Kijan Pousantaj Travay Fwad anvan an nan 316 Nerjaveèi asye aparèy chofaj djenn tib kontwole efikasite nan pyèj idwojèn ak risk krak reta nan sistèm katodik pwoteje

Deformation pwovoke dansite sit pèlen an kòm yon paramèt nan frajilman idwojèn

For cathodically protected systems like marine immersed heaters, offshore platform equipment or buried pipeline heaters with impressed current cathodic protection, the prior cold work percentage of the sheath tubing directly controls the risk of hydrogen embrittlement and delayed cracking for 316 stainless steel sheathed electric heating tubes. Dislocations, voids and strain-induced martensite are the hydrogen trap sites produced by cold work. At low cold work percentages ( 0-10% ) trap site density is low , hydrogen diffuses fast through the lattice and the risk of cracking is limited . Trap site density is moderate at intermediate cold work (15-25%) and hydrogen is dispersed within the microstructure with increased embrittlement susceptibility. At high cold work (>30%), gwo sit pèlen ka diminye embrittlement (lajè distribisyon idwojèn) oswa ankouraje embrittlement (konsantre jaden estrès). Sepandan, pou 316 nan sèvis pwoteksyon katodik, risk minimòm frajilman se nan ekstrèm nan rkwit konplè (<5% cold work) or heavy cold work (>30% ak liberasyon estrès ki vin apre). Atik sa a quantifies lyen ki genyen ant kantite travay frèt, efikasite nan pyèj idwojèn ak risk pou yo retade krak.

Mekanis nan pyèj idwojèn nan frèt te travay asye pur austenitic

Idwojèn ka enfiltre nan 316 asye pur soti nan sifas la katod ki te kreye pa rediksyon dlo (2H2O + 2e− → H{2 + 2OH−). Difizyon idwojèn nan lasi austenite (FCC) se wo (~10-10cm2/sec nan 25 degre) ak solubilite ba. Travay frèt kreye sit pèlen ki mare idwojèn pi fò: dislokasyon (enèji nan lyezon ~ 30-40 kJ / mol), pòs vid (~ 50-60 kJ / mol), ak martensite ki pwovoke souch (BCC, ak siyifikativman pi wo solubilite idwojèn, ~ 10 4 pi wo pase austenite). Nan dansite pèlen ki ba, idwojèn koule byen vit nan lasi a epi kite metal la san danje. Nan dansite pèlen entèmedyè, idwojèn akimile nan sit pèlen; espesyalman nan pwen trip ak entèfas enklizyon-matris, li rekonbine pou kreye idwojèn molekilè ki lakòz presyon entèn ak kòmanse fant. Nan dansite pèlen trè wo, sit pèlen yo tèlman anpil ke idwojèn gaye trè tiseman ak presyon lokal la nan nenpòt sit pèlen sèl pa ase pou lakòz fann - si materyèl la pa anba estrès tansyon enpòtan.

Kantifye korelasyon ant travay frèt ak risk pou krak reta

Tan pou fann (echèk reta) kòm yon fonksyon travay frèt pi bonè yo te detèmine pa tès chaj konstan nan 316 tib (U-echantiyon koube) nan dlo lanmè simulation nan 25 C ak pwoteksyon katodik (aplike vòltaj -1,050 mV vs Ag/AgCl).

Travay frèt anvan yo (diminye %) Dite (HV) Souch -Martensite pwovoke (%)Dansite pyèj idwojèn (relatif) Tan pou retade krak nan CP (èdtan, 75% estrès pwodiksyon) Evalyasyon risk pou krak reta 0 (rekwit) 150-180<1 1× (baseline) >10,000 (pa gen krak) Trè ba 5-10 180-210 1-3 2-3x 5,000-10,000Ba 10-15 210-240 3-6 5-8× 2,000-5,000 Modere 15-20 240-270 6-10 10-15× 500-2,000 Segondè 20-25 270-300 10-15 15-20× 100-500 Grav 25-30 300-330 15-20 20-250 × Grav 15-20 240-270 6-10 10-1500
30-35 330-360 18-22 25-30× 100-500 (plateau) High (but better than 20-25%) >40 >360 >25 >30× 500-2,000 (satire) Mwayen
Efè rkwir soulajman estrès sou pyèj idwojèn

Rekwir soulajman estrès nan 400 -450 degre pou 1-2 èdtan diminye dansite debwatman an san yo pa rekristalize estrikti grenn nan oswa retire martensite la souch-induit. Tretman sa a diminye efikasite nan pyèj idwojèn pa alantou 50% ki anpil amelyore rezistans nan krak reta.

