**Za grijač od nehrđajućeg čelika 316 koji se koristi za održavanje 85 stepeni u 18% natrijum hlorida + 2% kalijum hlorida za preradu potaše, kako odgovara nivo preostalog naprezanja cijevi (-zavaren naspram naprezanja-oslobođen sa 2 sata na 550 hlorida)} u odnosu na{9 sata hlorida{9 stepena za napon učestalost pucanja od korozije u zoni-zahvaćenoj toplinom?**
Grejači od nerđajućeg čelika tipa 316 se koriste u preradi potaše gde slana voda sadrži 18% natrijum hlorida (NaCl) i 2% kalijum hlorida (KCl) na 85 stepeni. Koncentrovani rastvor hlorida je umereno korozivan, ali nerđajući čelik 316 obično održava stabilan pasivni film u ovim uslovima. Međutim, specifičan mehanizam kvara javlja se na zavarenim spojevima u cijevima grijača. Zona -zahvaćena toplinom (HAZ) od zavarivanja sadrži zaostala vlačna naprezanja od termičke kontrakcije i faznih transformacija. U vrućim otopinama hlorida, ova zaostala naprezanja se kombinuju sa jonima klorida da bi se došlo do pucanja od korozije pod naponom (SCC). Učestalost pucanja u direktnoj je korelaciji s veličinom zaostalog vlačnog naprezanja na ZUT. Kako{12}}zavarene cijevi zadržavaju značajna zaostala naprezanja (150–250 MPa) i pucaju u roku od 1000–2000 sati. Naprezanje u cijevima-oslobođenim na 550 stepeni u trajanju od 2 sata imaju zaostala naprezanja smanjena na 30–60 MPa i pružaju uslugu{23}bez pucanja nakon 8000 sati. Razumijevanje ove korelacije omogućava inženjerima da specificiraju odgovarajuću termičku obradu nakon -zavarivanja za pouzdanu upotrebu u hloridnim slanicima.
**Mehanizam klorida-induciranog SCC u 316 HAZ**
SCC-induciran hloridom u nerđajućem čeliku 316 nastaje putem mehanizma za pucanje filma{2}}. Pasivni hrom oksidni film je lokalno prekinut na HAZ-u gdje je zaostalo vlačno naprezanje najveće. Na izloženoj metalnoj površini, joni klorida se adsorbiraju i pospješuju anodno otapanje duž granica zrna. Koncentracija naprezanja na vrhu pukotine ubrzava otapanje, dok je repasivacija otežana zbog visoke koncentracije klorida. HAZ od zavarenog nerđajućeg čelika 316 ima osetljivu mikrostrukturu sa taloženjem hrom karbida i zonama osiromašenim hromom-, što ga čini osetljivijim na SCC od osnovnog metala. Prag naprezanja za iniciranje SCC-a u nerđajućem čeliku 316 u vrućim hloridnim slanim rastvorima je približno 100–120 MPa. Ispod ovog praga, SCC se ne javlja bez obzira na vrijeme izlaganja. Kako{15}zavarene cijevi prelaze ovaj prag, dok{16}}cijevi oslobođene naprezanja padaju ispod njega.
**Kvantitativna korelacija između rezidualnog naprezanja i SCC frekvencije**
Kontrolirani testovi pomoću 316 cijevi od nehrđajućeg čelika (12 mm OD, 1,2 mm stijenke) sa autogenim TIG zavarenim spojevima (puna penetracija, bez punila) uronjenim u 18% NaCl, 2% KCl na 85 stepeni sa različitim termičkim tretmanima nakon-zavarivanja pokazuju sljedeće ponašanje SCC0 nakon 500 sati:
| Post-Obrada zavarivanja|Preostalo naprezanje u HAZ (MPa)|Vrijeme do prvog kreka (sati)|Gustoća pukotina (pukotine po cm vara)|Maksimalna dubina pukotine nakon 5000h (mm)|SCC redukcija frekvencije |
|---------------------|------------------------------|----------------------------|---------------------------------------|--------------------------------------|-------------------------|
| Kao-zavareni (bez tretmana)|180 – 240|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,60|Polazna linija |
| Nisko{0}}oslobađanje od stresa (300 stepeni, 2 sata)|130 – 170|500 – 800|4 – 8|0,25 – 0,40|35 – 45% |
| Standardno oslobađanje od stresa (480 stepeni, 2 sata)|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% |
Podaci pokazuju jasan efekat praga. Kao-zavarene cijevi sa zaostalim naponom iznad 180 MPa pucaju u roku od 500 sati. Oslobađanje od naprezanja na 550 stepeni tokom 2 sata smanjuje zaostalo naprezanje na 30–60 MPa, ispod praga od 100–120 MPa, i eliminiše SCC na najmanje 8000 sati.
