Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) относится к одновременному воздействию растягивающего остаточного напряжения внутри трубы из нержавеющей стали 316 и хлорид-содержащей коррозионной среды. Трансгранулярные или межкристаллитные крошечные трещины возникают на поверхности трубы и быстро расширяются в направлении напряжения, в конечном итоге проникая в стенку трубы и вызывая внезапную утечку или разрыв. Этот отказ характеризуется сильной скрытностью и внезапностью и является одним из наиболее разрушительных видов отказов трубопроводов отопления из аустенитной нержавеющей стали, работающих во влажной среде, содержащей хлориды.
1. Механизм развития коррозионного растрескивания под напряжением.
Нержавеющая сталь 316 образует стабильную пассивную пленку оксида хрома в нормальных условиях эксплуатации. Когда на поверхности материала существует растягивающее напряжение и ионы хлорида собираются, разрушая пассивную пленку, образуются локальные микроячейки анодного растворения. Растягивающее напряжение постоянно открывает вершину трещины, позволяя коррозионной среде проникать внутрь трещины и поддерживать окклюдированную коррозионную среду. Трещины распространяются попеременно вдоль границ зерен или кристаллических зерен под действием электрохимической коррозии и механических растягивающих напряжений. В отличие от равномерной коррозии или повреждения от единичного напряжения, SCC не может возникнуть только под воздействием напряжения или коррозионной среды и относится к типичным синергетическим разрушениям, вызванным механической нагрузкой и химической эрозией.
2. Типичные позиции, склонные к SCC
Зоны сварного шва и зоны термического-влияния с высокими остаточными сварочными растягивающими напряжениями;
Холодно-отводы и фасонные отрезки труб, сохраняющие образующиеся остаточные напряжения;
Жестко закрепленные участки трубопровода с ограничением теплового расширения, создающего дополнительные растягивающие напряжения;
Зоны конденсации наружных стен, где постоянно откладываются ионы хлорида из пыли и соляного тумана;
Участки локального перегрева с неравномерным температурным полем, приводящие к концентрации термических напряжений.
3. Основные факторы, ускоряющие ПКР
Среда или внешняя среда содержат ионы хлорида, такие как соляной туман, охлаждающая вода и технологические сточные воды;
Сварка, холодная гибка и сборка создают большие остаточные напряжения растяжения без обработки для снятия напряжений;
В компоновке трубопровода отсутствуют компенсаторы и опоры, что приводит к накоплению термических напряжений после повышения температуры;
Повреждение внешнего анти-коррозионного покрытия приводит к длительному-прилипанию росы и обогащению ионов на поверхности трубы;
Длительные-колебания температуры усиливают знакопеременное напряжение и ускоряют рост трещин.
4. Полные-технические меры по предотвращению и контролю ссылок
① Устранение остаточных растягивающих напряжений с помощью отжига после-сварки и после-изгиба.
Снимите формовочное и сварочное напряжение, чтобы устранить механический источник растрескивания.
② Оптимизировать компоновку трубопровода, добавив компенсаторы расширения и скользящие опоры.
Избегайте жестких ограничений, чтобы свободно снимать напряжение теплового расширения.
③ Изолировать хлорид-содержащую среду и соляной туман из окружающей среды
Улучшите анти-антикоррозийное покрытие и водонепроницаемую изоляцию наружных стен, чтобы предотвратить накопление конденсата.
④ Строго контролировать содержание хлоридов в циркулирующем теплоносителе.
Установите систему средней фильтрации и удаления ионов, чтобы снизить концентрацию агрессивных ионов.
⑤ Регулярно проводите магнитопорошковую и ультразвуковую дефектоскопию деталей,-нагруженных концентрацией.
Раннее обнаружение микротрещин до того, как произойдет неудачное проникновение.
5. Сравнительная таблица эффективности профилактики
表格
| Режим обработки и работы | Риск отказа SCC | Предложение по применению |
|---|---|---|
| Необработанное остаточное напряжение + среда, богатая хлоридами-+ отсутствие защитного покрытия | Быстрое проникновение трещин и внезапный разрыв в среднесрочной перспективе | Немедленно прекратите эксплуатацию для снятия напряжения и проведения антикоррозионной-обработки. |
| Термическая обработка для снятия напряжений + структура компенсации напряжений + средняя очистка | Эффективно сдерживает возникновение и расширение коррозионных трещин под напряжением. | Типовые проектно-конструкторские условия трубопроводов отопления из нержавеющей стали. |
| Сборка с низким-напряжением + полная анти-коррозионная изоляция + периодические не-разрушающие испытания | Чрезвычайно низкая скрытая опасность SCC | Предпочтительная схема для прибрежных и хлоридных-рабочих условий, содержащих сильную коррозию. |
Заключение
Коррозионное растрескивание под напряжением нагревательных трубок из нержавеющей стали 316 вызвано совместным действием растягивающего напряжения и хлорид-ионной коррозии, образуя самораспространяющиеся проникающие трещины. Основные идеи профилактики заключаются в устранении остаточных напряжений и термических ограничений, уменьшении контакта хлорид-ионов с телом трубы и усилении регулярной дефектоскопии ключевых частей, находящихся под напряжением. Замкнутый-управление формованием материала, прокладкой трубопровода, контролем среды и ежедневным осмотром может эффективно предотвратить хрупкие разрушения и несчастные случаи с утечками, вызванные коррозионным растрескиванием нагревательных труб под напряжением.
