316 स्टेनलेस स्टील शीथ दीवार की मोटाई स्वैजिंग के बाद अवशिष्ट तनाव वितरण और समुद्री वातावरण में संक्षारण थकान जीवन पर इसके प्रभाव को कैसे प्रभावित करती है?

जब चक्रीय यांत्रिक भार और क्लोराइड संक्षारण संयुक्त होते हैं, तो अपतटीय प्लेटफार्मों, शिपबोर्ड सिस्टम और तटीय औद्योगिक संयंत्रों के लिए समुद्री इंजीनियरों द्वारा निर्दिष्ट विद्युत विसर्जन हीटरों के लिए संक्षारण थकान एक विशेष रूप से आक्रामक विफलता तंत्र है। संक्षारण थकान हवा में शुद्ध थकान या स्थैतिक सेटिंग्स में शुद्ध संक्षारण की तुलना में बहुत कम तनाव आयाम और छोटे चक्र जीवनकाल में दरार की शुरुआत की ओर ले जाती है। स्वैगिंग द्वारा उत्पन्न अवशिष्ट तनाव (जो प्रतिरोध तार के चारों ओर मैग्नीशियम ऑक्साइड इन्सुलेशन को संकुचित करता है) सेवा तनाव के साथ बातचीत करता है और उनके संकेत और परिमाण के आधार पर फ्रैक्चर गठन को तेज या धीमा कर देता है। यह लेख स्वैगिंग के बाद अवशिष्ट तनाव के वितरण पर म्यान की दीवार की मोटाई के प्रभाव और समुद्री वातावरण में संक्षारण थकान जीवन पर इन अवशिष्ट तनावों के प्रभाव की मात्रा निर्धारित करता है।

316 शीथ्स की स्वैजिंग में अवशिष्ट तनाव का सृजन
When a 316 stainless steel tube is swaged from a bigger to a smaller diameter around the MgO filled core, a specific pattern of residual stress is induced. Residual stresses on the outside surface of the sheath are compressive due to the inward hammering of the swaging dies on the material, and tensile on the inner surface due to the outward push of the compressed MgO during elastic springback. The amplitude of these residual strains is dependent on the wall thickness compared to the diameter reduction. In the case of a thin-walled sheath with wall thickness below 1.0 mm, the swaging force penetrates almost the entire wall thickness, which leads to strong compressive stresses at the outer surface (often from -200 to -300 MPa) and moderate tensile stresses at the inner surface (from +50 to +100 MPa). For a thick-walled sheath (>1.8 मिमी) स्वैजिंग बल ज्यादातर बाहरी परतों में अवशोषित होता है और बड़े संपीड़न तनाव केवल बाहरी सतह के पास उत्पन्न होते हैं, अंदर की परतें अपेक्षाकृत अप्रभावित रहती हैं। एमजीओ के कम पूर्ण संघनन के कारण आंतरिक सतह पर तन्य तनाव भी कम हो जाता है। स्वैज्ड 316 शीथ्स में अवशिष्ट तनाव का एक्स-रे विवर्तन अध्ययन इस सहसंबंध को मान्य करता है। 0.9 मिमी दीवार शीथ के लिए सतह संपीड़न तनाव -280 एमपीए था। 1.5 मिमी दीवार शीथ -180 एमपीए . 2.0 मिमी दीवार शीथ केवल -120 एमपीए से पता चला। पतले म्यान में बाहरी सतह पर अधिक अनुकूल संपीड़न तनाव होता है जहां आमतौर पर संक्षारण थकान दरारें बनती हैं।

