ความลึกสูงสุดที่อนุญาตของรอยเจียรบนพื้นผิวหลังจากการขัดผิวแบบไร้ศูนย์กลางของท่อฮีตเตอร์ 316 จะช่วยป้องกันการเกิดรอยแตกร้าวจากความเครียดที่เกิดจากการกัดกร่อนในน้ำคลอไรด์ 500 ppm ที่ 90 องศา

รอยขีดข่วนบนพื้นผิวเป็นสถานที่สำหรับความเข้มข้นของความเครียดสำหรับการเริ่มต้น SCC

เกณฑ์เริ่มต้นสำหรับการเริ่มต้นการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น (SCC) ในสภาพแวดล้อมคลอไรด์สำหรับท่อความร้อนไฟฟ้าหุ้มด้วยเปลือกสแตนเลส 316 ที่มีการกราวด์แบบไม่มีศูนย์กลางหรือขัดเงาด้วยกลไกในการดำเนินการตกแต่งขั้นสุดท้ายเพื่อให้ได้ค่าความคลาดเคลื่อนของเส้นผ่านศูนย์กลางที่แคบหรือพื้นผิวเรียบ จะถูกควบคุมโดยตรงโดยความลึกของเครื่องหมายการเจียรที่ตกค้าง โดยปกติแล้วจะอยู่ที่ 5-50 µm ขึ้นอยู่กับขนาดเม็ดขัดและอัตราการป้อน เครื่องหมายการเจียรแต่ละอันเป็นตัวรวมศูนย์ความเค้นทางเรขาคณิต โดยมีปัจจัยความเข้มข้นของความเค้นทางทฤษฎี (K_t) อยู่ในช่วง 1.5 สำหรับเครื่องหมายที่เรียบและตื้น (ความลึก<5 µm, radius >10 µm) to 5.0 for a sharp, deep scratch (depth >20 µm รัศมีราก<2 µm). 500 ppm chloride water at 90 oC. The residual tensile stresses from drawing or bending are typically 50-150 MPa. Grinding marks deeper than around 10-15 µm cause local stresses that surpass the SCC threshold and contribute to crack initiation in 1,000-5,000 hours. This paper evaluates the link between grinding mark depth, stress concentration and SCC initiation time, and provides surface finish criteria for chloride service.

กลไกการเริ่มต้น SCC ที่รอยบากที่พื้นผิว

การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น 316 ในคลอไรด์ร้อนจำเป็นต้องมีเงื่อนไข 3 ประการ: โครงสร้างจุลภาคที่อ่อนแอ (โดยปกติจะเป็นงานเย็นบางส่วน) ความเค้นดึงที่ยืดเยื้อ และสภาพแวดล้อมของคลอไรด์ที่รุนแรง ที่ฐานของรอยเจียรที่พื้นผิว ความเค้นดึงเฉพาะจุดจะได้รับจาก $σ_{local}=σ_{applied}×K_{t}$ โดยที่ $K_{t}$ เป็นฟังก์ชันของเรขาคณิตของเครื่องหมาย (อัตราส่วนความลึกต่อรัศมี) เครื่องหมายเจียรทั่วไปที่มีความลึก d และรัศมีราก ρ จะให้ K_t=1 + 2 * sqrt(d/ρ) รอยบุ๋มที่โค้งมนและตื้น (d=5 µm, ρ=10 µm) ให้ผลลัพธ์ K_tazit1+2×sqrt(0.5)=2.4. สำหรับรอยแหลมคมลึก (d=20 $\\mu$m, $\\rho$=2 $\\mu$m) เราประมาณว่า $K_t\\approx 1+2\\times\\sqrt(10)=7.3$ . สำหรับความเค้นตกค้างที่ใช้ 100 MPa ความเค้นเฉพาะที่คือ 240-730 MPa ซึ่งสูงกว่าความเค้นครากที่ 205 MPa และไกลเข้าไปในบริเวณที่ SCC เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว รอยแตกร้าวเริ่มต้นที่ความเข้มข้นของความเค้นและก้าวหน้าผ่านการละลายขั้วบวกที่ปลายของรอยแตกร้าว ซึ่งขับเคลื่อนโดยความเค้นที่เกิดขึ้นจนกระทั่งผนังเปลือกถูกเจาะ

ความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างความลึกของการเจียรและการเริ่มต้น SCC

