Fyrir skipaverkfræðinga sem tilgreina rafmagnsdýfingahitara fyrir hafsvæði, skipakerfi og strandiðjuver, skapar samsetningin af hringrásarlegri vélrænni hleðslu og klóríðtæringu sérstaklega árásargjarnan bilunarbúnað sem kallast tæringarþreyta. Ólíkt hreinni þreytu í lofti eða hreinni tæringu við kyrrstöðu aðstæður, veldur tæringarþreyta sprungubyrjun við verulega lægri streitumagn og styttri líftíma. Afgangsspennurnar sem myndast við sléttunarferlið-notaðar til að þjappa magnesíumoxíðeinangrun í kringum viðnámsvírinn-víxlverkast við þjónustuspennu til að annaðhvort flýta fyrir eða hægja á sprunguvexti eftir merki þeirra og stærð. Þessi grein mælir hvernig veggþykkt 316 hlífðar úr ryðfríu stáli hefur áhrif á dreifingu á afgangsspennu eftir slípun og hvernig þessar afgangsspennur breyta tæringarþreytulífi í sjávarumhverfi.
Afgangsstreitumyndun meðan á 316 slíðrum stendur
Þegar 316 ryðfríu stáli rör er skipt úr stærra þvermál í minna þvermál í kringum MgO-fylltan kjarna, framkallar ferlið einkennandi afgangsspennumynstur. Ytra yfirborð slíðrunnar verður fyrir þrýstiálagi vegna þess að þrýstimótin hamra efnið inn á við, á meðan innra yfirborðið verður fyrir togstreituleifum þegar þjappað MgO þrýstir út á meðan teygjanlegt afturhlaup stendur yfir. Stærð þessara afgangsspennu fer eftir veggþykktinni miðað við þvermálsminnkunina. Fyrir þunnt-veggað slíður-undir 1,0 mm-snýst þrýstikrafturinn í gegnum næstum alla veggþykktina og framkallar mikla þrýstispennu á ytra yfirborði (venjulega -200 til -300 MPa) og miðlungs togspennu til - í MPa (+50). Fyrir þykkt-veggað slíður-yfir 1,8 mm-gleypist sveiflukrafturinn fyrst og fremst í ytri lögin, sem framleiðir mikla þrýstispennu aðeins nálægt ytra yfirborðinu en skilur innri lögin eftir tiltölulega óáreitt. Togspennur á innra yfirborði eru einnig lægri vegna þess að MgO þjöppunin er minna fullkomin, eins og fjallað er um í 12. grein. Röntgengeislunarbeygjumælingar á afgangsspennu í 316 slíðrum með stökkum staðfesta þetta samband. 0,9 mm veggslíður sýndi yfirborðsþrýstiálag upp á -280 MPa. 1,5 mm veggslíður sýndi -180 MPa. 2,0 mm veggslíður sýndi aðeins -120 MPa. Þynnri slíðurinn geymir hagstæðari þjöppunarálag á ytra yfirborðinu - staðnum þar sem tæringarþreyta sprungur hefjast venjulega.
Hvernig afgangsþrýstispenna hægir á tæringarþreytusprungu
Tæringarþreyta sprungur í 316 ryðfríu stáli krefst bæði hringlaga togspennu og ætandi raflausn sem inniheldur klóríð. Sprungan hefst við yfirborðsgryfju eða innilokun þar sem verndandi óvirka filman hefur brotnað niður. Ef yfirborðið er í afgangsþrýstingsálagi verður beitt hringlaga togspenna fyrst að sigrast á þessari þjöppun áður en efnið verður fyrir nettóspennu við sprunguoddinn. Þetta eykur í raun þröskuldstreitu fyrir sprunguupphaf. Fyrir 0,9 mm 316 slíður með -280 MPa yfirborðsþjöppun, framleiðir beitt hringrásarálag upp á +200 MPa aðeins -80 MPa net við yfirborðið sem er enn þjappað og ófært um að koma af stað þreytusprungu. Aðeins þegar beitt hringstreita fer yfir +280 MPa upplifir yfirborðið nettóspennu. Aftur á móti upplifir 2,0 mm slíður með aðeins -120 MPa yfirborðsþjöppun nettóspennu þegar beitt álag fer yfir +120 MPa, sem er miklu lægri þröskuldur. Tæringarþreytuprófanir í gervi sjó við 60°C staðfesta þessi áhrif. Sýni með 0,9 mm veggþykkt og mikla afgangsþjöppun lifðu af 10 milljón lotur við 250 MPa sem beitt var víxlálagi án þess að sprunga hafi byrjað. Sýni með 2,0 mm veggþykkt og lága afgangsþjöppun mistókust eftir 2 milljón lotur við sama álag. Þynnri slíðurinn veitti fimm sinnum lengri endingartíma tæringarþreytu þrátt fyrir að hafa minni algera veggþykkt.
