0.8mm 316 Thép không gỉ Dây lò xo - Ăn mòn ứng suất clorua
Dây lò xo không gỉ 0
,8mm 316
,dây chống ăn mòn ứng suất clorua
Nứt ăn mòn ứng suất do clorua trong dây lò xo 316: Tại sao cuộn dây bị hỏng mà không có cảnh báo
Một lò xo bằng thép không gỉ 316 bị gãy trong hành lang bể bơi hoặc nhà máy ven biển thường không có dấu hiệu co lại, không bị uốn cong và không có cảnh báo rõ ràng. Trong nhiều trường hợp, dây đáp ứng các yêu cầu về hóa học và độ bền kéo. Chế độ hỏng là nứt ăn mòn ứng suất do clorua, và nó phụ thuộc vào môi trường sử dụng nhiều như vào hợp kim.
Ba điều kiện phải xảy ra đồng thời
SCC không phải là quá trình ăn mòn chung. Nó đòi hỏi một hợp kim nhạy cảm, một ứng suất kéo bền vững và một chất điện ly chứa clorua, tất cả cùng một điểm trên bộ phận trong một thời gian đủ dài.
- Hợp kim nhạy cảm. Các loại Austenitic 304 và 316 đều nhạy cảm; 316 chống rỗ tốt hơn nhờ molypden, giúp trì hoãn sự hình thành vết nứt nhưng không loại bỏ rủi ro.
- Ứng suất kéo bền vững. Khác với mỏi, SCC không cần chu kỳ. Một tải trọng không đổi là đủ, và ngưỡng có thể thấp hơn nhiều so với giới hạn chảy.
- Chất điện ly chứa clorua. Natri clorua từ không khí ven biển, hypochlorite từ khử trùng, chất tẩy cặn axit hydrochloric và các dòng quy trình chứa clorua đều đủ điều kiện. Oxy và nhiệt độ tăng tốc phản ứng.
Tại sao lò xo lại dễ bị ảnh hưởng hơn các bộ phận phẳng
Một lò xo được thiết kế để chịu ứng suất. Trong một cuộn dây bị nén, tiết diện dây hoạt động ở một phần cao của giới hạn chảy, và quá trình cuộn dây nguội để lại ứng suất kéo dư trên bề mặt ngoài của mỗi vòng. Hai yếu tố này cộng lại với nhau.
Hình dạng làm cho tình hình tồi tệ hơn. Móc, vòng lặp, các vòng cuối và các điểm giao nhau tập trung ứng suất và đồng thời tạo ra các khe hở nơi dung dịch clorua đọng lại và cô đặc khi nước bay hơi. Trên dây 0,8 mm, một lỗ rỗ sâu 50 micron đã chiếm một phần đáng kể của tiết diện, do đó, lỗ rỗ nhanh chóng trở thành một vết nứt.
Lỗ rỗ trước, nứt sau
Vết nứt hầu như không bao giờ bắt đầu trên bề mặt thụ động sạch. Các ion clorua phá vỡ màng thụ động cục bộ, một lỗ rỗ phát triển, và bên trong lỗ rỗ trở nên thiếu oxy và có tính axit với nồng độ clorua cao hơn dung dịch gốc. Hóa học cục bộ đó là thứ khởi đầu vết nứt, sau đó vết nứt phát triển xuyên hạt và phân nhánh khi nó đi theo trường ứng suất.
Bề mặt gãy là chẩn đoán thực địa dễ nhất: bề ngoài giòn, không có môi cắt, không giảm đường kính và vết nứt phân nhánh gần như vuông góc với ứng suất chính. Một vết gãy do quá tải trên cùng một dây cho thấy sự co lại và một vùng sợi mờ trước khi tách hoàn toàn.
Nhiệt độ và nồng độ là cục bộ, không phải trung bình
Hướng dẫn công bố cho thép không gỉ Austenitic đặt ngưỡng SCC thực tế trong dịch vụ clorua có oxy xung quanh 60 C. Con số đó là điểm khởi đầu hữu ích, không phải là giấy phép: giá trị liên quan là nhiệt độ và nồng độ clorua bên trong khe hở hoặc dưới lớp cặn, không phải trong không khí hoặc nước chung.
