در تجهیزات تولید دستهای، مخازن واکنش متناوب و سیستمهای گرمایش{0}تنظیم دما، 316 لوله گرمایش فولاد ضد زنگ به طور مکرر چرخههای دورهای افزایش دما و سرمایش را تجربه میکنند. بار حرارتی متناوب طولانی مدت باعث ایجاد تنش حرارتی چرخه ای بر روی سطح دیواره لوله می شود و به تدریج باعث ایجاد ریزترک در لایه غیرفعال غنی از کروم می شود. در همین حال، انبساط و انقباض مکرر ماتریس باعث تشدید غلظت تنش پسماند در درزهای جوشکاری، مقاطع خمیده و اتصالات رزوه شده می شود. تحت اثر ترکیبی آسیب خستگی غیرفعال فیلم و کلرید{7}}حاوی محیط خورنده، حفرههای موضعی به سرعت در امتداد ریزترکها ایجاد میشوند و به ترک خوردگی تنشی تبدیل میشوند که به عنوان شکست خوردگی خستگی حرارتی تعریف میشود. بسیاری از طراحان تجهیزات تنها دمای کاری نامی مواد را محاسبه میکنند در حالی که تأثیر فرکانس نوسان دما و دامنه اختلاف دما را نادیده میگیرند، که منجر به لایهبرداری زودرس فیلم غیرفعال و نشت لوله پنهان پس از-عملکرد متناوب طولانیمدت میشود. بنابراین، بهینهسازی طراحی ساختاری، تنظیم پارامترهای عملیاتی و عملیات تقویت سطح برای بهبود عملکرد خستگی حرارتی و مهار دمای چرخهای{11}}شکست خوردگی ناشی از آن ضروری است. خوردگی خستگی حرارتی از آسیب مکانیکی مکرر لایه غیرفعال محافظ تحت تنش حرارتی متناوب سرچشمه میگیرد. هنگامی که لوله گرمایش به سرعت از دمای محیط به دمای کار بالا گرم می شود، دیواره بیرونی ابتدا منبسط می شود و تنش حرارتی کششی را تحمل می کند. در طول خنک سازی خاموش، انقباض سطحی باعث ایجاد تنش فشاری می شود. بارگذاری چرخهای فشاری{15} مکرر باعث ایجاد ریزترکهای خستگی بر روی فیلم غیرفعال اکسید شکننده میشود. یون های کلرید در محیط به این شکاف های ریز نفوذ می کنند و با بستر فلزی تازه تماس می گیرند تا انحلال آندی را تحریک کنند. با هر چرخه دما، ترک ها به طور مداوم گسترش می یابند و به تدریج از حفره های سطحی به ترک های خستگی نافذ تبدیل می شوند. گرمای جوش{19}}مناطق متاثر و سرد{20}}قطعات خمشی با تنش کششی پسماند ذاتی به دلیل برهم نهی تنش چرخهای حرارتی و تشکیل تنش پسماند، بیشتر مستعد شکست خستگی حرارتی هستند. این مطالعه چهار استراتژی بهینهسازی موثر را برای افزایش سرعت خستگی حرارتی، بهینهسازی مقاومت در برابر خوردگی کنترل دمایی، بهینهسازی مقاومت در برابر خوردگی و کنترل دمای سیکل خلاصه میکند. توزیع تنش ساختاری و اجرای تقویت تنش فشاری سطحی. ابتدا، افزایش دما و سرعت خنک کننده را در هنگام راه اندازی و خاموش شدن تجهیزات به شدت محدود کنید. گرم کردن و خاموش کردن سریع باید ممنوع باشد. نرخ تغییر دما زیر 3 درجه در دقیقه کنترل می شود. گرمایش تدریجی بخشبندی شده نه تنها از استرس حرارتی بیش از حد آنی روی سطح لوله جلوگیری میکند، بلکه