Phát hiện và ngăn chặn hiện tượng nứt ứng suất nghỉ ở vật liệu nhiệt độ cao

Vết nứt do ứng suất nghỉ (SRC) gây ra mối đe dọa đáng kể đối với tính toàn vẹn của các bộ phận ở nhiệt độ cao và gây ra mối đe dọa nghiêm trọng đối với cốt lõi của thép không gỉ austenit và hợp kim gốc niken, vật liệu chính của vô số ngành công nghiệp. SRC tạo ra các vết nứt, âm thầm làm tổn hại đến sức mạnh và có khả năng dẫn đến những thất bại thảm hại.

Hành trình vi mô của SRC

Giai đoạn đã được thiết lập: Nhiệt độ cao và ứng suất dư. ِِHợp kim Austenit trong lò sử dụng hoặc trải qua quá trình xử lý nhiệt cường độ cao sau hàn. Những điều kiện này, mặc dù rất quan trọng đối với nhiệm vụ dự định của chúng, nhưng lại để lại di chứng về những căng thẳng nội bộ và khả năng tàn phá.

Sự ‘’nghỉ’’ bắt đầu. Theo thời gian, những ứng suất này giảm ứng suất phụ thuộc vào thời gian khi chúng đạt đến trạng thái cân bằng bên trong, đặc biệt là ở các vùng dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt (HAZ), nơi cấu trúc vi mô thay đổi. Khi ứng suất giãn ra, vật liệu sẽ tích tụ sức căng không đàn hồi, góp phần gây ra nguy cơ nứt.

Hai con đường dẫn đến thất bại: Trượt ranh giới hạt và nứt rạn. Tùy thuộc vào loại và cấu trúc vi mô của hợp kim, SRC diễn ra theo hai đường dẫn chính:

Trượt ranh giới hạt: Trong các hợp kim ổn định, các “kết tủa” cực nhỏ củng cố phần bên trong hạt trong khi khiến ranh giới hạt tương đối yếu. Khi căng thẳng giảm bớt, những ranh giới yếu đi này trượt vào nhau, có khả năng vượt quá khả năng chịu đựng của chúng và tạo ra các vết nứt.

Cracking Creep: Trong các hợp kim không ổn định, một quá trình được gọi là “sự nhạy cảm” làm suy yếu ranh giới hạt do sự hình thành các cacbua giữa các hạt. Khi sự giảm bớt ứng suất gây ra sức căng, các ranh giới giòn này dễ dàng bị uốn cong, tạo thành các vết nứt. Nếu biến dạng tích lũy vượt quá khả năng chịu đựng của vật liệu, SRC sẽ tiến tới hình thành vết nứt vĩ mô, đặc biệt là ở các vùng HAZ dễ bị tổn thương

Nứt và lan truyền. Nếu vật liệu không thể thích ứng với biến dạng không đàn hồi tích tụ, kẻ giết người thầm lặng sẽ đạt đến đỉnh điểm là vết nứt toàn diện, thường cư trú ở các vùng HAZ hạt thô. Những vết nứt này có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của thiết bị, đòi hỏi phải sửa chữa tốn kém và có khả năng gây nguy hiểm cho toàn bộ hoạt động.

Trường hợp hợp kim Cr-Ni: Một ví dụ sáng tỏ

Hợp kim Cr-Ni là những ứng dụng khổng lồ ở nhiệt độ cao. Theo truyền thống, phương pháp xử lý chế tạo tiêu chuẩn sẽ xác định kích thước hạt của chúng, dường như phù hợp với nhiệm vụ của chúng. Tuy nhiên, trải nghiệm đã bộc lộ một lỗ hổng. Khi được xử lý nhiệt sau khi tạo hình nguội, các hợp kim này trở nên dễ bị ảnh hưởng bởi lời khuyên của SRC. Cấu trúc hạt thô tạo ra con đường dễ dàng cho sự lan truyền vết nứt.