การทดสอบ SCC แบบควบคุม (โหลดต่อเนื่อง U-ตัวอย่างโค้งงอหรือ C-) ของท่อ 316 ที่มีเครื่องหมายการเจียรพื้นผิวความลึกที่ควบคุม (ทำได้โดยการเปลี่ยนกรวดขัดและอัตราการป้อน) ในน้ำคลอไรด์ 500 ppm ที่ 90 องศา ได้สร้างความลึกที่จำเป็นสำหรับการเริ่มต้น SCC ภายในช่วงเวลาหนึ่งๆ

ความลึกของรอยเจียรสูงสุด (µm) ความหยาบพื้นผิวทั่วไป (Ra, µm) รัศมีของรอยสลัก (µm, โดยทั่วไป) ปัจจัยความเข้มข้นของความเค้น (K_t) เวลาเริ่มต้น SCC (ชั่วโมง, 500 ppm Cl-, 90 องศา, 100 MPa ความเค้นตกค้าง) เวลาในการเจาะ (ผนัง 1.5 มม. หลังการเริ่มต้น) แนะนำสำหรับ 500 ppm Cl-, บริการ 90 องศา<3 <0.2 >15 <2.0 >20,000 >30,000 ใช่ (เทียบเท่ากับไฟฟ้า)
3-5 0.2-0.3 10-15 2.0-2.5 10,000-20,000 15,000-25,000 ใช่ 5-8 0.3-0.5 8-12 2.5-3.0 5,000-10,000 8,000-15,000 ยอมรับได้ 8-12 0.5-0.7 5-8 3.0-4.0 2,500-5,000 4,000-8,000 ส่วนเพิ่ม 12-15 0.7-1.0 4-6 4.0-5.0 1,000-2,500 2,000-4,000 ไม่แนะนำ
15-20 1.0-1.5 3-4 5.0-6.0 500-1,000 1,000-2,000 ไม่ยอมรับ
20-30 1.5-2.0 2-3 6.0-8.0 200-500 400-1,000 Unacceptable30 >2.0 <2 >8.0 <200 <400 Unacceptable 
อิทธิพลของระดับความเค้นตกค้างต่อความลึกของเครื่องหมายที่อนุญาต

ความลึกของรอยเจียรที่อนุญาตจะแตกต่างกันไปมากตามความเค้นดึงที่เหลือของปลอก ความเค้นตกค้างที่สูงขึ้นจำเป็นต้องมีเครื่องหมายที่ตื้นกว่าเพื่อป้องกัน SCC ความลึกของเครื่องหมายสูงสุดที่อนุญาตสำหรับระดับความเค้นตกค้างจำนวนมาก คือ 500 ppm Cl⁻, 90 องศา แสดงไว้ในตารางด้านล่าง

ความเค้นดึงตกค้าง (MPa) ความลึกของเครื่องหมายการเจียรสูงสุดที่อนุญาตเป็นเวลา 10,000- ชั่วโมง อายุการใช้งานที่ปราศจาก SCC (µm) ความหยาบของพื้นผิวที่ต้องการ (Ra, µm) วิธีการตกแต่งขั้นสุดท้ายที่แนะนำ<50 (stress-relieved) <20 <1.5 Typical centerless ground
50-100 (รูปวาด)<12 <0.8 Fine ground or polished.
100-150 (รูปวาดปานกลาง)<8 <0.5 Polished 150-200 (heavy drawing) <5 <0.3 Electropolished >200 (เมื่อ-งอ ไม่คลายเครียด)<3 <0.2 Electropolished + stress relief
บริการข้อมูลจำเพาะการตกแต่งขั้นสุดท้ายของคลอไรด์ในทางปฏิบัติ

แนะนำให้ใช้เกณฑ์การตกแต่งพื้นผิวต่อไปนี้สำหรับเครื่องทำความร้อนแบบหุ้ม 316 เครื่องสำหรับการบริการในน้ำคลอไรด์ที่สูงกว่า 200 ppm ที่อุณหภูมิสูงกว่า 80 องศา โดยขึ้นอยู่กับสถานะความเค้นตกค้างโดยประมาณ

