ภายใต้การผสมผสานเฉพาะระหว่างความเค้นตกค้างและความเข้มข้นของคลอไรด์ ปลอกเครื่องทำความร้อน 316 ลิตรในสภาพแวดล้อม (25 องศา) น้ำในสระน้ำจะทำให้เกิดการกัดกร่อนจากความเครียดหลังจากใช้งานมา 5 ปี

เกณฑ์ SCC ที่อุณหภูมิต่ำ-ของการแช่ระยะยาว

The likelihood of stress corrosion cracking (SCC) is normally regarded as insignificant for 316L stainless steel sheathed electric heating tubes placed in ambient temperature (25°C) swimming pool water or other unheated chloride-containing pools (spas, decorative fountains, cooling ponds, fire suppression storage tanks). SCC of austenitic stainless steels generally requires temperatures above 50-60°C. However, long term immersion (5+ years) in pool water with 500-2,000 ppm chloride (typical for chlorinated pools) combined with sustained tensile residual stresses from manufacturing (drawing, bending, straightening) can initiate SCC at room temperature, but with much longer induction times. The key combination is residual stress greater than around 70-80% of the yield strength of the material (140-165 MPa for annealed 316L with 205 MPa yield) and chloride concentration greater than 1,000-1,500 ppm. SCC cracking initiated at 2000 ppm Cl- and residual stress >150 MPa ใน 3-5 ปี โดยมีการแพร่กระจายไปสู่การเจาะใน 6-10 ​​ปี ที่คลอไรด์ต่ำกว่า (500-800 ppm) ความเค้นตกค้างจะต้องสูงกว่า 180-190 MPa สำหรับการแตกร้าว บทความนี้จะระบุปริมาณเกณฑ์ความเครียด-คลอไรด์ที่ตกค้างสำหรับ SCC ที่อุณหภูมิห้องใน 316L หลังจากการแช่ในระยะยาว (5+ ปี)

กลไกของ SCC อุณหภูมิต่ำที่มีเวลาเหนี่ยวนำนาน

จลนพลศาสตร์ของคลอไรด์ SCC ที่อุณหภูมิแวดล้อม (25 องศา ) จะมีขนาดช้ากว่าที่ 80-100 องศา ประมาณ 2 ลำดับ เวลาเหนี่ยวนำสำหรับการเริ่มต้นรอยแตกร้าวสัมพันธ์กับสมการอาร์เรเนียสที่มีพลังงานกระตุ้น 60-80 กิโลจูล/โมล เมื่ออุณหภูมิลดลง ความเครียดเกณฑ์สำหรับ SCC จะเพิ่มขึ้น ที่ 25 องศา เกณฑ์จะสูงกว่า (70-85% ของผลผลิต) มากกว่าที่ 80 องศา (50-60%) แต่การแตกร้าวยังคงสามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงเวลาหลายปี หากความเค้นตกค้างต่อเนื่องอยู่เหนือเกณฑ์ กลไกนี้ต้องการการย่อยสลายฟิล์มพาสซีฟเฉพาะที่ ณ ตำแหน่งที่มีความเครียดสูง (ขั้นสไลด์ ส่วนต่อประสานเมทริกซ์รวม) และต้องมีสารเคมีเฉพาะที่ที่รุนแรง (คลอไรด์สูง pH ต่ำ) ภายในรอยแตกที่กำลังเติบโต การแพร่กระจายที่อุณหภูมิห้องจะช้าลง แต่มีเวลาเพียงพอ (ปี) เพื่อสร้างการไล่ระดับความเข้มข้นที่ต้องการ

ความเครียดตกค้างเชิงปริมาณ - 5- ปีเกณฑ์คลอไรด์เริ่มต้นของ SCC

เกณฑ์ความเค้นตกค้างสำหรับการเริ่มต้นการแตกร้าวภายใน 5 ปีตามที่กำหนดโดยการทดสอบโหลดคงที่แบบควบคุมของตัวอย่างโค้ง U- และวงแหวน C- 316 ลิตรในสารละลายคลอไรด์ที่ 25 องศาในระยะเวลา 5 ปี (43,800 ชั่วโมง) คือ:

ความเข้มข้นของคลอไรด์ (ppm) ความเครียดตกค้างขั้นต่ำสำหรับการเริ่มต้น SCC ภายใน 5 ปี (MPa) ความเครียดเป็น % ของผลผลิต (205Mpa) เวลาในการเริ่มต้นแตกร้าว (ชั่วโมง) เกณฑ์+20 ระยะเวลา MPa ถึงการเจาะหลังการเริ่มต้น (ผนัง 1.5 มม. ชั่วโมง) แนะนำสำหรับการบริการ 5 ปี<200 >250 (no cracking at yield) >120% No cracking N/A Yes 200-500 190-210 93-102% 35,000-45,000 >50,000 ใช่ (พร้อมการตรวจสอบ)
500-800 170-190 83-93% 30,000-40,000 40,000-60,000 Acceptable 800-1,200 150-170 73-83% 25,000-35,000 30,000-50,000 Marginal 1,200-1,500 140-160 68-78% 20,000-30,000 25,000-40,000Not recommended 1,500-2,000 130-150 63-73% 15,000-25,000 20,000-35,000 No 2,000-3,000 120-140 59-68% 10,000-20,000 15,000-30,000 No >3,000 <120 <59% <10,000 <15,000 Unacceptable
ผลของงานเย็นต่อแหล่งกำเนิดความเครียดตกค้าง

