunio nodi'n benodol y radiws tro lleiaf fel lluosrif o ddiamedr allanol y tiwb, ynghyd â'r crynodiad clorid disgwyliedig a thymheredd gweithredu uchaf hylif y broses. Osgoi rhagosod i radiws tro safonol gwneuthurwr (2D neu 1.5D yn aml) heb wirio a yw'n gydnaws â'ch cemeg dŵr. Ar gyfer gosodiadau newydd gyda lefelau caledwch dŵr a chlorid sy'n nodweddiadol o gyflenwadau trefol (50–150 ppm Cl⁻, tymheredd gweithredu 60–80 gradd), nodwch isafswm radiws tro 3D i sicrhau cynnwys martensite o dan 5% a chyflawni bywyd rhydd rhagamcanol sy'n fwy na 10,000 o oriau. Lle mae angen troadau tynnach na 2.5D ar gyfer cyfyngiadau gofod, gofynnwch am fesuriadau martensit a achosir gan straen (gan ddefnyddio diffreithiant pelydr-X neu ferritescope) gan y cyflenwr ar droadau sampl, ac ystyriwch driniaeth electropolishing neu bostyn i leddfu straen. Trwy flaenoriaethu radiws tro fel newidyn dylunio sy'n gyfartal o ran pwysigrwydd â thrwch wal a gorffeniad wyneb, gall peirianwyr proses atal methiannau cynamserol sy'n tarddu nid yn y rhannau syth ond ar ffibr allanol bregus pob tro.