Cấu trúc vi mô và kích thước hạt: Những nhân vật chủ chốt trong trận chiến chống lại SRC

Cuộc chiến chống lại SRC xoay quanh việc điều khiển cấu trúc vi mô, đặc biệt là kích thước hạt. Các hạt mịn hơn, được nén chặt và có khả năng chống lại sự hình thành vết nứt cao hơn, hoạt động như một lá chắn chống lại vết nứt SRC. Ngược lại, các hạt lớn hơn, với độ rộng của chúng, dễ dàng khuếch đại quá trình nứt. Vì vậy, tối ưu hóa kích thước hạt thông qua chế độ xử lý nhiệt thích hợp trở nên tối quan trọng.

Ngoài kích thước hạt: Một cách tiếp cận toàn diện để phòng ngừa

Trong khi kích thước hạt chiếm vị trí trung tâm thì việc ngăn chặn SRC đòi hỏi một cách tiếp cận có hệ thống hơn. Các quy trình chế tạo, gia công nguội, hàn và xử lý nhiệt cuối cùng đều đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển và phân bố ứng suất của cấu trúc vi mô.

Chế tạo: Việc thiết lập và chế tạo ban đầu tạo tiền đề cho cấu trúc vi mô. Gia công nguội, trong khi tăng cường vật liệu, có thể tạo ra các ứng suất bên trong không mong muốn, có khả năng đóng vai trò là điểm xâm nhập của các vết nứt. Việc kiểm soát cẩn thận các quy trình chế tạo là rất quan trọng để giảm thiểu những lỗ hổng này.

Hàn: Hành động nối, hàn, có thể tạo ra ứng suất dư và các biến thể cục bộ trong cấu trúc vi mô, cả hai đều là đồng minh tiềm năng của SRC. Việc lựa chọn kỹ thuật hàn thích hợp và chiến lược xử lý nhiệt sau hàn có thể vô hiệu hóa các mối đe dọa này.

Xử lý nhiệt: Bước cuối cùng là xử lý nhiệt, tinh chỉnh cấu trúc vi mô và giảm bớt căng thẳng. Tối ưu hóa nhiệt độ và thời gian trong giai đoạn quan trọng này có thể tạo nên lớp bảo vệ vững chắc chống lại SRC, đảm bảo tính toàn vẹn lâu dài của các bộ phận.

Phòng ngừa

Nhận thức được mối tương tác phức tạp của SRC với cấu trúc vi mô, quy trình chế tạo và xử lý nhiệt cho phép chúng tôi thực hiện phương pháp phòng ngừa hài hòa. Bằng cách kiểm soát cẩn thận kích thước hạt, giảm thiểu ứng suất dư thông qua kỹ thuật hàn được tối ưu hóa và xử lý nhiệt sau hàn cũng như lựa chọn vật liệu thích hợp cho các ứng dụng cụ thể, chúng tôi có thể giảm tính nhạy cảm của SRC và đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy của thiết bị nhiệt độ cao.

————————————————————————————————————

Về đo kiểm đường ống, chúng tôi có hệ thống Scale Checker kiểm tra cáu cặn đường ống. Được phát triển hoàn toàn từ nguồn lực Tập Đoàn Chugai Technos.

Þ Phân tích vật liệu cáu cặn bên trong đường ống dẫn nước, hóa chất, ống khói bằng các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại.

Þ Cấu cặn đường ống dẫn nước, hóa chất,…

Þ Mụi than bám bên trong ống dẫn

Þ Phân tích tất cả các dạng phổ như XRD , FT-IR (IR) (Quang phổ hồng ngoại), EDX (Phổ tán sắc năng lượng tia X), NMR (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân), DT / TGA (Phân tích trọng lượng), LC / MS (Sắc ký lỏng ghép khối phổ), HPLC / MS, MS (Phổ khối), SEM (Kính hiển vi điện tử quét), TEM (Kính hiển vi điện tử truyền qua), … và phương pháp phân tích hóa lý nâng cao.

Nếu Quý khách hàng có nhu cầu phân tích cấu trúc và thành phần vật liệu, hãy gọi ngay đến Hotline: 0909-714-566 hoặc để lại thông tin TẠI ĐÂY để Chugai Technos nhanh chóng liên hệ để giải đáp các thắc mắc và hỗ trợ.