316 हीटर टयूबिंग के रोलर स्ट्रेटनिंग से अधिकतम स्वीकार्य सतह तन्यता अवशिष्ट तनाव 10 वर्षों के लिए 80 डिग्री पर 200 पीपीएम क्लोराइड पानी में तनाव संक्षारण दरार को रोकता है

दीर्घावधि एससीसी ड्राइवर: स्ट्रेटनिंग के कारण होने वाला अवशिष्ट तनाव

316 स्टेनलेस स्टील में लिपटे इलेक्ट्रिक हीटिंग ट्यूबों के लिए, जो रोलर स्ट्रेटनिंग द्वारा ड्राइंग या एनीलिंग के बाद निर्मित होते हैं, सतह तन्यता अवशिष्ट तनाव जो रोलर स्ट्रेटनिंग प्रक्रिया द्वारा पेश किया जाता है, अक्सर गर्म क्लोराइड सेवा में तनाव संक्षारण क्रैकिंग (एससीसी) संवेदनशीलता को नियंत्रित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक होता है। प्रारंभिक ट्यूब वक्रता, रोलर ऑफसेट और स्ट्रेटनिंग पास की संख्या के आधार पर, रोलर स्ट्रेटनिंग के परिणामस्वरूप 50 - 250 एमपीए की सतह तन्यता तनाव हो सकता है। 80 डिग्री पर 200 पीपीएम क्लोराइड पानी में एनील्ड 316 में एससीसी प्रारंभ के लिए थ्रेशोल्ड तन्य तनाव लगभग 120-140 एमपीए (उपज का 60-70%) है। एससीसी के बिना 10 साल की सेवा जीवन के लिए सतह पर अधिकतम अनुमेय अवशिष्ट तन्य तनाव 100 एमपीए है। दरारें 120 एमपीए से ऊपर 1-3 साल में शुरू होती हैं, 150 एमपीए से ऊपर महीनों में। सीधा-प्रेरित अवशिष्ट तनाव, एससीसी आरंभ समय और तनु क्लोराइड स्थितियों में सेवा जीवन के बीच संबंध इस लेख में निर्धारित किया गया है।

स्ट्रेटनिंग के कारण सतही तनाव का तंत्र

वक्रता को खत्म करने के लिए रोलर स्ट्रेटनिंग बारी-बारी से तनाव और संपीड़न में ट्यूब की सतह को प्लास्टिक रूप से विकृत करता है। प्रत्येक रोलर संपर्क बिंदु पर ट्यूब के बाहरी तंतुओं को सीधे होने की डिग्री के आधार पर आम तौर पर 0.2 से 1.5% तक तन्य तनाव के अधीन किया जाता है। लगभग 205 एमपीए (एनील्ड) से 450 एमपीए (ठंडा {7%) की उपज शक्ति वाले 316 स्टेनलेस स्टील के लिए, ये स्ट्रेन 50 एमपीए (सीधी ट्यूब को हल्का सीधा करना) से 250 एमपीए (घुमावदार ट्यूब को भारी सीधा करना) के अवशिष्ट तनाव उत्पन्न करते हैं। अवशिष्ट तनाव प्रोफ़ाइल सतह पर अत्यधिक स्थानीयकृत है, दीवार के बाहरी 20-100 एलएम में सबसे बड़ा तनाव है। यह पतली, अत्यधिक तनावग्रस्त परत एससीसी दीक्षा के लिए उपयुक्त है क्योंकि दरारें सतह के पास न्यूक्लियेट होती हैं और अवशिष्ट तनाव क्षेत्र के माध्यम से फैलती हैं। इसके विपरीत, 80 डिग्री पर समय के साथ अवशिष्ट तनाव बहुत कम नहीं होता है।

स्ट्रेटनिंग स्ट्रेस और एससीसी लाइफ के बीच 80 डिग्री पर मात्रात्मक सहसंबंध

80 डिग्री पर 200 पीपीएम क्लोराइड पानी (पीएच 7.5, वातित) में विनियमित सतह अवशिष्ट तनाव स्तर (एक्स - किरण विवर्तन द्वारा मापा गया) के साथ 316 टयूबिंग के व्यवस्थित एससीसी परीक्षण (निरंतर लोड, यू - मोड़ नमूने) ने निम्नलिखित शुरुआत और प्रसार समय दिखाया है।

