Разрыв бесшовного изгиба из нержавеющей стали является сложным процессом многофакторного взаимодействия, который включает в себя взаимодействие различных измерений, таких как характеристики материала, производственный процесс, эксплуатационная среда и техническое обслуживание.
На материальном уровне нержавеющая сталь подвержена коррозионному растрескиванию под напряжением в сочетании с конкретной коррозионной средой и растягивающим напряжением.
Эта форма разрушения является внезапной и скрытой, и трещины часто покрываются продуктами коррозии, которые трудно обнаружить. Типичный случай изгиба из нержавеющей стали 304 показывает, что после 5 лет использования в среде, содержащей кислород, на внутреннем изгибе появляется древовидная трещина, простирающаяся вдоль кристалла, а зерна с обеих сторон трещины выпадают из — за коррозии, что тесно связано с сенсибилизацией материала в зоне теплового воздействия сварки. Межкристаллическая коррозия, как еще одна распространенная форма разрушения, отдает приоритет эрозии области границы кристаллов, хотя поверхностный металлический блеск сохраняется, но сила сцепления между зернами значительно ослаблена, что приводит к хрупкому разрыву материала при ударе. Стоит отметить, что водородная хрупкость особенно заметна в высокопрочной нержавеющей стали, где атомы водорода, проникающие во время гальванического покрытия или пассивации, обогащаются в зоне концентрации напряжений, вызывая внезапные разрушения без видимой пластической деформации.
Дефекты производственного процесса часто являются первоначальной причиной разрыва.
При неправильном контроле степени деформации при холодной обработке в процессе формирования может возникнуть избыточная дислокация и остаточное напряжение внутри материала и даже вызвать фазовый переход аустенита к мартенситу, что значительно снижает вязкость материала. Случай трещинообразования из нержавеющей стали TP321 показывает, что изгиб холодного экструзии без окончательного раствора имеет значительное упрочнение обработки, большое количество деформации в микротканях вызывает мартенсит, который закладывает скрытую опасность для последующего использования водородного растрескивания.
Влияние процесса сварки также нельзя игнорировать, явление грубости и сенсибилизации зерна в зоне теплового воздействия образует локальную область обедненного хрома, которая становится приоритетным каналом коррозии в коррозионной среде. В то время как термическая обработка с неправильным контролем температуры (например, недостаточная чистота защитного газа в печи отжига или неудачное поддержание положительного давления) может привести к снижению коррозионной стойкости материала, случай показывает, что, когда чистота защиты водорода составляет менее 99,99%, риск хрупкого разрыва изгиба в условиях высокой температуры при высоком давлении значительно возрастает.
Условия использования ускоряют процесс разрушения.
Коррозионные среды (ионы хлора, продукты гидролиза тетрахлорида титана и т.д. В случае двухтрубных теплообменников воздух и капли воды, попадающие во время стоянки, вызывают гидролизное подкисление среды, в результате чего изгибы разрушаются под действием остаточного напряжения.
Нельзя также игнорировать гидродинамические факторы, непрерывная эрозия внешнего изгиба высокоскоростной среды, содержащей частицы, может привести к частичному уменьшению толщины стенки, изгиб линии скруббера метанола из — за длительной эрозии делает остаточную толщину стенки менее 60% от проектного значения, при колебаниях давления происходит разрыв.
Периодические изменения температурного давления создают переменные напряжения, которые приводят к постепенному расширению микроскопических трещин, особенно концентрация напряжений в геометрических разрывах (таких как швы, зоны изгиба) значительно снижает усталостный срок службы.
Неправильная установка и техническое обслуживание увеличивают вышеуказанные риски.
Дополнительный изгибающий момент, вызванный принудительной установкой на углу, концентрация вибрационного напряжения, вызванная недостаточной поддержкой, приведет к тому, что изгиб заранее войдет в стадию усталостного разрушения. Отсутствие регулярных проверок делает первоначальные микротрещины не могут быть обнаружены вовремя, случай трещины расширяющегося узла показывает, что трещина длиной 500 мм фактически прошла через несколько температурных циклов расширения, но в конечном итоге проходит из — за отсутствия обнаружения толщины стенки.
Стоит отметить, что эти разрушительные факторы часто образуют порочный круг: остаточное напряжение при производстве способствует зарождению коррозионной трещины → расширение трещины уменьшает эффективную площадь несущего давления → дальнейшее увеличение локального напряжения → ускоряет расширение трещины, что в конечном итоге приводит к катастрофическому отказу.
Таким образом, полная стратегия защиты должна быть реализована из различных систем, таких как выбор материала (например, использование двухфазной стали), управление процессом (для обеспечения адекватной обработки раствора), управление средой (для контроля содержания хлорионов) и регулярное тестирование (мониторинг толщины стенки, неразрушающая дефектоскопия), чтобы эффективно продлить срок службы бесшовных изгибов из нержавеющей стали.