**Zašto je 550 stepeni optimalna temperatura za oslobađanje od stresa**
Oslobađanje od naprezanja nerđajućeg čelika 316 zahteva temperature iznad praga rekristalizacije za deformisana područja, ali ispod opsega senzibilizacije (450–850 stepeni za 316L). Na 550 stepeni, proces oporavka smanjuje zaostalo naprezanje kroz anihilaciju dislokacije bez izazivanja značajne senzibilizacije. Vrijeme zadržavanja od 2 sata osigurava ujednačeno smanjenje naprezanja u cijelom HAZ-u. Niže temperature (480 stepeni) obezbeđuju delimično oslobađanje od napona, ali ostavljaju zaostala napona na 70-100 MPa, što je blizu SCC praga. Više temperature (650 stepeni) obezbeđuju potpunije oslobađanje od stresa, ali mogu izazvati preosetljivost i smanjiti otpornost na koroziju. Dvosatni tretman od 550 stepeni pruža najbolju ravnotežu oslobađanja od stresa bez ugrožavanja otpornosti na koroziju.
**Vodič za odabir zasnovan na scenariju-: Oslobađanje od stresa za grijače sa kloridnom slanom otopinom**
| Radni uvjeti|Koncentracija klorida|Temperatura|Post-Potreban tretman zavarivanja|Očekivani SCC-Slobodan život (sati)|Inženjersko opravdanje |
|--------------------|----------------------|-------------|------------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous potash processing, 8000-hour campaign | 18% NaCl + 2% KCl | 85°C | Stress relief at 550°C, 2 hours | >8,000|Eliminiše SCC smanjenjem stresa ispod praga |
| Rad sa prekidima (<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 |
| Niža temperatura (70 stepeni, manje agresivno)|18% NaCl + 2% KCl|70 stepeni|Oslobađanje od stresa na 480 stepeni, 2 sata|3.000 – 5.000|Niža temperatura povećava SCC prag |
| Higher chloride concentration (>25% total) | >25% total | 85°C | Stress relief at 550°C + peening | >8,000|Kombinirani tretman za maksimalnu pouzdanost |
| Nije moguća termička obrada nakon-zavarivanja|Bilo koji|Bilo koji|Kao-zavareni (prihvatiti rizik od pucanja)|300 – 500|Prihvatljivo samo za privremenu uslugu |
**Praktična razmatranja za toplinsku obradu nakon-zavarivanja**
Rasterećenje naprezanja namotaja grijača od nehrđajućeg čelika zahtijeva pažljivu kontrolu peći. Tretman od 550 stepeni treba da se izvodi u vazdušnoj peći sa zavojnicom koja je podržana kako bi se sprečilo opuštanje. Brzina zagrevanja treba da bude ograničena na 100 stepeni/sat da bi se toplotni gradijenti sveli na minimum. Nakon 2-držanja na 550 stepeni slijedi hlađenje zrakom (ne gašenje). Za kalemove s višestrukim zavarenim spojevima, cijeli sklop treba osloboditi naprezanja nakon što je zavarivanje završeno. Toplotna obrada dodaje otprilike 10-15% trošku proizvodnje, ali produžava vijek trajanja sa manje od 500 sati na više od 8000 sati – uvjerljivo ekonomsko opravdanje za kontinuirane operacije potaše.
**Zaključak**
Za 316 grijača od nehrđajućeg čelika u 18% natrijum hlorida, 2% kalijum hlorida potaša na 85 stepeni, nivo preostalog naprezanja u HAZ cevi direktno korelira sa kloridom{4}}indukovanom SCC frekvencijom. Kao -zavarene cijevi sa zaostalim naponom od 180–240 MPa pucaju u roku od 300–500 sati. Oslobađanje od naprezanja na 550 stepeni u trajanju od 2 sata smanjuje zaostalo naprezanje na 30–60 MPa, ispod SCC praga od 100–120 MPa, i pruža uslugu bez pukotina nakon 8000 sati – produženje vijeka trajanja za više od 16 puta. Inženjeri koji specificiraju 316 grijača za preradu potaše trebali bi zahtijevati smanjenje naprezanja nakon -zavarivanja na 550 stepeni u trajanju od 2 sata kao obaveznu specifikaciju za sve zavarene spojeve izložene slanoj vodi. Ova specifikacija termičke obrade eliminiše dominantni način kvara u aplikacijama grijača soli za kalij.