Các tình huống điển hình nơi điều kiện cục bộ vượt xa điều kiện đo được: nước ngưng nhỏ giọt từ trần nhà của phòng tập thể dục lên các móc treo, lớp cách nhiệt bị ướt bởi nước chứa clorua, gioăng và vòng đệm cao su giữ dung dịch tiếp xúc với dây, và các bộ phận được làm sạch bằng hypochlorite và không được rửa sạch.
Lựa chọn cấp độ theo điều kiện sử dụng
| Điều kiện sử dụng | 316 / 316L | 904L | 2205 duplex |
|---|---|---|---|
| Trong nhà, ít clorua, khô | Phù hợp | Phù hợp | Phù hợp |
| Khí hậu ven biển có ngưng tụ | Hạn chế, kiểm tra khe hở | Phù hợp | Phù hợp |
| Nước có clo dưới 40 C | Hạn chế, tránh khe hở | Phù hợp | Phù hợp |
| Nước có clo 40 - 60 C | Không khuyến khích | Phù hợp | Tùy trường hợp |
| Trên 60 C có clo | Không khuyến khích | Tùy trường hợp | Hạn chế |
Thay đổi cấp độ là giải pháp đáng tin cậy nhất khi không thể kiểm soát môi trường, nhưng đó không phải là giải pháp duy nhất. Kiểm soát ứng suất thường quyết định liệu một bộ phận 316 có tồn tại trong môi trường giới hạn hay không.
Kiểm soát ứng suất và thiết kế
- Giữ ứng suất thiết kế thấp nhất có thể theo chức năng; ứng suất làm việc thấp hơn sẽ kéo dài thời gian trước khi đạt đến ngưỡng.
- Ủ ứng suất sau khi cuộn dây. Đối với 316, giữ ở 400 - 450 C và làm nguội chậm, tránh xa phạm vi nhạy cảm 450 - 850 C; 316L chịu được phạm vi này với biên độ lớn hơn.
- Shot peen các bề mặt quan trọng để chuyển ứng suất dư thành ứng suất nén; đây là một trong số ít phương pháp xử lý hoạt động chống lại SCC thay vì xung quanh nó.
- Thiết kế để thoát nước. Một vòng cuối cùng tạo thành một cái cốc chứa nước là nơi khởi đầu vết nứt, không phải là một chi tiết.
- Tránh lớp cách nhiệt ẩm và gioăng bị kẹt; cả hai đều tạo ra điều kiện clorua cô đặc mà môi trường chung không bao giờ thể hiện.
- Cấm sử dụng chất tẩy rửa hypochlorite trên các bộ phận đã lắp đặt, hoặc chỉ định rửa bằng nước khử khoáng hoàn toàn ngay sau khi sử dụng.
Thông số kỹ thuật dây
| Thông số | Thông số kỹ thuật |
|---|---|
| Vật liệu | 316 (UNS S31600) / 316L (UNS S31603) |
| Đường kính | Tiêu chuẩn 0,8 mm; phạm vi 0,15 - 12 mm |
| Độ cứng | Cứng lò xo, kéo nguội, theo ASTM A313 |
| Độ bền kéo | 1.500 - 2.000 MPa ở độ cứng lò xo, theo đường kính |
| Độ giãn dài | Tối thiểu 8% ở độ cứng lò xo |
| Bề mặt | Sáng, phủ xà phòng, hoặc thụ động hóa |
| Dạng giao hàng | Cuộn, ống chỉ hoặc thanh thẳng, 1 - 500 kg |
| Sử dụng điển hình | Lò xo, kẹp và các dạng dây trong môi trường có clo |
Xác minh và phân tích lỗi
ASTM G36, magie clorua sôi, là thử nghiệm tăng tốc cổ điển để xếp hạng các loại Austenitic chống lại SCC; ASTM G48 bao gồm khả năng chống rỗ và khe hở trong ferric clorua. Cả hai đều là thử nghiệm so sánh, không phải dự đoán tuổi thọ sử dụng. Khi một lò xo đã bị hỏng, hãy cắt ngang vết nứt, kiểm tra sự phân nhánh và lỗ rỗ tại điểm bắt đầu, và so sánh hình dạng gãy với mẫu gãy do quá tải trước khi thay đổi vật liệu.
Hầu hết các lỗi lò xo 316 trong môi trường có clo không phải do lô hàng bị lỗi. Chúng là hợp kim đúng được sử dụng ở mức ứng suất và trong hình dạng mà môi trường có thể tấn công.
