هنگامی که یک بخاری PFA با ترک خوردگی از کار می افتد، شناسایی علت اصلی-خستگی حرارتی یا ترک خوردگی استرس محیطی (ESC)-برای اقدام اصلاحی ضروری است. با استفاده از یک میکروسکوپ استریو (20-50×) یا میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM، 500-5000×)، تفاوت های مورفولوژیکی متمایز ظاهر می شود. ترکهای خستگی حرارتی مستقیم، موازی و یکنواخت (فاصله ۱ تا ۵ میلیمتر) هستند و بهصورت محیطی در اطراف بخاری قرار دارند. آنها نوکهای صاف دارند و خطوط (علامتهای ساحلی) ناشی از رشد تدریجی را نشان میدهند. ترکهای ESC نامنظم، منشعب (مانند ریشههای درخت) و بهطور تصادفی جهتدار هستند. آنها از نقص یا خراش های سطحی منشاء می گیرند و نوک های تیز و بدون خط خوردگی دارند. ترکهای ESC همچنین فرورفتگی سطحی (میکرو{15}}فیبریلهایی که روی ترک را پل میکنند) تحت بزرگنمایی بالا نشان میدهند. PFA اطراف در موارد ESC ممکن است در اثر حمله شیمیایی متورم یا تغییر رنگ دهد. ترک های خستگی حرارتی در گرم ترین منطقه (نزدیک خط مایع یا بخش بالایی) رخ می دهد. ترک های ESC در هر جایی که در تماس با مواد شیمیایی تهاجمی باشد ایجاد می شود. میکروسکوپ آنها را به طور قابل اعتمادی متمایز می کند.
ویژگی های بصری در بزرگنمایی 20-50×
| ویژگی | ترک های خستگی حرارتی | ترک خوردگی استرس محیطی (ESC) |
|---|---|---|
| جهت ترک | محیطی (حول محور بخاری) | تصادفی، انشعاب، پرپیچ و خم |
| فاصله بین ترک ها | معمولی (با فاصله 1 تا 5 میلی متر) | نامنظم، بدون الگو |
| مسیر کرک | مستقیم، بدون{0}}شاخه | شاخهبندی (درخت-مانند)، ریشه-مانند |
| لبه های ترک خورده | صاف، صاف | تیز، دندانه دار |
| بافت سطح نزدیک به ترک | صاف، ممکن است رنگ اکسیداسیون داشته باشد (زرد/قهوه ای) | کریزینگ (فیبریل های ریز)، ممکن است باقیمانده شیمیایی داشته باشد |
| نقطه مبدا | منطقه{0}}تنش بالا (خم، جوش، رابط) | خراش سطحی، نقص، یا نقطه مورد حمله شیمیایی |
| آسیب همراه | تغییر رنگ ناشی از گرما (زرد تا قهوه ای) | تورم، نرم شدن، رسوب شیمیایی |
تصاویر میکروسکوپی (توضیحات)
در بزرگنمایی 50×، یک ترک خستگی حرارتی به عنوان یک خط تمیز که عمود بر محور بخاری (محیط) قرار دارد ظاهر می شود. لبه ها کمی گرد هستند (از نرم شدن حرارت). ترک های موازی متعدد با فاصله مساوی قابل مشاهده است. مواد بین ترک ها دست نخورده است.
در 50×، یک ترک ESC به صورت یک الگوی ناهموار و منشعب ظاهر می شود. میکروفیبریل های ریز (0.5-2 میکرومتر ضخامت) دهانه شکاف را می پوشانند (خراش). نوک ترک تیز است. ترک های فرعی کوچکتر در زوایای 30-60 درجه منشعب می شوند. سطح ممکن است ظاهری سفید یا مه آلود در اثر حمله شیمیایی داشته باشد.
در 500× (SEM)، خستگی حرارتی خطوط (علامتهای ساحلی) را روی سطح ترک نشان میدهد که نشاندهنده رشد پیشرونده است. ESC یک سطح شکستگی فیبریل شده با رشته های پلیمری کشیده و بدون خطوط را نشان می دهد.
