Chlorid-Stresskorrosion in 316-Federdraht: Warum Spulen ohne Vorwarnung versagen

Eine 316-Edelstahlfeder, die in einem Schwimmbad oder einer Küstenpflanze knallt, zeigt normalerweise kein Schlagen, kein Biegen und keine sichtbare Warnung.In vielen Fällen erfüllte der Draht seine Chemie und seine ZugspezifikationDer Ausfallmodus ist das Chlorid-Stresskorrosionscracken und hängt so sehr von der Betriebsumgebung ab wie von der Legierung.

Drei Bedingungen, die zusammenfallen müssen

SCC ist kein allgemeines Korrosionsverfahren, sondern erfordert eine empfindliche Legierung, eine anhaltende Zugspannung und einen chloridhaltigen Elektrolyt, die alle an derselben Stelle des Teils für eine ausreichend lange Zeit sitzen.

• Anfällige Legierung.Die Austenit-Klassen 304 und 316 sind beide anfällig; 316 widersteht durch sein Molybdän, das die Anfänge von Rissen verzögert, aber das Risiko nicht beseitigt, besser.
• Dauerhafte Zugspannung.Im Gegensatz zur Ermüdung benötigt die SCC kein Radfahren; eine konstante Belastung genügt, und die Schwelle kann deutlich unter der Ausbeute liegen.
• Chlorid-Elektrolyt.Natriumchlorid aus der Küstenluft, Hypochlorit aus der Desinfektion, Salzsäure-Entkalker und chloridhaltige Prozessströme sind alle qualifiziert.Sauerstoff und erhöhte Temperatur beschleunigen die Reaktion.

Warum Quellen besser sichtbar sind als flache Teile

In einer komprimierten Spule arbeitet der Drahtanteil mit einem hohen Bruchteil seiner Leistungsfestigkeit, und bei der Kaltwicklung verbleibt bei jeder Drehung eine restliche Zugspannung an der Außenseite.Die beiden addieren sich.

Die Geometrie macht es noch schlimmer. Haken, Schleifen, Endspulen und Kreuzungspunkte konzentrieren die Spannung und schaffen gleichzeitig Spalten, in denen sich die Chloridlösung befindet und konzentriert sich, wenn das Wasser verdunstet.8 mm Draht, stellt eine Grube von 50 Mikrometern bereits einen bedeutenden Anteil des Abschnitts dar, so dass die Gruben schnell zu einem Riss werden.

Erst die Grube, dann der Crack.

Das Rissen beginnt fast nie auf einer sauberen passiven Oberfläche.und das Innere der Grube wird sauerstoffarm und sauer mit einer höheren Chloridkonzentration als die BulklösungDiese lokale Chemie ist es, die den Riss initiiert, der dann transgranular wächst und sich verzweigt, während er dem Spannungsfeld folgt.

Die Frakturoberfläche ist die einfachste Felddiagnose: brüchiges Aussehen, keine Scherlippe, keine Verringerung des Durchmessers und Risszweige, die grob senkrecht zur Hauptbelastung liegen.Ein Überlastbruch auf demselben Draht zeigt ein Nacken und eine stumpfe, Faserzone vor der endgültigen Trennung.

Temperatur und Konzentration sind lokal, nicht durchschnittlich

In den veröffentlichten Leitlinien für austenitische Edelstahle wird die praktische SCC-Schwelle im Sauerstoffchlorid-Dienst um 60 C gesetzt.der relevante Wert ist die Temperatur und die Chloridkonzentration in einer Spalte oder unter einer Ablagerung, nicht in Luft oder Wasser.

Typische Situationen, in denen der lokale Zustand dem gemessenen weit vorausgeht: Kondensat tropft von einer Billardhalle auf Anhänger, Isolierung, die mit chloridhaltigem Wasser feucht bleibt,Dichtungen und Gummiwaschmaschinen, die die Lösung gegen den Draht fesseln, und Teile, die mit Hypochlorit gereinigt und nicht gespült werden.

Auswahl der Stufen nach Dienstbedingungen

Die Änderung des Gehalts ist die zuverlässigste Lösung, wenn die Umgebung nicht kontrolliert werden kann, aber sie ist nicht die einzige.

Stress und Konstruktionskontrollen

• Die Konstruktionsbelastung sollte so gering sein, wie es die Funktion zulässt; eine geringere Arbeitsbelastung gewinnt Zeit, bevor die Schwelle erreicht wird.
• Bei 316 bei 400 - 450 °C halten und langsam abkühlen, wobei der Sensitivitätsbereich von 450 - 850 °C nicht überschritten wird; 316L toleriert dieses Fenster mit mehr Spielraum.
• Schuss Peen kritische Oberflächen, um Restspannung in Kompression umzuwandeln; dies ist eine der wenigen Behandlungen, die gegen SCC und nicht um sie herum wirkt.
• Eine Endspule, die eine Tasse Wasser bildet, ist ein Rissstarter, kein Detail.
• Vermeiden Sie nasse Isolierung und eingeschlossene Dichtungen; beide erzeugen den konzentrierten Chloridzustand, den die Massenumgebung nie zeigt.
• Verbot der Verwendung von Hypochloritreinigern an den installierten Teilen oder Angabe einer vollständigen Abwasserspülung unmittelbar nach Gebrauch.

Spezifikation des Drahtes

Überprüfung und Ausfallanalyse

ASTM G36, Magnesiumchlorid kochen, ist der klassische beschleunigte Test für die Einstufung austenitische Grade gegen SCC; ASTM G48 deckt die Gruben- und Spaltwiderstand in Eisenchlorid.Beide sind vergleichende Tests.Wenn eine Feder bereits versagt hat, schneiden Sie den Riss ab, überprüfen Sie die Verzweigung und eine Grube am Ursprung,und vergleichen Sie das Aussehen der Brüche mit einer Überlastprobe, bevor Sie das Material ändern.

Die meisten 316-Flühelfehler im Chloriddienst sind keine fehlerhafte Wärme.