संक्षारण थकान दरार की शुरुआत को रोकने में अवशिष्ट संपीड़न तनाव की भूमिका
चक्रीय तन्य तनाव और क्लोराइड युक्त संक्षारक इलेक्ट्रोलाइट के कारण 316 स्टेनलेस स्टील में संक्षारण थकान फ्रैक्चर शुरू हो जाता है। दरार सतह के गड्ढे या समावेशन पर शुरू होती है जहां निष्क्रिय सुरक्षात्मक कोटिंग विफल हो गई है। यदि सतह पर एक अवशिष्ट संपीड़न तनाव स्थिति मौजूद है, तो लागू चक्रीय तन्य तनाव को दरार टिप पर शुद्ध तनाव उत्पन्न करने के लिए इस संपीड़न को दूर करना होगा। इससे दरार शुरू करने के लिए आवश्यक तनाव का स्तर काफी बढ़ जाता है। यदि सतह का अवशिष्ट संपीड़न -280 एमपीए है, और लागू चक्रीय तनाव +200 एमपीए है, तो सतह पर नेट -80 एमपीए है। यह अभी भी संपीड़ित है और थकान दरार शुरू नहीं कर सकता है। शुद्ध तनाव केवल तभी मौजूद होता है जब चक्रीय तनाव +280 एमपीए से ऊपर हो। इसकी तुलना में, एक 2.0 मिमी म्यान जिसकी सतह संपीड़न केवल -120 एमपीए है, शुद्ध तनाव में है जब लागू तनाव +120 एमपीए से अधिक है, जो कि बहुत कम सीमा है। 60 डिग्री सेल्सियस पर सिंथेटिक समुद्री जल में संक्षारण थकान परीक्षण इस प्रभाव को मान्य करते हैं। 0.9 मिमी की दीवार की मोटाई और पर्याप्त अवशिष्ट संपीड़न के साथ नमूनों ने 250 एमपीए पर 10 मिलियन चक्रों को बनाए रखा, दरार शुरू होने के बिना वैकल्पिक तनाव लागू किया। समान लागू भार पर, कम अवशिष्ट संपीड़न और 2.0 मिमी दीवार मोटाई वाले नमूने 2 मिलियन चक्रों के बाद विफल हो गए। दीवार की पूर्ण मोटाई कम होने के बावजूद पतली म्यान ने पांच गुना अधिक संक्षारण थकान जीवन प्रदान किया।

अवशिष्ट तनाव लाभ और दीवार की मोटाई मार्जिन के बीच व्यापार छूट
पतली दीवार वाले म्यान का संक्षारण थकान में लाभ होता है, लेकिन दरार शुरू होने पर इसे कम सामग्री मार्जिन के विरुद्ध संतुलित किया जाना चाहिए। पर्याप्त अवशिष्ट संपीड़न के साथ 0.9 मिमी का म्यान लाखों चक्रों तक दरार की शुरुआत का सामना कर सकता है। हालाँकि, कोई भी दरार, जिसने या तो बड़े सतह के गड्ढे या अस्थायी अधिभार द्वारा, अवशिष्ट तनाव क्षेत्र पर काबू पा लिया है, छिद्रण से पहले फैलने के लिए केवल 0.9 मिमी सामग्री होती है। कम अवशिष्ट संपीड़न के साथ 2.0 मिमी म्यान कम चक्रों में दरार उत्पन्न कर सकता है, लेकिन विफलता उत्पन्न करने के लिए दरार को 2.0 मिमी तक फैलना चाहिए। विफलता के लिए कुल जीवन=आरंभ जीवन + प्रसार जीवन एक घूर्णन बीम उपकरण में 60 डिग्री सेल्सियस पर खारे पानी में संक्षारण थकान परीक्षण 200 एमपीए वैकल्पिक तनाव पर 10 मिमी बाहरी व्यास 316 शीथ के लिए विफलता के लिए निम्नलिखित कुल चक्र देता है। 0.8 मिमी के आवरण ने कुल 12 मिलियन चक्र प्राप्त किए, आरंभ के लिए 11.5 मिलियन और प्रसार के लिए 0.5 मिलियन। 1.2 मिमी आवरण ने 8 मिलियन चक्रों, आरंभ के लिए 7 मिलियन और प्रसार के लिए 1 मिलियन चक्रों का सामना किया। 1.6 मिमी म्यान ने 5 मिलियन चक्रों (शुरुआत के लिए 3 मिलियन और प्रसार के लिए 2 मिलियन) को सहन किया। 2.0 मिमी म्यान 3.5 मिलियन चक्रों तक चला, जिनमें से 1.5 मिलियन आरंभ के लिए और 2 मिलियन प्रसार के लिए थे। पतली दीवार वाली म्यान में उच्चतम अवशिष्ट संपीड़न और सबसे लंबा कुल जीवन होता है, भले ही प्रसार मार्जिन छोटा हो।