پروتکل تمایز مرحله به مرحله-گام به{{1}
قسمت خرابی بخاری را تمیز کنیدبا ایزوپروپانول برای از بین بردن زباله های سست. اسکراب نکنید؛ به آرامی بشویید
با چشم غیر مسلح معاینه کنید: ترک های خستگی حرارتی اغلب به صورت حلقه ای قابل مشاهده هستند. ترک های ESC بدون بزرگنمایی قابل مشاهده نیستند.
از میکروسکوپ استریو در 20-30× استفاده کنید. به دنبال جهت باشید (محیطی=خستگی حرارتی، تصادفی=ESC).
دیوانگی را بررسی کنید: در 50×، اگر فیبرهای ریز روی ترک را بپوشانند، ESC است. اگر صاف باشد، خستگی حرارتی است.
مبدا را بررسی کنید: ترک را تا شروع آن دنبال کنید. اگر در انتهای جوش، فلنج یا سرد است، مشکوک به خستگی حرارتی باشید. در صورت وجود خراش یا رسوب شیمیایی، مشکوک به ESC باشید.
منطقه اطراف را بررسی کنید: تغییر رنگ (قهوه ای/زرد)=خستگی حرارتی. تورم یا نرم شدن=ESC.
مشکلات رایج در تشخیص
| مشاهده | تشخیص نادرست | تشخیص صحیح | چرا |
|---|---|---|---|
| ترک محیطی نزدیک فلنج | ESC | خستگی حرارتی | فلنج غلظت تنش برای چرخه حرارتی است |
| ترک شاخه ای در خراش سطح | خستگی حرارتی | ESC | خراش متمرکز کننده استرس برای حمله شیمیایی است |
| ترک با تغییر رنگ زرد | ESC | خستگی حرارتی | زرد شدن از حرارت است نه شیمیایی |
| ترک با رسوب سفید | خستگی حرارتی | ESC | رسوب باقیمانده شیمیایی (نمک، اسید) است. |
| ترک های موازی متعدد | ESC | خستگی حرارتی | آسیب چرخه حرارتی موازی = |
مثال عملی
یک بخاری PFA پس از 6 ماه در یک مخزن 20% HCl در 80 درجه از کار افتاد. میکروسکوپ (40×) ترکهای انشعابی را نشان داد که از خراش سطحی منشأ میگرفتند، بدون تغییر رنگ. تشخیص: ESC به دلیل اسیدپاشی در محل خراش. راه حل: جلوگیری از خراش در هنگام نصب. پرداخت سطح صاف
بخاری دیگری پس از 2 سال در یک مخزن آب گرم (95 درجه) از کار افتاد. ترک ها محیطی، موازی، با فاصله یکنواخت، با رنگ حرارتی زرد-قهوه ای بودند. تشخیص: خستگی حرارتی. راه حل: دما یا چگالی وات را کاهش دهید یا از سیم پیچ غیریکنواخت- استفاده کنید.
نتیجه گیری: میکروسکوپ به وضوح انواع ترک را تشخیص می دهد
با استفاده از یک میکروسکوپ استریو با بزرگنمایی 20-50×، ترکهای خستگی حرارتی با جهتگیری (محیطی در مقابل تصادفی)، فاصله (معمول در مقابل نامنظم)، انشعاب (غایب در مقابل موجود)، و وجود ترکخوردگی (هیچ رشتهای در مقابل میکروسکوپی) از ترکخوردگی استرس محیطی متمایز میشوند. ترکهای خستگی حرارتی مربوط به گرما هستند و در سرویسهای چرخهای با استرس بالا رخ میدهند. ترکهای ESC مربوط به مواد شیمیایی-میباشند و به یک متمرکزکننده تنش سطحی نیاز دارند. تشخیص صحیح امکان اقدامات اصلاحی هدفمند را فراهم می کند: کاهش چرخه حرارتی برای خستگی. از بین بردن قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی یا استرس برای ESC. دو ترک، دو علت، دو درمان. از طریق لنز نگاه کنید، الگو را ببینید، مشکل را برطرف کنید. میکروسکوپ دروغ نمی گوید. از آن استفاده کنید.