از انبساط حرارتی ناهموار بین سیم مقاومت، پرکننده اکسید منیزیم و پوشش فولاد ضد زنگ نیز جلوگیری میکند که ممکن است منجر به آسیب عایق داخلی شود. خنک شدن آهسته پس از خاموش شدن می تواند به طور موثر دامنه تنش متناوب متحمل شده توسط فیلم غیرفعال را کاهش دهد و تا حد زیادی کند شدن ترک خوردگی ناشی از خستگی لایه محافظ را کاهش دهد. برای لولههای گرمایشی که در محیطهای حاوی کلرید کار میکنند-تفاوت دمای یک چرخه نباید از ۱۲۰ درجه تجاوز کند. نوسانات بیش از حد دما باعث افزایش شدید دامنه تنش حرارتی و تسریع آسیب خستگی غیرفعال فیلم می شود. هنگامی که فرآیند به محدوده دمایی وسیعی نیاز دارد، گرمایش قطعهبندی شده با دمای ثابت را میتوان برای کاهش تغییر مکرر دمای دامنه{34} و در نتیجه کاهش فرکانس بار حرارتی متناوب تحمل شده توسط بدنه لوله اتخاذ کرد. سوم، بهینهسازی طراحی ساختاری برای پراکنده کردن غلظت تنش حرارتی. از انتقالهای ساختاری تیز، جهشهای دیوار نازک{37} ضخیم محلی و طرحبندیهای خمشی با شعاع کوچک خودداری کنید. درزهای جوش باید به آرامی صیقل داده شوند تا ارتفاع آرماتور جوشکاری و عیوب بریدگی سطح که به راحتی باعث تجمع تنش می شود از بین برود. سیمپیچ یکنواخت سیمهای مقاومت داخلی توزیع متعادل گرما را در کل سطح لوله تضمین میکند، از نقاط داغ موضعی و استرس حرارتی متمرکز ناشی از توزیع ناهموار نیرو جلوگیری میکند. چهارم، بازپخت سطحی و بازپخت تنشزدایی برای موقعیتهای تمرکز{42}تنش کلیدی اتخاذ میشوند. بازپخت کاهش تنش در دمای پایین، تنش کششی باقیمانده ایجاد شده در طول خمش و جوشکاری را حذف میکند و از برهمنهی تنش پسماند و تنش حرارتی چرخهای جلوگیری میکند. شات پینینگ یک لایه تنش فشاری سطحی یکنواخت را تشکیل میدهد، که میتواند به طور موثری شروع و گسترش ریزترکهای خستگی غیرفعال فیلم را مهار کند، و به طور قابلتوجهی آستانه خستگی حرارتی فولاد ضد زنگ 316 را تحت دمای متناوب و محیطهای خورنده بهبود بخشد. تأیید پیری دمای چرخهای میدانی نشان میدهد که لولههای گرمایشی با تنظیم دمای آهستهتر میتوانند تحمل کنند. چرخه های گرمایش{48}}بدون ترک خوردگی غیرفعال فیلم و خوردگی حفره ای. در مقابل، لولههای گرمایشی با تغییر دمای مکرر و سریع، طی 8 تا 12 ماه دچار سوراخ شدن خوردگی ناشی از خستگی حرارتی میشوند. در نتیجه، محدود کردن سرعت تغییر دما و اختلاف دمای چرخهای، بهینهسازی ساختار پراکندگی تنش و اتخاذ تقویت تنش فشاری سطحی میتواند به طور قابلتوجهی مقاومت خوردگی خستگی حرارتی لولههای گرمایش را بهبود بخشد. این اقدامات بهینهسازی از یکپارچگی لایه غیرفعال تحت بارهای حرارتی متناوب طولانی مدت محافظت میکند، خطرات خوردگی پنهان ناشی از خستگی را حذف میکند، و خدمات پایدار طولانیمدت تجهیزات گرمایش صنعتی متناوب را محقق میکند.