วิธีการประมวลผลขั้นสุดท้าย ความลึกของเครื่องหมายการเจียรสูงสุด วิธีตรวจสอบ Ra สูงสุด สถานะความเค้นตกค้าง
ความเครียดบรรเทาลง (อบอ่อนหลังการขึ้นรูป) พื้นไร้ศูนย์กลาง, 400-600 กรวด10 µm 0,5 µm ภาพ + โปรไฟล์ 50×
ขณะดึงหรือโค้งงอ (ไม่มีการลดแรงตึง) พื้นละเอียด + การขัดเงาแบบอ่อน 5 µm 0.3 µm เครื่องวัดโปรไฟล์
คลอไรด์สูง ตามที่วาด เป็นน้ำยาขัดเงาไฟฟ้าแบบงอ (ลบ 20-30 µm)<2 µm (marks erased) 0.1 µm Visual + gloss measurement
ใดๆ สำหรับบริการที่สำคัญElectropolish + passivation0 (ลบเครื่องหมายออกทั้งหมด)<0.1 µmComplete surface inspection
การระบุภาคสนามของ SCC ที่เกิดจากเครื่องหมายการเจียร

สำหรับเครื่องทำความร้อนที่ SCC ล้มเหลวในการให้บริการคลอไรด์ ควรตรวจสอบพื้นผิวแตกหักเพื่อหาจุดกำเนิดของการแตกหัก ภายใต้การขยาย (100-500×) จุดเริ่มต้นของรอยแตกมักจะตรงกับรอยเจียรหรือรอยขีดข่วน เครื่องหมายนี้จะถูกมองว่าเป็นร่องที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน โดยมักมีผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสะสมอยู่ในร่องเป็นพิเศษ รอยแตก SCC แพร่กระจายตามปกติไปยังทิศทางของรอยเจียร (หากรอยเป็นเส้นรอบวง รอยแตกจะเป็นแนวแกน และหากรอยเป็นแนวแกน รอยแตกมักจะเป็นเส้นรอบวงแต่อาจตามเครื่องหมาย) หากมีเครื่องหมายการเจียรและสภาพแวดล้อมการบริการมีคลอไรด์เกิน 200 ppm และอุณหภูมิมากกว่า 80 องศา ควรสงสัย SCC เนื่องจากเครื่องหมายการเจียร คำตอบคือ ต้องใช้พื้นผิวขัดเงาด้วยไฟฟ้าหรือขัดเงาละเอียดสำหรับการซื้อในอนาคต และเลิกใช้เครื่องทำความร้อนในปัจจุบันหรือขัดพื้นผิวเปลือกให้เข้าที่หากเข้าถึงได้ (แทบจะเป็นไปไม่ได้เลย)

สรุป: ขีดจำกัดของความลึกของรอยเจียรสำหรับการบริการคลอไรด์

Grinding markings >10-12 µm เป็นตัวสร้างความเครียดและลดเวลาการเริ่มต้น SCC สำหรับเครื่องทำความร้อนแบบหุ้มสแตนเลส 316 ในน้ำคลอไรด์ 500 ppm ที่ 90 องศาจาก 20,000+ ชั่วโมงเป็น 2,000-5,000 ชั่วโมง SCC เริ่มต้นใน 500-1000 ชั่วโมงภายใต้ระดับความเค้นตกค้างปกติที่ระดับความลึกมากกว่า 20 µm สำหรับการบริการคลอไรด์ วิศวกรที่เลือกปลอก 316 ปลอกควรระบุความลึกสูงสุดของเครื่องหมายการเจียร (เช่น น้อยกว่าหรือเท่ากับ 8 µm) หรือความขรุขระของพื้นผิวสูงสุดที่เท่ากัน (เช่น Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.5 µm) และขอการตรวจสอบโดยการวัดโปรไฟล์ สำหรับสภาวะคลอไรด์ที่เป็นอันตรายที่สุดหรือในกรณีที่ไม่สามารถลดความเค้นตกค้างได้ การขัดเงาด้วยไฟฟ้าเพื่อขจัดชั้นพื้นผิวที่เป็นรอยขีดข่วนและงานเย็นจะขจัดหัวเน้นความเค้นที่เกี่ยวข้องกับรอยเจียรไปพร้อมกัน แนวทางที่เสนอในที่นี้เกี่ยวข้องกับความลึกของรอยเจียรกับการกำหนดเวลาการเริ่มต้น SCC ที่วัดได้ ช่วยให้ผู้ซื้อสามารถระบุเทคนิคการตกแต่งพื้นผิวเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดรอยแตกก่อนกำหนดที่ข้อบกพร่องของพื้นผิว