Hvad er de almindelige fejltilstande for martensitiske rustfri stålrør under brug

Martensitisk rustfrit stålrør er værdsat for sin høje styrke og moderate korrosionsbestandighed, hvilket gør det afgørende i kritiske sektorer såsom olie- og gaskemisk behandling og kraftproduktion. Men under forhold med høj belastning og specifikke aggressive medier er MSS meget modtagelig for miljøfremkaldt revnedannelse, en udbredt og alvorlig fejltilstand.

1. Sulfid Stress Cracking (SSC)

SSC repræsenterer den mest ødelæggende fejlmekanisme for MSS-slanger i olie- og gasforhold "sur service", hvor hydrogensulfid HS er til stede.

• Mekanisme: Svovlbrinte nedbrydes på metaloverfladen og producerer atomart brint, som trænger ind i stålet. Områderne med høj styrke og lokaliserede spændingskoncentrationer af martensitisk stål, såsom koldbearbejdede zoner eller svejsninger, er primære steder for brintakkumulering. Det indespærrede brint forårsager lokal plasticitetsreduktion og skørhed, der fører til pludselige brud under trækstyrke, der er langt under trækstyrken i materialet.

• Højrisikozoner: Svejs varmepåvirkede zoner (HAZ) områder med høj spændingskoncentration og rør med ukontrollerede hårdhedsniveauer (overdreven hårdhed).

• Industrieltrends: På grund af stigende HS-partialtryk i dybe og ultradybe brøndmiljøer skifter industrien mod ultralavt kulstof og nikkel-modificerede martensitiske stål kombineret med strenge højtemperaturhærdningsprocesser for at minimere SSC-følsomhed.

2. Kloridspændingskorrosionsrevner (CISCC)

• Mekanisme: Chloridioner beskadiger den passive film på overfladen af rustfrit stål, hvilket skaber steder for spændingskoncentration Under vedvarende trækspændinger initierer og forplanter revner sig enten transgranulært eller intergranulært, hvilket til sidst fører til fejl i gennemvæggen.

• Typiske anvendelser: Dampgeneratorer i kraftværker med høj koncentration af saltvandsbehandlingssystemer og visse højtemperatur højtryks kemiske rørledninger.

KATEGORI TO MEKANISK BELASTNING OG TRÆTTSSKADE

Da MSS-rør ofte bruges i bærende og dynamiske komponenter, er dens svigt ofte forbundet direkte med cykliske belastninger eller ekstreme mekaniske belastninger.

1. Træthedsfejl

Træthed er den mest almindelige mekaniske fejltilstand for materialer med høj styrke under cyklisk belastning, såsom udsving i væsketryk eller mekaniske vibrationer.

• Mekanisme: Revner starter typisk ved overfladedefekter indvendige vægridser korrosionshuller eller mikroskopiske indeslutninger Periodisk spændingscyklus forårsager akkumuleret skade i plastzonen ved revnespidsen, hvilket fører til langsom revneudbredelse, indtil det resterende tværsnit ikke længere kan bære den øjeblikkelige belastning, hvilket resulterer i pludselige sprøde brud.

• Højrisikozoner: Pumpeaksler turbineblade, hvor der anvendes martensitisk stål til rodsektioner og højvibrationssektioner i langdistancetransportrørledninger.

• Teknisk udfordring: Træthedsstyrke er meget følsom over for overfladeintegritet Fin polering af overfladen og kontrol af dybden af ​​det koldbearbejdede lag er afgørende for at forlænge træthedslevetiden for MSS.

2. Brintskørhed (HE)

Nært beslægtet med SSC HE kan induceres af fremstillingsprocesser såsom galvanisering eller bejdsning eller ved forkert katodisk beskyttelse under drift uafhængigt af tilstedeværelsen af sulfider.

• Mekanisme: Stålet absorberer atomart brint, hvilket fører til et kraftigt fald i duktilitetssejhed og brudstyrke Selv uden eksterne ætsende midler, hvis trækspænding er til stede, vil brintatomerne fremme revnekernedannelse og vækst.

KATEGORI TRE TERMISK STABILITET OG MIKROSTRUKTUREL NEDBRYDNING

Ydeevnen af martensitisk rustfrit stål afhænger i høj grad af dets stabile hærdede mikrostruktur Uhensigtsmæssig temperatureksponering kan føre til mikrostrukturel nedbrydning og et kraftigt fald i ydeevnen.

1. Humørskørhed

Visse legeringselementer såsom fosfortin og antimon kan udskilles langs korngrænserne under langsom afkøling eller langvarig eksponering i intervallet 350 grader C til 550 grader C. Dette fører til et betydeligt tab af stålets stødsejhed, hvilket resulterer i temperamentskørhed.

• Konsekvens: Selvom hårdheden muligvis ikke ændres væsentligt, forringes materialets modstandsdygtighed over for stødpåvirkning hurtigt ved lave temperaturer eller høje belastningshastigheder, hvilket gør det meget modtageligt for sprøde brud.

• Forebyggende foranstaltninger: Anvendelse af slukning af vand eller hurtig afkøling gennem det kritiske skørhedstemperaturområde efter anløbning.

2. 475 grader C skørhed og Sigma-faseudfældning

Langtidseksponering af martensitisk rustfrit stål i intervallet 400 grader C til 500 grader C kan føre til udfældning af kromrige faser, især omkring 475 grader C, hvilket forårsager fænomenet kendt som 475 grader C skørhed. Desuden kan langvarig eksponering ved højere temperaturer, såsom C 600 grader, forårsage nedbør af C 600 grader. og skør sigma fase.

• Påvirkning: Begge fænomener reducerer materialets plasticitet og sejhed betydeligt, samtidig med at korrosionsbestandigheden reduceres.

• Anvendelsesindsigt: Den langsigtede driftstemperatur for MSS-rør skal være strengt begrænset i design for at undgå disse følsomme temperaturområder.