W urządzeniach do produkcji seryjnej, przerywanych zbiornikach reakcyjnych i systemach grzewczych-z regulacją temperatury, rury grzewcze ze stali nierdzewnej 316 podlegają okresowym wzrostom temperatury i cyklom chłodzenia. Długotrwałe-zmienne obciążenie termiczne będzie wywoływać cykliczne naprężenia termiczne na powierzchni ścianki rury, stopniowo powodując inicjację mikropęknięć w-bogatej w chrom powłoce pasywnej. Tymczasem częste rozszerzanie i kurczenie się osnowy pogarsza koncentrację naprężeń szczątkowych na szwach spawalniczych, odcinkach giętych i połączeniach gwintowych. Pod wpływem połączonego działania uszkodzeń zmęczeniowych powłoki pasywnej i czynników korozyjnych-zawierających chlorki, wzdłuż mikropęknięć szybko rozwijają się lokalne wżery, które przekształcają się w pękanie korozyjne naprężeniowe, które definiuje się jako uszkodzenie spowodowane korozją zmęczeniową cieplną. Wielu projektantów sprzętu oblicza jedynie znamionową temperaturę roboczą materiałów, ignorując wpływ częstotliwości wahań temperatury i amplitudy różnicy temperatur, co prowadzi do przedwczesnego złuszczania się folii pasywnej i ukrytych wycieków z rur po-długim okresie przerywanej pracy. Dlatego optymalizacja projektu konstrukcyjnego, ustawienie parametrów operacyjnych i obróbka wzmacniająca powierzchnię są niezbędne do poprawy odporności na zmęczenie cieplne i ograniczenia cyklicznych uszkodzeń korozyjnych-wywoływanych temperaturą. Korozja zmęczeniowa cieplna ma swoje źródło w powtarzających się uszkodzeniach mechanicznych ochronnej folii pasywnej pod wpływem zmiennego naprężenia termicznego. Kiedy rura grzejna jest szybko podgrzewana od temperatury otoczenia do wysokiej temperatury roboczej, ściana zewnętrzna najpierw rozszerza się i wytrzymuje naprężenia termiczne przy rozciąganiu; podczas chłodzenia przy wyłączeniu skurcz powierzchni powoduje naprężenie ściskające. Powtarzające się cykliczne obciążenie rozciągające-kompresyjne spowoduje powstanie mikropęknięć zmęczeniowych na kruchej warstwie pasywnej tlenku. Jony chlorkowe w ośrodku przenikają przez te drobne pęknięcia i kontaktują się ze świeżym metalowym podłożem, powodując rozpuszczanie anodowe. Z każdym cyklem temperaturowym pęknięcia stale się rozszerzają, stopniowo rozwijając się od wżerów powierzchniowych do penetrujących pęknięć zmęczeniowych. Strefy oddziaływania ciepła-spoiny i-zimne części zginane z nieodłącznym szczątkowym naprężeniem rozciągającym są najbardziej podatne na uszkodzenia zmęczeniowe cieplne z powodu nakładania się cyklicznych naprężeń termicznych i powstawania naprężeń szczątkowych. W badaniu tym podsumowano cztery skuteczne strategie optymalizacji mające na celu zwiększenie odporności rur grzejnych na korozję zmęczeniową cieplną: kontrolowanie szybkości zmian temperatury, ograniczanie cyklicznej różnicy temperatur, optymalizacja rozkładu naprężeń strukturalnych i wdrażanie wzmocnienia powierzchni naprężeniami ściskającymi. Po pierwsze, należy ściśle ograniczyć wzrost temperatury i szybkość chłodzenia podczas uruchamianie i wyłączanie sprzętu. Zabronione jest szybkie nagrzewanie i hartowanie; szybkość zmian temperatury jest kontrolowana poniżej 3 stopni na minutę. Stopniowe ogrzewanie segmentowe nie tylko pozwala uniknąć chwilowego nadmiernego naprężenia termicznego na