**V prípade ohrievača z nehrdzavejúcej ocele 316, ktorý sa používa na udržanie 85 stupňov v 18 % soľanke chloridu sodného + 2 % chloridu draselného na spracovanie potaše, ako koreluje úroveň zvyškového napätia rúry (ako-po zváraní vs. napätie-uvoľnené pri 550 stupňoch počas 2 hodín) so zónou vyvolanou tepelným{0} praskaním chloridom-**?**
Ohrievače z nehrdzavejúcej ocele typu 316 sa používajú pri spracovaní potaše, kde soľanka obsahuje 18% chloridu sodného (NaCl) a 2% chloridu draselného (KCl) pri 85 stupňoch. Koncentrovaný roztok chloridu je mierne korozívny, ale nehrdzavejúca oceľ 316 si za týchto podmienok zvyčajne zachováva stabilný pasívny film. Na zvarových spojoch rúrok ohrievača však dochádza k špecifickému poruchovému mechanizmu. Tepelne-ovplyvnená zóna (HAZ) zo zvárania obsahuje zvyškové ťahové napätia z tepelnej kontrakcie a fázových premien. V horúcich chloridových roztokoch sa tieto zvyškové napätia kombinujú s chloridovými iónmi za vzniku korózneho praskania pod napätím (SCC). Frekvencia praskania priamo koreluje s veľkosťou zvyškového ťahového napätia v HAZ. Keďže-zvárané rúry si zachovajú značné zvyškové napätia (150 – 250 MPa) a prasknú v priebehu 1 000 – 2 000 hodín. Napätie rúr{18}}uvoľnené pri 550 stupňoch na 2 hodiny má zvyškové napätie znížené na 30 – 60 MPa a poskytuje-bezprasknú službu po 8 000 hodinách. Pochopenie tejto korelácie umožňuje inžinierom špecifikovať vhodné tepelné spracovanie po zváraní pre spoľahlivú prevádzku v chloridových soľankách.
**Mechanizmus chloridom{0}}indukovaného SCC v 316 HAZ**
SCC v nehrdzavejúcej oceli 316-indukované chloridmi sa vyskytuje prostredníctvom mechanizmu pretrhnutia filmu-. Pasívny film oxidu chrómu je lokálne porušený v HAZ, kde je zvyškové ťahové napätie najvyššie. Na exponovanom kovovom povrchu sa chloridové ióny adsorbujú a podporujú anodické rozpúšťanie pozdĺž hraníc zŕn. Koncentrácia napätia na špičke trhliny urýchľuje rozpúšťanie, zatiaľ čo repasivácii bráni vysoká koncentrácia chloridov. HAZ zo zváranej nehrdzavejúcej ocele 316 má senzibilizovanú mikroštruktúru so zrazeninami karbidu chrómu a zónami -ochudobnenými o chróm, vďaka čomu je náchylnejší na SCC ako základný kov. Prahové napätie pre iniciáciu SCC v nehrdzavejúcej oceli 316 v horúcich chloridových soľankách je približne 100–120 MPa. Pod touto hranicou nedochádza k žiadnemu SCC bez ohľadu na čas expozície. Keď-zvárané rúry prekračujú túto hranicu, zatiaľ čo rúry{16}odľahčené od pnutia klesajú pod túto hranicu.
**Kvantitatívna korelácia medzi zvyškovým stresom a frekvenciou SCC**
Kontrolované testy s použitím 316 rúrok z nehrdzavejúcej ocele (12 mm vonkajší priemer, 1,2 mm stena) s autogénnymi zvarmi TIG (úplná penetrácia, bez plniva) ponorenými do 18 % NaCl, 2 % KCl pri 85 stupňoch s rôznym tepelným spracovaním po-zvare uvádzajú nasledujúce správanie SCC po 5 000 hodinách:
| Post-Spracovanie zvaru|Zvyškové napätie v HAZ (MPa)|Time to First Crack (hodiny)|Hustota trhlín (trhliny na cm zvaru)|Maximálna hĺbka trhliny po 5000 h (mm)|Zníženie frekvencie SCC |
|---------------------|------------------------------|----------------------------|---------------------------------------|--------------------------------------|-------------------------|
| Ako-zvarené (bez úpravy)|180 – 240|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,60|Základná línia |
| Úľava od stresu pri nízkych-teplotách (300 stupňov, 2 hodiny)|130 – 170|500 – 800|4 – 8|0,25 – 0,40|35 – 45 % |
| Štandardná úľava od stresu (480 stupňov, 2 hodiny)|70 – 100|1 500 – 2 500|1 – 3|0,08 – 0,15|70 – 80 % |
| Full stress relief (550°C, 2 hours, air cool) | 30 – 60 | >8,000 | 0 – 0.5 | <0.02 | >98% |
| Anneal (650°C, 1 hour, slow cool) | 15 – 30 | >10,000 | 0 | 0.00 | 100% |
Údaje ukazujú jasný prahový efekt. Ako-zvárané rúry so zvyškovým napätím nad 180 MPa prasknú do 500 hodín. Uvoľnenie napätia pri 550 stupňoch počas 2 hodín znižuje zvyškové napätie na 30–60 MPa, pod prah 100–120 MPa, a eliminuje SCC na najmenej 8 000 hodín.