Travay Fwad (%) Post-Fòmasyon Tretman Chalè Dansite Pyèj Relatif (tankou-trase=1.0) Tan Reta nan Krak (èdtan, 75% sede) Rekòmande pou Sèvis CP 15 Okenn 12× 500-1,000 Non 15 400 6×0, 0, 0, 0 èdtan degre
20 Okenn 18x 100-500 Non
20 450 degre , 2 èdtan 8 × 1,500-3,000 Marginal 25 Okenn 22 × 50-200 Non 25 500 degre , 2 èdtan 10 × 1,000-2,000 Non (ankò gen gwo risk)
25 Full solution anneal (1,040°C) 1× >10,000 Wi (retounen nan rkwit)
Katodal Pwoteje Chofaj, Konsèy Pratik

Pou sistèm ki pwoteje katodik, kritè sa yo pou 316 aparèy chofaj ki kouvri yo minimize sansibilite a frajilman idwojèn ak krak reta:

Aplike Potansyèl (mV kont Ag/AgCl) Pwoteksyon Katodik TypeMax. Travay Fwad Akseptab (%) Tretman Rekòmande Apre Fòme Lòt Materyèl
Anòd sakrifye (zenk/aliminyòm) -800 a -1,000 (danje ki ba)25 Pa gen oswa 400 degre soulajman estrès 316 akseptab
Prezan enpresyone (ba surpwoteksyon) --1,050 a 1, 000 15 450316L pi pito, estrès soulaje nan degre
Enpresyone aktyèl (estanda) -1,050 a -1,100 10 Full solisyon anneal Duplex 2205
Enpresyone aktyèl (segondè surpwoteksyon) --1,200 a 1,100<5 Full solution anneal required Titanium or Alloy 625
Nenpòt, operasyon tanzantanIdantifikasyon sou teren idwojèn pwovoke krak reta 20 450 degre soulajman estrès 316 akseptab ak siveyans

In a cathodic protected system with no significant corrosion (no pitting, no scale) if a 316 heater fails then hydrogen embrittlement should be suspected. The cracks are generally transgranular, non-branching, surface initiated. The fracture surface can display quasi-cleavage features with little dimples. Hydrogen embrittlement is the likely cause if the heater was made from cold drawn tubing (hardness >250 HV) ak itilize nan yon sistèm ak enpresyone aktyèl CP nan potansyèl anba a -1,050 mV. Aparèy chofaj ranplasman yo ta dwe espesifye ak rkwir solisyon konplè (oswa omwen soulajman estrès) ak dite maksimòm 200 HV.

KONKLIZYON: LIMIT TRAVAY FROD POU SÈVIS PWOTEKSYON KATODIK

Pou 316 aparèy chofaj asye pur nan sistèm katodik pwoteje, pousantaj travay frèt anvan yo detèmine efikasite nan pyèj idwojèn ak risk pou yo retade krak. Risk la pi gwo se nan 20-30% travay frèt (dite 270-330 HV) kote dansite sit pèlen se wo ase yo kenbe idwojèn, men se pa wo ase yo pèmèt lage li nan yon fason tise byen distribye. Danje ki pi ba a se nan materyèl konplètman rkwit (<5% cold work) and in substantially cold worked material with post stress release (>30% travay frèt + 450 tretman degre). Pou 316 djenn yo nan sistèm CP maren oswa anba tè a, enjenyè yo dwe kenbe travay frèt la nan mwens pase 15% epi presize yon pòs -forming anneal soulajman estrès nan 400-450 degre. Pou enpresyone sistèm aktyèl yo ak potansyèl mwens pase -1,050 mV, se plen solisyon annealing oswa amelyore nan duplex 2205 konseye. Fondasyon an bay isit la etabli yon relasyon ant pousantaj nan travay frèt ak dansite pèlen idwojèn ak reta krak tan, sa ki pèmèt kliyan yo presize 316 djenn ki rezistan a frajilman idwojèn nan sitiyasyon katodik pwoteje.