Mitkä ovat ruostumattomien martensiittisten putkien yleiset vikatilat käytön aikana?

Martensiittinen ruostumattomasta teräksestä valmistettu letku on arvostettu sen korkean lujuuden ja kohtalaisen korroosionkestävyyden vuoksi, mikä tekee siitä ratkaisevan tärkeän kriittisillä aloilla, kuten öljyn ja kaasun kemiankäsittelyssä ja sähköntuotannossa. Suuren jännityksen ja erityisten aggressiivisten väliaineiden olosuhteissa MSS on kuitenkin erittäin herkkä ympäristön aiheuttamille halkeilemiselle, joka on yleinen ja vakava vikatapa.

1. Sulfid Stress Cracking (SSC)

SSC edustaa tuhoisinta MSS-putkien vikamekanismia öljyn ja kaasun "hapan palvelun" olosuhteissa, joissa on rikkivetyä HS.

• Mekanismi: Rikkivety hajoaa metallipinnalla tuottaen atomivetyä, joka tunkeutuu teräkseen. Martensiittisen teräksen lujat ja paikalliset jännityskeskittymät, kuten kylmätyöstövyöhykkeet tai hitsit, ovat parhaita paikkoja vedyn kertymiselle Loukkuun jäänyt vety aiheuttaa paikallista plastisuuden vähenemistä ja haurastumista, mikä johtaa materiaalin äkillisiin jännitysmurtumiin.

• Korkean riskin vyöhykkeet: Hitsaa lämpövaikutteisia alueita (HAZ), joissa on korkea jännityspitoisuus, ja putkia, joiden kovuustaso on hallitsematon (liian kovuus).

• Teollisuuden trendit: Syvien ja erittäin syvien kaivoympäristöjen lisääntyvien HS-ositpaineiden vuoksi teollisuus on siirtymässä käyttämään erittäin vähähiilisiä ja nikkelillä muunnettuja martensiittisia teräksiä yhdistettynä tiukoihin korkean lämpötilan karkaisuprosesseihin SSC-herkkyyden minimoimiseksi.

2. Chloride Stress Corrosion Cracking (CISCC)

• Mekanismi: Kloridi-ionit vahingoittavat ruostumattoman teräksen pinnalla olevaa passiivista kalvoa luoden paikkoja jännityksen keskittymiselle Jatkuvan vetojännityksen alaisena halkeamat alkavat ja leviävät joko rakeiden läpi tai rakeidenvälisesti, mikä lopulta johtaa seinämän läpivientiin.

• Tyypilliset sovellukset: Höyrygeneraattorit voimalaitosten korkean pitoisuuden suolaliuoksen käsittelyjärjestelmissä ja tietyissä korkean lämpötilan korkeapaineisissa kemikaaliputkissa.

LUOKKA 2 MEKAANINEN KUORMITUS JA VÄSIMYSVAURIO

Koska MSS-letkua käytetään usein kantavissa ja dynaamisissa komponenteissa, sen vika liittyy usein suoraan syklisiin jännityksiin tai äärimmäisiin mekaanisiin kuormiuksiin.

1. Väsymishäiriö

Väsyminen on yleisin mekaaninen vikatila erittäin lujilla materiaaleilla syklisessä kuormituksessa, kuten nesteen paineen vaihteluissa tai mekaanisessa tärinässä.

• Mekanismi: Halkeamat alkavat tyypillisesti pintavioista sisäseinämissä naarmuissa korroosiokuopat tai mikroskooppiset sulkeumat Säännöllinen jännityskierros aiheuttaa kertyneitä vaurioita halkeaman kärjessä olevalle muovivyöhykkeelle, mikä hidastaa halkeaman etenemistä, kunnes jäljellä oleva poikkileikkaus ei enää kestä hetkellistä kuormitusta, mikä johtaa äkilliseen hauraaseen murtumaan.

• Korkean riskin vyöhykkeet: Pumpun akselit turbiinien siivet, joissa martensiittista terästä käytetään pitkän matkan kuljetusputkistojen juuriosissa ja tärinää aiheuttavissa osissa.

• Tekninen haaste: Väsymislujuus on erittäin herkkä pinnan eheydelle Hieno pinnan kiillotus ja kylmämuokatun kerroksen syvyyden hallinta ovat kriittisiä MSS:n väsymisiän pidentämisessä.

2. Vetyhaurastuminen (HE)

SSC:hen läheisesti liittyvää HE:tä voivat aiheuttaa valmistusprosessit, kuten galvanointi tai peittaus, tai väärä katodisuojaus käytön aikana riippumatta sulfidien läsnäolosta.

• Mekanismi: Teräs imee atomeista vetyä, mikä laskee jyrkästi sitkeyslujuuden ja murtolujuuden Jopa ilman ulkoisia syövyttäviä aineita, jos vetojännitys on läsnä, vetyatomit edistävät halkeamien muodostumista ja kasvua.

LUOKKA KOLMAS LÄMPÖSTABIILISUUS JA MIKRORAKENTEEN HAJOAMINEN

Martensiittisen ruostumattoman teräksen suorituskyky riippuu suuresti sen vakaasta karkaistusta mikrorakenteesta. Sopimaton lämpötila-altistus voi johtaa mikrorakenteen hajoamiseen ja suorituskyvyn jyrkkään heikkenemiseen.

1. Temper Haurastuminen

Tietyt seosaineet, kuten fosforitina ja antimoni, voivat erottua rakeiden rajoilla hitaan jäähdytyksen tai pitkäaikaisen altistuksen aikana 350 - 550 astetta C. Tämä johtaa teräksen iskunkestävyyden huomattavaan heikkenemiseen, mikä johtaa haurastumiseen.

• Seuraus: Vaikka kovuus ei välttämättä muutu merkittävästi, materiaalin iskunkestävyys heikkenee nopeasti alhaisissa lämpötiloissa tai korkeissa jännitysnopeuksissa, mikä tekee siitä erittäin herkän hauraalle murtumiselle.

• Ennaltaehkäisevät toimenpiteet: Vesijäähdytyksen tai nopean jäähdytyksen käyttö kriittisen haurastumislämpötila-alueen läpi karkaisun jälkeen.

2. 475 astetta C Haurastumista ja sigma-vaiheen sadetta

Martensiittisen ruostumattoman teräksen pitkäaikainen altistuminen lämpötila-alueella 400 C - 500 C voi johtaa kromipitoisten faasien saostumiseen erityisesti noin 475 C asteessa aiheuttaen ilmiön, joka tunnetaan nimellä 475 C haurastuminen. Lisäksi pitkittynyt altistuminen korkeammissa lämpötiloissa, kuten 600 C - 900 astetta C, voi aiheuttaa kovien faasien saostumisen 900 asteeseen.

• Vaikutus: Molemmat ilmiöt vähentävät merkittävästi materiaalin plastisuutta ja sitkeyttä ja samalla heikentävät korroosionkestävyyttä.

• Käyttötiedot: MSS-letkun pitkän aikavälin käyttölämpötilan on oltava tiukasti rajoitettu näiden herkkien lämpötila-alueiden välttämiseksi.