Samskiptin-milli afgangsálags álags og veggþykktar
Tæringarþreytukostur þunnra-veggaðra slíðra verður að vera í jafnvægi á móti minnkaðri framlegð efnisins þegar sprunga er hafin. 0,9 mm slíður með mikilli afgangsþjöppun getur staðist sprunguupphafningu í milljónir lota. Hins vegar, þegar sprunga hefur sigrast á afgangsspennusviðinu-til dæmis, vegna stórrar yfirborðsgryfju eða tímabundins ofhleðslu- verður hún að breiðast út í gegnum aðeins 0,9 mm af efni fyrir götun. 2,0 mm slíður með lægri afgangsþjöppun getur komið af stað sprungu eftir færri lotur, en sprungan verður að fara í gegnum 2,0 mm til að valda bilun. Heildarlíf til bilunar er summa vígslulífs og útbreiðslulífs. Tilraunagögn úr tæringarþreytuprófunum á snúningsgeisla í 60°C sjó sýna eftirfarandi heildarlotur til bilunar fyrir 10 mm OD 316 slíður við 200 MPa víxlálag. 0,8 mm slíður náði samtals 12 milljón lotum (11,5 milljón upphaf, 0,5 milljón útbreiðslu). 1,2 mm slíður náði 8 milljón lotum (7 milljón upphaf, 1 milljón fjölgun). 1,6 mm slíður náði 5 milljón lotum (3 milljón upphaf, 2 milljón útbreiðslu). 2,0 mm slíður náði 3,5 milljón lotum (1,5 milljón upphaf, 2 milljón útbreiðslu). Þunnt-veggað slíður með mikilli afgangsþjöppun veitir lengsta heildarlíftíma þrátt fyrir lágmarks útbreiðslubil.
Tæringarþreyta Lífsvalsfylki fyrir sjávarumhverfi
Eftirfarandi tafla veitir ráðlagða 316 slíðurveggþykkt fyrir rafmagnsdýfarhitara í sjávarumhverfi byggt á væntanlegu hringrásarálagi og nauðsynlegum endingartíma. Gildin gera ráð fyrir samfelldri útsetningu fyrir sjó eða brakvatni við 30–60°C og venjulegt smurningarferli án eftir-hreinsunarglæðingar.
| Væntanlegt sveifluálag | Áskilið þjónustulíf | Mælt er með 316 slíðurveggþykkt | Ríkjandi bilunarhamur | Hönnunarrök |
|---|---|---|---|---|
| Lágt (< 50 MPa) | >10 ár | 1,2 – 1,6 mm | Sprungu tæring | Ávinningur af streitu sem eftir er er minna mikilvægur; tæringarhlunnindi knýr þykkt |
| Miðlungs (50 – 150 MPa) | 5 – 10 ára | 1,0 – 1,2 mm | Upphaf tæringarþreytu | Þunnur veggur veitir mikla afgangsþjöppun til að koma í veg fyrir sprungur |
| Miðlungs (50 – 150 MPa) | >10 ár | 1,4 – 1,6 mm með eftir-þurrkun | Fjölgun eftir upphaf | Glæðing fjarlægir leifar streituávinnings; treysta á þykktarmörk |
| Hátt (150 – 250 MPa) | 3 – 5 ára | 0,8 – 1,0 mm | Upphaf tæringarþreytu | Hámarks afgangsþjöppun nauðsynleg; sætta sig við styttri endingartíma |
| Hátt (150 – 250 MPa) | >5 ár | Ekki framkvæmanlegt með 316 | Ofhleðsla eða hröð sprunga | Uppfærðu í Incoloy 825 eða títan |
| Breytilegt með tíðum ofhleðslu | Hvaða | 1,6 – 2,0 mm | Fjölgun eftir óvænta sprungu | Þykktarmörk verndar gegn ófyrirsjáanlegum atburðum |
Fyrir notkun þar sem hringlaga streita stafar af titringi, hitaþensluhringrás eða þrýstingssveiflum, er nauðsynlegt að mæla eða meta álagsmagnið. Ef mæling er ómöguleg er það íhaldssamt sjálfgefið að gera ráð fyrir hóflegu álagsstigi upp á 100 MPa. Í slíkum tilfellum býður 1,2 mm veggþykkt besta jafnvægið á ávinningi afgangsálags og útbreiðslubili. Verkfræðingar ættu einnig að íhuga að tilgreina póst-glæðingu fyrir þykkt-veggað slíður sem ætlað er fyrir háhraða notkun. Glæðing við 1.050°C fjarlægir algjörlega afgangsspennu, útilokar tæringarþreytuávinning þunnra veggja en útilokar einnig togstreituleifar á innra yfirborði sem getur stuðlað að sprunguútbreiðslu. 1,6 mm slíður hegðar sér á svipaðan hátt og 1,2 mm slíður sem ekki er-glögguð hvað varðar heildar þreytulíf, sem veitir aðra leið til að ná langan endingartíma án þess að treysta á þunna veggi. Valið á milli þunnra veggja með miklu afgangsálagi og þykkra veggja með glæðingu fer eftir framleiðslugetu og kostnaði. Fyrir flestar sjávarnotkun þar sem titringur er til staðar en ekki mikill, veitir 1,2–1,4 mm veggþykkt með hefðbundinni sléttun áreiðanlega tæringarþreyta árangur án þess að þurfa sérstaka vinnslu.