समुद्री पर्यावरण संक्षारण थकान जीवन चयन मैट्रिक्स
निम्नलिखित तालिका अनुमानित चक्रीय तनाव आयाम और आवश्यक सेवा जीवन के आधार पर समुद्री सेवा में विद्युत विसर्जन हीटरों के लिए अनुशंसित 316 शीथ दीवार की मोटाई दिखाती है। मान 30-60 डिग्री सेल्सियस पर समुद्र के पानी या खारे पानी के निरंतर संपर्क के लिए हैं और पोस्ट {4}स्वेज एनीलिंग के बिना सामान्य स्वेजिंग तकनीकों के लिए भी हैं।

अपेक्षित चक्रीय तनाव आयाम आवश्यक सेवा जीवन अनुशंसित 316 शीथ दीवार की मोटाई प्रमुख विफलता मोड डिज़ाइन तर्क
कम, 50 एमपीए से कम, 10 वर्षों से अधिक 1.2 - 1.6 मिमी दरारों में संक्षारण, संक्षारण भत्ता द्वारा संचालित मोटाई, अवशिष्ट तनाव लाभ कम महत्वपूर्ण
मध्यम, 50 - 150 एमपीए 5 - 10 वर्ष 1.0 - 1.2 मिमी संक्षारण थकान दीक्षा पतली दीवार दरार को रोकने के लिए उच्च अवशिष्ट संपीड़न देती है
मध्यम, 50 से 150 एमपीए10 वर्ष या अधिक 1.4 - 1.6 मिमी पोस्ट के साथ -स्वेज एनीलिंग मूल से प्रसार एनीलिंग अवशिष्ट तनाव से लाभ कम कर देता है; मोटाई मार्जिन का उपयोग करें
उच्च, 150 - 250 एमपीए 3 - 5 वर्ष 0.8 - 1.0 मिमी संक्षारण थकान आरंभ, लघु सेवा जीवन स्वीकार करें, अधिकतम अवशिष्ट संपीड़न आवश्यक
High, 150 – 250 MPa>5 वर्ष316 संभव नहीं, ओवरलोड या तेज़ क्रैकिंग, इंकोलॉय 825 या टाइटेनियम से बदलें
कई ओवरचार्ज के साथ वैरिएबल, कोई भी सेवा जीवन 1.6 - 2.0 मिमी प्रोपेग। अनपेक्षित क्रैकथिकनेस मार्जिन का अनुसरण अप्रत्याशित घटनाओं से बचाता है
ऐसे अनुप्रयोगों में जहां चक्रीय तनाव कंपन, थर्मल विस्तार चक्र या दबाव परिवर्तन से प्रेरित होते हैं, तनाव आयाम को मापने या अनुमान लगाने में सक्षम होना महत्वपूर्ण है। माप के अभाव में, 100 एमपीए का मध्यम तनाव स्तर एक विवेकपूर्ण डिफ़ॉल्ट है। इन मामलों में 1.2 मिमी की दीवार की मोटाई अवशिष्ट तनाव के लाभ और प्रसार के मार्जिन के बीच इष्टतम समझौता देती है। इंजीनियरों को उच्च चक्र अनुप्रयोगों में उपयोग की जाने वाली मोटी दीवार वाली शीथ के लिए पोस्ट-स्वेज एनीलिंग की सिफारिश करने पर भी विचार करना चाहिए। 1050 डिग्री पर एनीलिंग करने से अवशिष्ट तनाव पूरी तरह से दूर हो जाता है और इस प्रकार पतली दीवारों का संक्षारण थकान लाभ होता है, लेकिन आंतरिक सतह पर तन्य अवशिष्ट तनाव भी दूर हो जाता है जिससे फ्रैक्चर फैल सकता है। एक एनील्ड 1.6 मिमी म्यान का कुल थकान जीवन एक गैर-एनील्ड 1.2 मिमी म्यान के समान होता है, जो पतली दीवारों पर निर्भरता के बिना लंबी सेवा जीवन प्राप्त करने के लिए एक वैकल्पिक दृष्टिकोण प्रदान करता है। उच्च अवशिष्ट तनाव वाली पतली दीवारों या एनीलिंग वाली मोटी दीवारों का चुनाव विनिर्माण क्षमता और लागत पर निर्भर करता है। अधिकांश समुद्री अनुप्रयोगों के लिए जहां कंपन मौजूद है लेकिन गंभीर नहीं है, यदि दीवार की मोटाई 1.2 से 1.4 मिमी की सीमा में है तो सामान्य स्वैगिंग अतिरिक्त प्रसंस्करण के बिना विश्वसनीय संक्षारण थकान प्रदर्शन प्रदान करेगी।