1. Termisk ekspansjon: strukturell forskyvning og spenningskonsentrasjon forårsaket av temperaturendringer
Rustfritt stål er et metallmateriale med høy varmeutvidelseskoeffisient, noe som betyr at det åpenbart vil forlenges ved høy temperatur, men det vil krympe raskt når det avkjøles raskt. Hvis den strukturelle designen ikke effektivt kan absorbere disse forskyvningene, vil det medføre følgende problemer:
-
Løs eller deformert ledd
I store-kjølelagringsutstyr, kjølerørledninger eller offshoreplattformer vil gjentatte temperaturforskjellssykluser gjøre at flenser, sveiser og boltede forbindelser bærer ytterligere termisk påkjenning.
-
Intern stressakkumulering av utstyr
Termisk ekspansjon og kaldsammentrekning vil gradvis akkumulere stress i materialet, og langsiktig-handling vil føre til mikrosprekkeinitiering, som til slutt vil føre til strukturell tretthet eller brudd.
-
Endringen av monteringsklaring påvirker ytelsen
Spesialutstyr, som lav-temperaturkabin og-høytrykksbeholder, trenger svært nøyaktig forseglingsstruktur. Spaltendringen forårsaket av temperaturforskjeller kan påvirke sikkerheten eller tetningsytelsen.
Derfor bør ekspansjonsfuger, fleksible rørseksjoner eller rimelig ekspansjonsplass vurderes i prosjekteringsstadiet for å unngå spenningskonsentrasjon.
2. Spenningskorrosjonsrisiko: temperaturforskjell og korrosivt miljø fungerer sammen
Selv om rustfritt stål har god korrosjonsbestandighet i marin ingeniørfag eller fuktig og saltholdig miljø, kan ekstrem temperaturforskjell øke risikoen for spenningskorrosjon. Årsakene inkluderer:
-
Overflatepassiveringsfilmen er skadet
Temperaturendring kan føre til lokal ustabilitet i passiveringsfilmen, noe som gjør kloridioner lettere å penetrere, og dermed akselerere gropkorrosjon eller sprekkkorrosjon.
-
Vekslende kaldt og varmt fordyper infiltrasjonen av etsende medium.
Når materialet møter varme og kalde sykluser, åpnes og lukkes mikro-sprekker gjentatte ganger, noe som gir tilgangskanaler for etsende medier.
-
Superposisjon av reststress og miljøstress
Under påvirkning av bølgepåvirkning, mekanisk vibrasjon eller indre trykk, er det mer sannsynlig at spenningskorrosjonssprekker (SCC) oppstår på grunn av overlagring av ytre kraft og termisk stress.
I marine strukturer, sjøvannsvarmevekslere, kondensatorer og kystutstyr, brukes dupleks rustfritt stål eller nikkel-baserte legeringer ofte for å forbedre motstanden mot kloridkorrosjon.
3. Kald sprøhet: seigheten til materialer avtar ved lav temperatur.
Når temperaturen synker til et visst område, vil seigheten til enkelte rustfrie stål reduseres, det vil si at materialene er mer utsatt for sprø brudd under støt eller plutselige påkjenninger. Hovedforestillingen er som følger:
-
Slagfastheten er åpenbart redusert
For eksempel fungerer austenittisk rustfritt stål vanligvis bra, men seigheten til ferritisk eller martensittisk rustfritt stål avtar åpenbart ved lav temperatur, så det bør være forsiktig når det brukes i lavtemperaturutstyr.
-
Sveiseområdet er mer utsatt for sprø brudd
Sveisemetall og varmepåvirket sone (HAZ) kan vise forskjellige sprøhetstrender ved lav temperatur, så sveisematerialer og -prosesser må kontrolleres strengt.
-
Materialvalg bør passe til faktiske arbeidsforhold
For eksempel foretrekker kjølesystemet for kjølelagring, flytende gassutstyr og utendørskonstruksjoner i ekstremt kalde områder 316L å bruke 304,316l eller spesialstål med lav-temperatur med utmerket seighet ved lav-temperatur.
4.Forslag i ingeniørapplikasjon
Basert på ytelsesendringene ovenfor, bør rustfritt stål ta hensyn til følgende tekniske strategier i ekstreme temperaturforskjeller:
- Velg en legering som er egnet for stabilitet ved lav temperatur og høy temperatur, for eksempel austenittisk rustfritt stål eller dupleks rustfritt stål.
- Reserver termisk ekspansjonsplass i designstadiet for å unngå spenningskonsentrasjon.
- Bruk materialer med sterkere kloridkorrosjonsbestandighet eller bruk overflateforsterkende behandling.
- Styrk sveiseprosessledelsen i nøkkeldeler for å forbedre den generelle strukturelle påliteligheten.
- Utfør periodisk vedlikeholdsinspeksjon, spesielt for sveiser, flenser og langsiktige belastningsområder.
