I giunti saldati, le sezioni di transizione piegate e le parti fisse fissate dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 mantengono inevitabilmente lo stress residuo di trazione dopo la lavorazione e la formatura. Quando l'apparecchiatura funziona in ambienti industriali ad alta-temperatura, contenenti cloruro-o acidi, l'effetto di accoppiamento dello stress residuo da trazione e dell'ambiente corrosivo induce facilmente la tensocorrosione (SCC). Tali crepe solitamente hanno origine da micro-difetti superficiali e si espandono rapidamente lungo i bordi dei grani, che non possono essere rilevati mediante un'ispezione visiva convenzionale. Una volta che le crepe penetrano nella parete del tubo, si verificheranno perdite del fluido, arresto dell'apparecchiatura e persino incidenti di sicurezza. Molti produttori eliminano solo parte dello stress residuo attraverso la ricottura di distensione post-saldatura, ma la struttura complessa dei tubi riscaldanti raggruppati spesso non può ottenere un trattamento termico integrale, con il risultato che lo stress di trazione residuo rimane sulle superfici locali. La pallinatura è un'efficiente tecnologia di rafforzamento superficiale che introduce uno strato uniforme di stress residuo di compressione sulla superficie dell'acciaio inossidabile, compensa lo stress di trazione dannoso, chiude le microfessure superficiali e i difetti di passivazione e migliora significativamente la capacità dei tubi riscaldanti di resistere alla tensocorrosione. Pertanto, il trattamento di pallinatura standardizzato è un importante processo supplementare di rafforzamento anticorrosione-per tubi riscaldanti saldati e formati utilizzati in condizioni di lavoro SCC ad alto-rischio.
La pallinatura inibisce le fessurazioni da tensocorrosione principalmente attraverso quattro meccanismi protettivi. Innanzitutto, il flusso di iniezione ad alta-velocità impatta continuamente sulla superficie del pezzo per formare uno strato di deformazione plastica di una certa profondità, convertendo lo stress residuo di trazione superficiale in uno stress residuo di compressione stabile, eliminando sostanzialmente la forza trainante per l'avvio delle cricche da tensocorrosione. In secondo luogo, l'estrusione della plastica chiude minuscoli graffi superficiali, difetti di lavorazione e microfessure nelle zone interessate dal calore della saldatura-, bloccando i canali di invasione degli ioni cloruro e di altri mezzi corrosivi. In terzo luogo, lo strato denso di affinamento del grano formato dalla deformazione plastica superficiale migliora la compattezza del film passivo ricco di cromo-, aumenta il potenziale di vaiolatura critica del materiale e ritarda l'inizio di cavità di corrosione locali che sono sempre la fonte di SCC. In quarto luogo, la pallinatura rimuove le incrostazioni di ossido di saldatura superficiale, la contaminazione di ferro libero e la pellicola passiva irregolare, creando una base superficiale pulita e uniforme per la successiva passivazione di decapaggio o trattamento di rivestimento di conversione. Diversamente dal trattamento termico integrale, la pallinatura può realizzare un rinforzo locale mirato su saldature, parti piegate e aree concentrate-di stress senza limitare le dimensioni complessive dei gruppi di tubi riscaldanti.
Questo studio propone quattro specifiche di implementazione standardizzate per il rafforzamento della pallinatura di tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316. Innanzitutto, selezionare i materiali di pallinatura adatti e classificare l'intensità della pallinatura in base al rischio di corrosione in servizio. Per condizioni generali di lavoro con acqua circolante con basso rischio di SCC, adotta pallini in acciaio inossidabile con dimensioni delle particelle di 0,3–0,6 mm per eseguire una pallinatura a bassa-intensità, che può rimuovere gli inquinanti superficiali e introdurre sottili strati di stress di compressione. Per la galvanica ad alta-cloruro, condizioni di lavoro costiere e ad alta-temperatura intermittente con elevato rischio di SCC, utilizzare graniglia ceramica ad alta-durezza con dimensioni delle particelle di 0,2–0,5 mm per una pallinatura di intensità medio-alta per garantire che la profondità dello strato di stress residuo di compressione raggiunga almeno 0,1 mm. Evitare l'uso di pallini di acciaio al carbonio per prevenire la contaminazione di incorporamenti di ferro sulla superficie dell'acciaio inossidabile, che diventeranno punti di induzione della corrosione nei successivi mezzi corrosivi. Schermare rigorosamente le particelle per rimuovere i detriti fini rotti prima della costruzione per garantire un effetto di pallinatura uniforme.