अधिकतम. स्ट्रेटनिंग से सतह तन्यता अवशिष्ट तनाव (एमपीए) उपज के % के रूप में तनाव (316, 205 एमपीए घोषित) एससीसी दरार शुरू होने का समय (घंटे, 80 डिग्री, 200 पीपीएम सीएल {{5%) ) छिद्रण का समय (1.5 मिमी दीवार, घंटे) कुल सेवा जीवन (वर्ष) 10 साल की सेवा के लिए अनुशंसित<50 <25% >80,000 >100,000 >11 वर्ष हाँ 50-75 25-37% 50,000-80,000 60,000-100,0007-11 वर्ष हाँ 75-100 37-49% 30,000-50,000 40,000-70,000 5-8 वर्ष 10-वर्ष के लिए ठीक है? सीमांत 100-120 49-59% 15,000-30,000 20,000-45,000 2-5 वर्षकुछ नहीं (10 वर्ष)
59-68% 8,000-15,000 10,000-25,000 1-3 years 120-140No 140-160 68-78% 3,000-8,000 5,000-15,000 6-18 monthsNo 160-200 78-98 % 1,000-3,000 2,000-6,000 3-8 monthsNo >200 >98% <1,000 <2,000 <3 months No
अवशिष्ट तनाव सहनशीलता पर दीवार की मोटाई का प्रभाव

मोटी दीवारें अलग-अलग तरह से तनाव को वितरित करती हैं, इस प्रकार फ्रैक्चर वृद्धि का समर्थन करने के लिए अधिक सामग्री होती है। नीचे दी गई तालिका दीवार की मोटाई के आधार पर 10 साल के जीवन के लिए सीधा करने के लिए अधिकतम अनुमत अवशिष्ट तनाव को दर्शाती है।

दीवार की मोटाई (मिमी) 10 साल के जीवन के लिए सीधा करने से अधिकतम स्वीकार्य अवशिष्ट तनाव (एमपीए) सीधा करने से स्वीकार्य अधिकतम ठंडा कार्य (%)
1.0 60 5-8 1.2 75 8-10 1.5 100 10-12 2.0 120 12-15 2.5 130 15-18 3.0 140 18-20 व्यावहारिक विशिष्टताएं - एनीलिंग के बाद सीधा करना

गर्म क्लोराइड ड्यूटी (80 डिग्री, 200 पीपीएम सीएल⁻) के लिए 316 शीथेड हीटरों के लिए खरीद पत्रों में निम्नलिखित स्ट्रेटनिंग मापदंडों का उल्लेख किया जाना चाहिए:

सीधा करने से पहले ट्यूब की स्थिति सीधा करने के बाद अधिकतम सतह अवशिष्ट तनाव (एमपीए) सीधा करने की विधि सत्यापन विधि
नमूने पर 100% एनील्ड (तनाव मुक्त)X-किरण विवर्तन एकाधिक पास, छोटा रोलर ऑफसेट
हल्का ठंडा खींचा गया (10-15% सीडब्लू) 80कम रोलर ऑफसेट फेरिटेस्कोप+एक्सआरडी
60 सिंगल पास, थोड़ा ऑफसेट मध्यम ठंडा -तैयार (15-25% सीडब्ल्यू)क्लोरीन सेवा के लिए उपयुक्त नहीं. .
जैसा कि - मुड़ा हुआ है (पहले सीधा नहीं किया गया है) 80 (सीधे खंड पर मापा गया) यदि आवश्यक हो तो ही सीधा करें आवश्यक XRD
सीधी टयूबिंग में अवशिष्ट तनाव का सत्यापन

प्रमाणित अवशिष्ट तनाव स्तर चाहने वाले खरीदारों के पास तीन सत्यापन तकनीकें हैं। पहला है एक्स-किरण विवर्तन (एक्सआरडी), जो ±20 एमपीए की सटीकता के साथ सतह के अवशिष्ट तनाव का प्रत्यक्ष माप देता है। दूसरा एएसटीएम जी38 यू{5}बेंड परीक्षण है जिसमें प्राप्त ट्यूबिंग के एक नमूने को 180 डिग्री पर मोड़ा जाता है और फिर उबलते मैग्नीशियम क्लोराइड (154 डिग्री) में डुबोया जाता है या, अधिक तुलनीय स्थितियों के लिए, 80 डिग्री पर 200 पीपीएम क्लोराइड में डुबोया जाता है। क्रैकिंग एमजीसीएल 2 में 100 घंटों के भीतर या सेवा अनुकरण समाधान में 2,000 घंटों के भीतर होती है जब अवशिष्ट तनाव 100-120 एमपीए से ऊपर होता है। तीसरी विधि चुंबकीय पारगम्यता माप है: 316 में प्रेरित अवशिष्ट तनाव को सीधा करना सीधे तौर पर पारगम्यता से संबंधित नहीं है, लेकिन तनाव मैक्सिमा पर स्थानीयकृत मार्टेंसाइट विकास का पता लगाया जा सकता है। महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए प्रत्येक उत्पादन लॉट से एक नमूने पर एक्सआरडी माप द्वारा उच्चतम आत्मविश्वास प्राप्त किया जाता है।

