Złącza spawane, wygięte sekcje przejściowe i zaciśnięte części stałe rur grzejnych ze stali nierdzewnej 316 nieuchronnie zachowują naprężenia rozciągające po obróbce i formowaniu. Gdy sprzęt pracuje w wysokich-temperaturach, zawierających chlorki-lub kwaśnych mediach przemysłowych, efekt sprzęgania naprężenia szczątkowego rozciągającego i środowiska korozyjnego z łatwością powoduje pękanie korozyjne naprężeniowe (SCC). Takie pęknięcia zwykle powstają w wyniku mikro-defektów powierzchniowych i szybko rozszerzają się wzdłuż granic ziaren, czego nie można wykryć za pomocą konwencjonalnej kontroli wzrokowej. Gdy pęknięcia przenikną przez ściankę rury, nastąpi wyciek medium, wyłączenie sprzętu, a nawet wypadki związane z bezpieczeństwem. Wielu producentów eliminuje jedynie część naprężeń szczątkowych poprzez wyżarzanie-po spawaniu, ale złożona struktura wiązek rur grzejnych często nie pozwala na integralną obróbkę cieplną, co powoduje, że na lokalnych powierzchniach nadal pozostają resztkowe naprężenia rozciągające. Śrutowanie to wydajna technologia wzmacniania powierzchni, która wprowadza jednolitą warstwę naprężeń szczątkowych ściskających na powierzchnię stali nierdzewnej, kompensuje szkodliwe naprężenia rozciągające, zamyka mikropęknięcia powierzchni i defekty pasywacyjne oraz znacznie poprawia odporność rur grzewczych na pękanie korozyjne naprężeniowe. Dlatego też standaryzowane śrutowanie jest ważnym dodatkowym-procesem wzmacniania antykorozyjnego spawanych i formowanych rur grzewczych pracujących-w warunkach pracy SCC wysokiego ryzyka.
Śrutowanie hamuje pękanie korozyjne naprężeniowe głównie poprzez cztery mechanizmy ochronne. Po pierwsze, przepływ śrutu-z dużą prędkością w sposób ciągły oddziałuje na powierzchnię przedmiotu obrabianego, tworząc warstwę odkształcenia plastycznego o określonej głębokości, przekształcając naprężenia szczątkowe rozciągania powierzchniowego w stabilne naprężenia szczątkowe ściskające, zasadniczo eliminując siłę napędową inicjowania pęknięć korozyjnych naprężeniowych. Po drugie, wytłaczanie tworzywa sztucznego zamyka drobne rysy powierzchniowe, wady obróbki i mikropęknięcia w-strefach wpływu ciepła spawania, blokując kanały inwazji jonów chlorkowych i innych mediów korozyjnych. Po trzecie, gęsta warstwa rozdrobnionego ziarna utworzona w wyniku odkształcenia plastycznego powierzchni poprawia zwartość bogatej w chrom-warstwy pasywnej, zwiększa krytyczny potencjał wżerów materiału i opóźnia inicjację lokalnych wżerów korozyjnych, które zawsze są źródłem SCC. Po czwarte, śrutowanie usuwa zgorzelinę tlenkową spoiny powierzchniowej, wolne zanieczyszczenia żelazem i nierówną warstwę pasywną, kładąc czysty i jednolity podkład powierzchniowy do późniejszej pasywacji wytrawiającej lub obróbki powłoki konwersyjnej. W odróżnieniu od integralnej obróbki cieplnej, śrutowanie umożliwia lokalne, ukierunkowane wzmocnienie spoin, części wygiętych i obszarów-skoncentrowanych naprężeń, bez ograniczania całkowitego rozmiaru zespołów rur grzewczych.
W badaniu tym przedstawiono cztery znormalizowane specyfikacje wykonawcze dotyczące wzmacniania rur grzejnych ze stali nierdzewnej 316 poprzez śrutowanie. Najpierw wybierz odpowiednie materiały śrutowe i sklasyfikowaj intensywność śrutowania według ryzyka korozji eksploatacyjnej. W przypadku ogólnych warunków pracy w wodzie obiegowej o niskim ryzyku SCC należy zastosować śrut ze stali nierdzewnej o wielkości cząstek 0,3–0,6 mm w celu przeprowadzenia śrutowania o niskiej-intensywności, które może usunąć zanieczyszczenia powierzchniowe i wprowadzić cienkie warstwy naprężeń ściskających. W przypadku galwanizacji-z dużą zawartością chlorków oraz w warunkach przybrzeżnych i okresowych w wysokich-temperaturach, w których występuje wysokie ryzyko SCC, należy stosować śruty ceramiczne o wysokiej-twardości i wielkości cząstek 0,2–0,5 mm do średnio-intensywnego śrutowania, aby zapewnić, że głębokość warstwy naprężeń szczątkowych ściskających osiągnie co najmniej 0,1 mm. Unikaj stosowania śrutów ze stali węglowej, aby zapobiec zanieczyszczeniu powierzchni stali nierdzewnej osadzającym się żelazem, które stanie się punktami indukcji korozji w kolejnych mediach korozyjnych. Ściśle przesiewaj cząstki, aby usunąć połamane drobne zanieczyszczenia przed budową, aby zapewnić równomierny efekt śrutowania.