แหล่งที่มาและการกระจายของความเครียดตกค้างส่งผลต่อความไวต่อ SCC การดัดทำให้เกิดความเค้นตกค้าง (เฉพาะที่รัศมีด้านนอกของส่วนโค้ง) ซึ่งเป็นอันตรายมากกว่าที่ได้จากการวาดแบบสม่ำเสมอ เนื่องจากการไล่ระดับความเค้นจะชันกว่าและความเค้นสูงสุดจะมีมากกว่า

แหล่งที่มาของความเค้นตกค้าง ความเค้นสูงสุดทั่วไป (MPa) เกณฑ์การกระจายความเค้นของคลอไรด์เป็นเวลา 5 ปี SCC (ppm) บริการสระว่ายน้ำ อัตราส่วนรัศมีโค้งที่แนะนำ (R/D)
Roller (straightening) 50-150Surface, axial >2,000 นา
เขียนแบบ (งานเย็น) 100-250 สม่ำเสมอ แนวแกน 1,500-2,500 N/A
Bending (R/D=2) 200-400 (tension face)Localised, hoop 500-1,000 >แนะนำให้ใช้ 3.0
Bending (R/D=3) 150-250Localised 800-1,500 >2.5 ยอมรับได้
Bending (R/D=4) 100-180 Localised 1,200-2,000 >2.0 ส่วนเพิ่ม
การเชื่อม (ฝาท้าย) 100-300 HAZ เฉพาะที่ 500-1,500 N/A (แนะนำให้คลายความเค้นหลังการเชื่อม)
ข้อแนะนำที่เป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานเครื่องทำน้ำอุ่นในสระน้ำ

ข้อจำกัดความเค้นตกค้างและวิธีการควบคุมคลอไรด์สำหรับเครื่องทำความร้อนแบบหุ้ม 316L ในสระว่ายน้ำโดยรอบ (25 องศา) หรือน้ำสปามีดังนี้

ประเภทของสระน้ำ ปริมาณคลอไรด์ทั่วไป (ppm) ความเครียดตกค้างสูงสุดที่แนะนำ (MPa) หลังที่จำเป็น-การขึ้นรูป อายุการใช้งานเครื่องทำความร้อน (ปี) ที่คาดหวัง
สระน้ำจืด (Cl ต่ำ)<500 <200 (acceptable as-drawn)>10 ไม่มี
สระน้ำคลอรีน(มาตรฐาน) 500-1,500<150 Stress relief (400°C, 1h) for bends R/D <3 5-8
สระน้ำเค็ม (อิเล็กโทรไลซิส) 1,500-5,000 < 100 3-5 อบอ่อนสารละลายทั้งหมดหลังจากงอ
Salt water pool (high Cl) >5000 <50 (316L not recommended) Upgrade to duplex 2205 5-8 (with duplex)
สปา(โบรมีน/คลอรีน 35-40 องศา) 500-2,000<120 Stress release + electropolish 4-6 Room Temperature SCC Field Identification

หากเครื่องทำความร้อน 316L แตกในน้ำในสระน้ำโดยรอบหลังจากใช้งานไป 3-8 ปี ควรพิจารณา SCC ที่อุณหภูมิห้อง หากรอยแตกมีลักษณะเป็นชิ้นเล็ก แตกแขนง และบริเวณที่มีความเค้นตกค้างอย่างมีนัยสำคัญ (รัศมีภายนอกโค้งงอ ส่วนที่ยืดตรง หรือรอยเชื่อม HAZ) พื้นผิวที่แตกหักอาจแสดงรอยชายหาดของการแพร่กระจายของรอยแตกแบบค่อยเป็นค่อยไป บันทึกเคมีของน้ำควรระบุค่าคลอไรด์ > 1,000-1,500 ppm การซื้อในอนาคตควรต้องมีการบำบัดความเครียดภายหลังการโค้งงอ (400-450 องศาเป็นเวลา 1-2 ชั่วโมง) เพื่อลดความเครียดตกค้างที่ต่ำกว่า 100-120 MPa สำหรับความล้มเหลวที่คล้ายกัน

สรุป: ความต้านทาน SCC ของอุณหภูมิห้องในระยะยาว-ผ่านการจัดการความเครียดตกค้าง

For 316L stainless steel heater sheaths in ambient (25°C) pool water with chloride concentrations of 1,000-1,500 ppm, an ongoing tensile residual stress of 140-160 MPa (65-80% of yield) results in SCC in 5 years. Crack arises at 2000 ppm Cl- with residual stresses >120-140 เมกะปาสคาล วิศวกรที่ระบุปลอก 316L สำหรับสระว่ายน้ำ สปา หรือการใช้งานกับน้ำคลอไรด์ที่ไม่ผ่านความร้อนอื่นๆ จะต้องลดความเค้นตกค้างจากการดัดงอ (ใช้ R/D > 3.0 หรือการลดความเครียดในการโค้งงอที่ 400 องศาเป็นเวลา 1 ชั่วโมง) และจากการยืดผม เมื่อการวิเคราะห์น้ำบ่งชี้ว่ามีคลอไรด์ > 1,500 ppm ให้อัปเกรดเป็นดูเพล็กซ์ 2205 หรือไทเทเนียมที่อุณหภูมิแวดล้อม กรอบการทำงานที่นำเสนอในที่นี้เกี่ยวข้องกับความเค้นตกค้างและความเข้มข้นของคลอไรด์กับเกณฑ์การเริ่มต้น SCC เชิงปริมาณในระยะเวลา 5- ปีที่ 25 องศา ช่วยให้ผู้ซื้อสามารถระบุกระบวนการผลิต (รัศมีโค้งงอ หลัง-การคลายความเค้นโค้งงอ) และขีดจำกัดทางเคมีของน้ำที่จะป้องกันการแตกร้าวของการกัดกร่อนจากความเค้นเหนี่ยวนำเป็นเวลานานในการให้บริการที่อุณหภูมิแวดล้อม