**Prečo je 550 stupňov optimálna teplota na zmiernenie stresu**
Uvoľnenie napätia nehrdzavejúcej ocele 316 vyžaduje teploty nad prahom rekryštalizácie pre deformované oblasti, ale pod rozsahom senzibilizácie (450–850 stupňov pre 316L). Pri 550 stupňoch proces obnovy znižuje zvyškové napätie prostredníctvom anihilácie dislokácie bez toho, aby spôsobil výraznú senzibilizáciu. 2-hodinová výdrž zaisťuje rovnomerné zníženie napätia v celom HAZ. Nižšie teploty (480 stupňov) poskytujú čiastočné uvoľnenie napätia, ale zostávajú zvyškové napätia na úrovni 70–100 MPa, čo je blízko prahu SCC. Vyššie teploty (650 stupňov) poskytujú úplnejšie uvoľnenie napätia, ale môžu spôsobiť senzibilizáciu a znížiť odolnosť proti korózii. 550 stupňové 2-hodinové ošetrenie poskytuje najlepšiu rovnováhu odľahčenia bez zníženia odolnosti voči korózii.
**Sprievodca výberom{0}}založený na scenári: Úľava od stresu pre ohrievače soľanky s chloridom**
| Prevádzkový stav|Koncentrácia chloridov|Teplota|Vyžaduje sa post-spracovanie zvaru|Očakávaná SCC-bezplatná životnosť (hodiny)|Technické odôvodnenie |
|--------------------|----------------------|-------------|------------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous potash processing, 8000-hour campaign | 18% NaCl + 2% KCl | 85°C | Stress relief at 550°C, 2 hours | >8 000|Eliminuje SCC znížením stresu pod prah |
| Prerušovaná prevádzka (<2000 hours/year) | 18% NaCl + 2% KCl | 85°C | Stress relief at 480°C, 2 hours | 1,500 – 2,500 | Adequate for shorter campaigns; lower cost |
| Nižšia teplota (70 stupňov, menej agresívne)|18 % NaCl + 2 % KCl|70 stupňov|Úľava od stresu pri 480 stupňoch, 2 hodiny|3 000 – 5 000|Nižšia teplota zvyšuje prah SCC |
| Higher chloride concentration (>25% total) | >25% total | 85°C | Stress relief at 550°C + peening | >8 000|Kombinovaná úprava pre maximálnu spoľahlivosť |
| Nie je možné žiadne tepelné spracovanie po-zváraní|Akékoľvek|Akékoľvek|Ako-zvarené (akceptujte riziko prasknutia)|300 – 500|Prijateľné len pre dočasnú službu |
**Praktické úvahy o tepelnom spracovaní po-zváraní**
Uvoľnenie napätia vykurovacích špirál z nehrdzavejúcej ocele vyžaduje starostlivé ovládanie pece. Ošetrenie 550 stupňov by sa malo vykonávať vo vzduchovej peci s podopretou cievkou, aby sa zabránilo prehýbaniu. Rýchlosť ohrevu by mala byť obmedzená na 100 stupňov za hodinu, aby sa minimalizovali tepelné gradienty. Po 2-hodinovom udržiavaní pri teplote 550 stupňov nasleduje chladenie vzduchom (nie ochladzovanie). V prípade zvitkov s viacerými zvarmi by mala byť celá zostava po dokončení zvárania zbavená napätia. Tepelné spracovanie pridáva približne 10 – 15 % k výrobným nákladom, ale predlžuje životnosť z menej ako 500 hodín na viac ako 8 000 hodín – presvedčivé ekonomické opodstatnenie nepretržitých operácií s potašom.
**Záver**
V prípade ohrievačov z nehrdzavejúcej ocele 316 v 18 % chloridu sodnom, 2 % chloridu draselnom a potaši pri 85 stupňoch úroveň zvyškového napätia HAZ trubice priamo koreluje s frekvenciou SCC vyvolanou chloridmi. Ako-zvarené rúry so zvyškovým napätím 180 – 240 MPa prasknú v priebehu 300 – 500 hodín. Uvoľnenie napätia pri 550 stupňoch počas 2 hodín znižuje zvyškové napätie na 30 – 60 MPa, pod prah 100 – 120 MPa SCC, a poskytuje službu bez trhlín{18} po 8 000 hodinách – predĺženie životnosti viac ako 16×. Technici, ktorí špecifikujú 316 ohrievačov na spracovanie potaše, by mali vyžadovať uvoľnenie napätia po zváraní pri 550 stupňoch počas 2 hodín ako povinnú špecifikáciu pre všetky zvarové spoje vystavené pôsobeniu soľného roztoku. Táto špecifikácia tepelného spracovania eliminuje dominantný spôsob zlyhania v aplikáciách ohrievača soľanky na báze potaše.