Po drugie, zoptymalizuj parametry procesu śrutowania, aby uzyskać pełne wzmocnienie-obszarów skoncentrowanych naprężeń. Rozsądnie kontroluj prędkość ruchu pistoletu natryskowego, ciśnienie wtrysku i odległość strzału; kąt wtrysku utrzymuje się w zakresie od 75 do 90 stopni prostopadle do powierzchni rury, aby zagwarantować równomierną energię uderzenia. Kluczowe obszary wzmocnień obejmują szwy spawalnicze,-strefy wpływu ciepła, gięte na zimno sekcje przejściowe i miejsca styku zaciskowego; obszary te zostaną poddane śrutowaniu w 100% przy pełnym pokryciu, a stopień pokrycia śrutowaniem musi wynosić ponad 98%. Unikaj nadmiernej intensywności śrutowania, która zamiast tego spowoduje nadmierne-odkształcenie plastyczne, chropowatość powierzchni i nowe mikro-defekty, zmniejszając jednorodność późniejszej folii pasywnej. W przypadku wąskich szczelin między wiązkami rur grzewczych należy zastosować mikrodysze-kątowe-, aby mieć pewność, że pozycje martwego kąta nie zostaną pominięte.
Po trzecie, zastosuj czyszczenie powierzchni po-peeningu i wspólną obróbkę wzmacniającą poprzez pasywację. Po śrutowaniu usuń pozostałości pyłu śrutowego, gruzu metalowego i drobnych cząstek osadzonych na powierzchni za pomocą czyszczenia ultradźwiękowego i płukania czystą wodą pod wysokim-ciśnieniem. Następnie należy przeprowadzić ujednoliconą obróbkę wytrawiania i pasywacji, aby utworzyć na oczyszczonej powierzchni gęstą, bogatą w chrom-powłokę pasywną, tworzącą złożony system ochronny składający się z warstwy naprężenia ściskającego i pasywnej-powłoki antykorozyjnej. W przypadku rur grzewczych o wyjątkowo wysokim ryzyku korozji należy zastosować śrutowanie z obróbką uszczelniającą polegającą na konwersji pierwiastków ziem rzadkich w celu dalszego uszczelnienia mikro-porów na powierzchni i poprawy odporności na chlorki. Zabrania się wykonywania polerowania mechanicznego po śrutowaniu, w przeciwnym razie powierzchnia naprężeń ściskających zostanie usunięta i efekt wzmocnienia nie będzie skuteczny.
Po czwarte, należy ustanowić kontrolę jakości śrutowania i system kontroli procesu wsadowego. Wykryj wartość szczątkowego naprężenia ściskającego powierzchni i głębokość warstwy naprężenia ściskającego za pomocą pomiaru naprężenia promieniami X-, aby upewnić się, że wskaźniki techniczne spełniają wymagania dotyczące wzmocnienia projektu. Sprawdź stopień pokrycia powierzchni i chropowatość śrutowanego przedmiotu, aby uniknąć lokalnych defektów pod-przekuwania lub nadmiernego-przekuwania. Losowo pobierz próbki przedmiotów do testu korozji naprężeniowej i testu neutralnej mgły solnej, aby sprawdzić wpływ poprawy odporności na korozję naprężeniową. Podczas długotrwałej-pracy w terenie należy skupić się na regularnym wykrywaniu wad prądem wirowym-śrutowanych spoin i części zgiętych, aby monitorować inicjację wczesnych pęknięć zmęczeniowych i korozyjnych naprężeniowych, a także połączyć badania elektrochemiczne w celu oceny-długoterminowej stabilności warstwy wzmacniającej powierzchnię.
Dane z testów terenowych pokazują, że śrutowane-rury grzejne ze stali nierdzewnej 316 zmniejszają wskaźnik awaryjności w postaci pęknięć korozyjnych naprężeniowych w złączach spawanych o ponad 94%, a żywotność w środowiskach-sprzężonych-naprężeń rozciągających o wysokiej{4}}chlorku wydłuża się średnio 2,3 razy. Podsumowując, odpowiedni dobór materiału do natrysku, optymalizacja parametrów-pełnego pokrycia, czyszczenie-po procesie i wspólna obróbka pasywacyjna, a także ścisła kontrola jakości mogą stworzyć stabilną warstwę zabezpieczającą powierzchnię przed naprężeniami ściskającymi. Technologia wzmacniania powierzchni metodą śrutowania zasadniczo eliminuje ryzyko wystąpienia szczątkowych naprężeń rozciągających, znacznie zwiększa odporność spawanych i formowanych rur grzejnych na korozję naprężeniową oraz zapewnia niezawodną gwarancję bezpieczeństwa powierzchni rur grzejnych ze stali nierdzewnej 316 pod zmiennym naprężeniem termicznym i-przemysłowymi warunkami pracy o wysokiej korozyjności.