powierzchni rury, ale także zapobiega nierównomiernej rozszerzalności cieplnej pomiędzy drutem oporowym, wypełniaczem z tlenku magnezu i obudową ze stali nierdzewnej, co może prowadzić do uszkodzenia izolacji wewnętrznej. Powolne chłodzenie po wyłączeniu może skutecznie zmniejszyć amplitudę naprężeń przemiennych przenoszonych przez folię pasywną, znacznie spowalniając pękanie zmęczeniowe warstwy ochronnej. Po drugie, rozsądnie kontroluj maksymalną cykliczną różnicę temperatur. W przypadku rur grzewczych pracujących w mediach zawierających chlorek-różnica temperatur w pojedynczym cyklu nie powinna przekraczać 120 stopni. Nadmierne wahania temperatury gwałtownie zwiększają amplitudę naprężeń termicznych i przyspieszają uszkodzenia zmęczeniowe folii pasywnej. Gdy proces wymaga szerokiego zakresu temperatur, można zastosować ogrzewanie segmentowe o stałej temperaturze, aby zmniejszyć częste przełączanie temperatury o-amplittudzie, zmniejszając w ten sposób częstotliwość zmiennego obciążenia termicznego przenoszonego przez korpus rury. Po trzecie, zoptymalizuj projekt konstrukcyjny, aby rozproszyć koncentrację naprężeń termicznych. Unikaj ostrych przejść konstrukcyjnych, lokalnych mutacji-cienkich ścian i układów zginania o małym promieniu. Szwy spawalnicze należy wypolerować na gładko, aby wyeliminować wysokość zbrojenia spawalniczego i wady karbów powierzchniowych, które łatwo powodują akumulację naprężeń. Równomierne, równomiernie rozmieszczone uzwojenie wewnętrznych drutów oporowych zapewnia zrównoważony rozkład ciepła na całej powierzchni rury, zapobiegając miejscowym gorącym punktom i skoncentrowanym naprężeniom cieplnym spowodowanym nierównomiernym rozkładem mocy. Po czwarte, dla kluczowych pozycji koncentracji naprężeń zastosowano śrutowanie powierzchniowe i wyżarzanie odprężające. Wyżarzanie odprężające w niskiej{{44}temperaturze eliminuje szczątkowe naprężenia rozciągające powstające podczas zginania i spawania, unikając nakładania się naprężeń szczątkowych i cyklicznych naprężeń termicznych. Śrutowanie tworzy jednolitą warstwę naprężenia ściskającego na powierzchni, która może skutecznie powstrzymać inicjację i ekspansję mikropęknięć zmęczeniowych powłoki pasywnej, znacznie poprawiając próg zmęczenia cieplnego stali nierdzewnej 316 w zmiennych temperaturach i środowiskach korozyjnych. Weryfikacja cyklicznego starzenia w temperaturze w terenie pokazuje, że rury grzejne z powolną regulacją temperatury i obróbką śrutowaniem wytrzymują dziesiątki tysięcy-cykli ogrzewania{48}}chłodzenia bez pękania powłoki pasywnej i korozji wżerowej. Natomiast rury grzejne z częstym i szybkim przełączaniem temperatury ulegają oczywistej perforacji spowodowanej korozją zmęczeniową cieplną w ciągu 8 do 12 miesięcy. Podsumowując, ograniczenie prędkości zmian temperatury i cyklicznej różnicy temperatur, optymalizacja struktury dyspersji naprężeń i przyjęcie wzmocnienia powierzchniowego naprężenia ściskającego może znacząco poprawić odporność rur grzejnych na korozję zmęczeniową cieplną. Te środki optymalizacyjne chronią integralność folii pasywnej pod długotrwałym-zmiennym obciążeniem termicznym, eliminują-ukryte ryzyko korozji wywołane zmęczeniem i zapewniają{{56}długoterminową stabilną pracę przemysłowych urządzeń grzewczych, w których występuje okresowe działanie.