स्ट्रेटनिंग से एससीसी का फील्ड डायग्नोसिस

For a 316 heater that fails by SCC in 80°C, 200 ppm chloride water, straightening-induced residual stress should be suspected if the cracks are located in straight sections of the sheath (not at bends or welds) and are orientated longitudinally (parallel to tube axis) corresponding to the straightening roller contact direction. The cracks can be in several parallel lines, 10-20 mm apart. Under magnification the fractures are transgranular and branching typical of chloride SCC. Residual stress measurements of a piece of remnant sheath from the failure (XRD) are generally >120-150 एमपीए। इन विफलताओं का समाधान, भविष्य की खरीदारी के लिए, एक पोस्ट-स्ट्रेटनिंग स्ट्रेस रिलीफ एनील (1-2 घंटे के लिए 400-450 डिग्री) निर्दिष्ट करना है, जो यांत्रिक गुणों में उल्लेखनीय परिवर्तन किए बिना अवशिष्ट तनाव को 50-70% तक कम कर देगा।

अवशिष्ट तनावों को सीधा करने और मोड़ने के बीच अंतर्संबंध

यदि हीटर को सीधा (झुकने से पहले) बनाया जाता है और बाद में अंतिम आकार देने के लिए मोड़ा जाता है तो दोनों प्रक्रियाओं से बचे हुए तनाव योगदान दे सकते हैं। सबसे अधिक समग्र अवशिष्ट तनाव अक्सर बाहरी मोड़ त्रिज्या पर उस तरफ देखा जाता है जहां सीधा तनाव का अनुभव होता है। ऐसे हीटरों के लिए, अनुमेय सीधा तनाव को और कम किया जाना चाहिए। एक रूढ़िवादी मानदंड यह है कि सीधा करने वाले अवशिष्ट तनाव और झुकने वाले अवशिष्ट तनाव (एक ही स्थान पर मापा गया) का योग 200 पीपीएम सीएल- 80 डिग्री पर 10 वर्ष के जीवन के लिए 100 एमपीए से बड़ा नहीं होना चाहिए।

निष्कर्ष: क्लोराइड सेवा कम सीधा तनाव विशिष्टता

80 डिग्री पर 200 पीपीएम क्लोराइड पानी में 316 स्टेनलेस स्टील से घिरे हीटरों के लिए एससीसी शुरू करने के लिए आवश्यक सीमा ~100 - 120 एमपीए की सतह तन्यता अवशिष्ट तनाव है। 120 एमपीए से अधिक तनाव को सीधा करने के लिए फ्रैक्चर की शुरुआत 1-3 साल के बाद होती है और 100 एमपीए से कम तनाव के लिए 10 साल की सेवा जीवन प्राप्त होता है। गर्म क्लोराइड सेवा के लिए, 316 शीथ निर्दिष्ट करने वाले इंजीनियरों को न्यूनतम रोलर ऑफसेट के साथ टयूबिंग को सीधा करना चाहिए, नमूना ट्यूबों पर एक्सआरडी द्वारा अवशिष्ट तनाव की जांच करना चाहिए और यदि क्लोराइड 200 पीपीएम से अधिक है या तापमान 70 डिग्री से अधिक है तो सीधा करने के बाद (1 घंटे के लिए 400 डिग्री) तनाव राहत एनील करना चाहिए। यहां प्रस्तावित दृष्टिकोण मापने योग्य एससीसी प्रारंभ और छिद्रण समय के साथ सीधा-प्रेरित अवशिष्ट तनाव से संबंधित है, जिससे खरीदारों को क्रैकिंग जोखिम के इस छिपे हुए लेकिन महत्वपूर्ण स्रोत से बचने के लिए विनिर्माण तकनीकों को निर्दिष्ट करने की अनुमति मिलती है।