Durante la piegatura a freddo, lo stampaggio, la saldatura e la lavorazione meccanica, i tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 mantengono inevitabilmente lo stress di trazione residuo all'interno del materiale. Quando tali componenti sono immersi in mezzi industriali contenenti cloruro-ad alta-temperatura, lo stress da trazione residuo collabora con gli ioni corrosivi per innescare la tensocorrosione (SCC). Questa modalità di guasto presenta un inizio nascosto, una rapida propagazione delle cricche e nessun avvertimento evidente di deformazione plastica. Le micro-cricche nascono da difetti di vaiolatura superficiale, si estendono lungo i bordi dei grani o transgranularmente e alla fine portano alla rottura improvvisa del tubo e alla perdita del mezzo. Molti produttori prestano attenzione solo alla precisione dimensionale e alla qualità estetica dopo la formatura, ignorando il rilevamento e l'eliminazione delle tensioni residue. Negli ambienti contenenti-sale ad alta temperatura-, le aree di concentrazione dello stress si trasformano rapidamente in punti di guasto SCC, causando frequenti incidenti di sicurezza e perdite di produzione. Pertanto, un controllo efficace delle tensioni residue è essenziale per prevenire le fessurazioni da tensocorrosione e garantire la sicurezza strutturale a lungo termine dei tubi di riscaldamento.
Il meccanismo della fessurazione da tensocorrosione indotta da cloruro- risiede nell'effetto sinergico dello stress da trazione e della corrosione elettrochimica. Gli ioni cloruro rompono l'integrità della pellicola passiva superficiale ricca di cromo-, formando fosse di dissoluzione anodica locali. Lo stress di trazione residuo si concentra sulla punta del nocciolo, aprendo continuamente piccoli spazi tra le fessure e ostacolando l'auto-riparazione del film passivo. Il metallo fresco all'interno delle crepe continua a dissolversi anodicamente, spingendo le crepe ad espandersi gradualmente. I tubi riscaldanti lavorati a freddo-hanno uno stress di trazione residuo più elevato, che riduce significativamente la concentrazione critica di cloruro e la soglia di temperatura per l'SCC. Le zone interessate dal calore della saldatura-sono anche tipiche regioni ad alto-rischio, dove cicli termici irregolari portano a un grave accumulo di stress e alla sensibilizzazione dei materiali, accelerando ulteriormente l'innesco delle cricche.
Questa ricerca propone quattro misure tecniche sistematiche per limitare la SCC: ricottura di distensione residua, parametri ottimizzati di formatura a freddo, rafforzamento delle sollecitazioni di compressione superficiale e isolamento localizzato del rischio di corrosione.
Innanzitutto, viene adottata la ricottura di distensione a bassa{{0}temperatura per i tubi di riscaldamento-piegati a freddo, saldati e a parete sottile-. I pezzi vengono riscaldati a 250–350 gradi e mantenuti per 60–120 minuti prima del lento raffreddamento del forno. Questo processo può rilasciare la maggior parte dello stress di trazione residuo di lavorazione e saldatura senza modificare le proprietà meccaniche e la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile 316. Per i componenti con deformazioni di formatura complesse, il trattamento di solubilizzazione a 1050 gradi può eliminare completamente lo stress e la sensibilizzazione alla saldatura, il che è adatto per condizioni di lavoro difficili ad alta-temperatura del cloruro.
In secondo luogo, i processi di formatura a freddo sono ottimizzati per ridurre i livelli di stress iniziali. Il raggio minimo di curvatura non deve essere inferiore a tre volte il diametro esterno del tubo per evitare un'eccessiva sollecitazione di trazione sulla superficie dell'arco esterno. La piegatura graduale a più passaggi- sostituisce una-formatura tagliente per disperdere la distribuzione della deformazione e prevenire la concentrazione locale dello stress. La saldatura adotta una saldatura segmentata a basso apporto di calore con raffreddamento rapido forzato, che restringe la zona interessata dal-calore ad alto stress-ed evita la sovrapposizione di stress termico e la formazione di stress residuo.
In terzo luogo, viene applicato il trattamento di pallinatura superficiale per convertire lo stress di trazione superficiale in uno stress di compressione uniforme. Piccoli colpi d'acciaio ad alta velocità bombardano la parete esterna del tubo, formando un denso strato di deformazione plastica. Lo stress di compressione superficiale può frenare efficacemente l'apertura e la propagazione delle punte delle micro-fessure, eliminando sostanzialmente la condizione di trazione necessaria per l'SCC. Questa tecnologia è particolarmente adatta per piegare sezioni, cordoni di saldatura e altre posizioni di concentrazione di sollecitazioni ad alto-rischio.
In quarto luogo, il controllo dei parametri ambientali riduce la forza trainante della SCC. Abbassare opportunamente la temperatura operativa del mezzo ed evitare il servizio a lungo termine-a temperature superiori a 60 gradi in ambienti ad alto-cloruro. Il regolare trattamento di purificazione riduce la concentrazione di ioni cloruro nel fluido circolante, prevenendo l'arricchimento locale di ioni sotto i depositi di sedimenti. La passivazione superficiale migliorata ispessisce la pellicola protettiva per ritardare l'inizio della vaiolatura nelle aree di concentrazione delle sollecitazioni.
I test accelerati di simulazione SCC mostrano che il riscaldamento dei tubi dopo il trattamento di distensione e pallinatura non presenta propagazione di cricche dopo migliaia di ore di test di immersione in cloruro ad alta-temperatura. Al contrario, i campioni formati a freddo-non trattati producono cricche da stress penetranti entro un breve periodo di prova. I dati sulle applicazioni industriali dimostrano che le misure standardizzate di controllo delle sollecitazioni riducono il tasso di guasto SCC dei tubi riscaldanti di oltre il 77%. In conclusione, l'eliminazione dello stress di trazione residuo, l'ottimizzazione dei processi di formatura e saldatura, l'introduzione di stress di compressione superficiale e il miglioramento delle condizioni del mezzo di servizio possono prevenire efficacemente le fessurazioni da tensocorrosione indotte da cloruro. Queste misure di controllo dell'intero processo-bloccano il percorso di guasto sinergico di stress e corrosione, migliorando notevolmente la durata di servizio di sicurezza dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 in ambienti industriali difficili.