In secondo luogo, ottimizzare i parametri del processo di pallinatura per realizzare un rafforzamento della copertura completa delle aree-concentrate di stress. Controllare ragionevolmente la velocità di movimento della pistola a spruzzo, la pressione di iniezione e la distanza del tiro; l'angolo di iniezione è mantenuto tra 75 gradi e 90 gradi perpendicolare alla superficie del tubo per garantire un'energia d'impatto uniforme. Le principali aree di rinforzo includono cordoni di saldatura, zone-interessate al calore, sezioni di transizione-piegate a freddo e posizioni dei contatti di bloccaggio; queste aree saranno sottoposte a pallinatura a copertura totale del 100% e il tasso di copertura della pallinatura dovrà raggiungere oltre il 98%. Evitare un'eccessiva intensità di pallinatura, che causerebbe invece sovra-deformazione plastica, irruvidimento superficiale e nuovi micro-difetti, riducendo l'uniformità del successivo film passivo. Per spazi stretti tra i tubi di riscaldamento in bundle, adottare -microugelli ad angolo-piccolo per garantire che le posizioni ad angolo morto-non vengano omesse.
In terzo luogo, implementare la pulizia della superficie post-pallinatura e il trattamento collaborativo di rafforzamento della passivazione. Dopo la pallinatura, rimuovere la polvere residua, i detriti metallici e le minuscole particelle incorporate nella superficie mediante pulizia a ultrasuoni e risciacquo con acqua pura ad alta-pressione. Quindi eseguire un trattamento unificato di decapaggio e passivazione per formare un denso film passivo ricco di cromo-sulla superficie raffinata, formando un sistema di protezione composito composto da uno strato di stress compressivo più un film passivo anticorrosivo-. Per riscaldare tubi con un rischio di corrosione estremamente elevato, seguire la pallinatura con un trattamento sigillante di conversione delle terre rare per sigillare ulteriormente i micro-pori superficiali e migliorare la resistenza al cloruro. È vietato effettuare la lucidatura meccanica dopo la pallinatura, altrimenti lo strato superficiale di sollecitazione di compressione verrà rimosso e l'effetto rinforzante verrà meno.
In quarto luogo, stabilire l'ispezione della qualità della pallinatura e il sistema di controllo del processo batch. Rileva il valore della sollecitazione residua di compressione superficiale e la profondità dello strato di sollecitazione di compressione mediante misurazione della sollecitazione a raggi X per garantire che gli indicatori tecnici soddisfino i requisiti di rinforzo del progetto. Controllare il tasso di copertura della superficie e la rugosità del pezzo pallinato per evitare difetti locali di sottopallinatura o sovrapallinatura. Campionare casualmente i pezzi per il test di tensocorrosione da flessione e il test in nebbia salina neutra per verificare l'effetto di miglioramento sulla resistenza alla tensocorrosione. Durante le operazioni sul campo a lungo-termine, concentrati sul regolare rilevamento dei difetti dovuti alle correnti parassite per le saldature pallinate-e le parti piegate per monitorare l'inizio delle prime cricche da fatica e tensocorrosione e combina test elettrochimici per valutare la stabilità a lungo-termine dello strato di rinforzo superficiale.
I dati dei test sul campo mostrano che i tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 pallinati-pallinati riducono il tasso di rottura per tensocorrosione sui giunti saldati di oltre il 94% e la durata di servizio in ambienti ad alto-cloruro di stress da trazione-accoppiati viene estesa in media di 2,3 volte. In conclusione, la selezione adeguata dei materiali di iniezione, l'ottimizzazione dei parametri di copertura completa, la pulizia post-processo e il trattamento di passivazione collaborativo, nonché un rigoroso controllo di qualità, possono formare uno strato stabile di protezione dalle sollecitazioni di compressione della superficie. La tecnologia di rinforzo superficiale della pallinatura elimina sostanzialmente il rischio di sollecitazione di trazione residua, migliora notevolmente la resistenza alla tensocorrosione dei tubi riscaldanti saldati e formati e fornisce un'affidabile garanzia di sicurezza superficiale per i tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 sottoposti a stress termico alternato e condizioni di lavoro industriali ad alta-corrosione.
