Hay muchas formas de grieta en los tubos de intercambio de calor de acero inoxidable, que son el resultado de la compleja interacción entre las características del material, los defectos del proceso y los factores ambientales, y su mecanismo de formación está intrínsecamente relacionado con las características de la morfología de la grieta.
A juzgar por las características propias del material, el acero inoxidable 304 es propenso a la corrosión por picadura en entornos que contienen iones de cloro, mientras que el 316L puede mejorar significativamente la resistencia a la corrosión debido al contenido de molibdeno del 2 – 3%. si el material 304 se utiliza incorrectamente en entornos costeros o químicos, el codo se romperá debido a la perforación por corrosión local.
Los defectos del proceso de mecanizado en frío son igualmente críticos. si el espesor de la pared es desigual o la ovalidad supera el estándar durante la formación del codo, se producirá una distribución anormal del estrés. un caso muestra que cuando la desviación del espesor de la pared del tubo de extracción en frío supera el 15% debido al desgaste del molde, el riesgo de ruptura se triplica.
La corrosión intergranular en la zona de influencia térmica del enlace de soldadura es particularmente oculta. cuando la soldadura permanece demasiado tiempo en el rango de temperatura sensible de 450 – 850 ° c, la precipitación de carburo de cromo formará una zona pobre de cromo. el codo 304 de una planta química se agrieta a lo largo del límite del grano seis meses Después de su uso porque la temperatura intergranular no está controlada por la soldadura multicapa.
Las grietas longitudinales a menudo están estrechamente relacionadas con la composición del material y la calidad de la soldadura. cuando el contenido de carbono es demasiado alto, la tubería se endurecerá y puede agrietarse después de la soldadura. La selección inadecuada del material de soldadura puede causar que la soldadura se arrastre bajo la acción combinada del Estado de alta temperatura y la carga, lo que a su vez puede causar grietas. Si la contaminación de la interfaz de soldadura no se elimina durante el proceso de soldadura, o la velocidad de soldadura no es adecuada, puede causar grietas en la soldadura. El endurecimiento del procesamiento también es un incentivo importante. las tuberías de agua de acero inoxidable 304 se endurecerán durante el procesamiento en frío, lo que induce una estructura martensítica, que es frágil y fácil de agrietar. La corrosión por esfuerzo puede causar grietas por corrosión por esfuerzo en el material bajo la acción conjunta de medios corrosivos específicos (como iones de cloro) y tensiones (como tensiones residuales de soldadura), que suelen ser «en forma de azúcar de roca» y distribuidas a lo largo de los límites del grano, con una fuerte ocultación.
Las grietas transversales aparecen principalmente en la posición del material base en lugar de en la soldadura, y su formación está estrechamente relacionada con el enriquecimiento del elemento de cobre a lo largo del límite del grano. En un caso, después de la prueba hidráulica del tubo soldado de acero inoxidable 316l, apareció un gran número de grietas cortas transversales perpendiculares a la soldadura en el material base. la observación de la microscopía electrónica de barrido mostró que la fractura se caracterizaba por cristales en forma de azúcar de roca, y el análisis de espectro de energía confirmó que el elemento de cobre en la grieta se enriquecía a lo largo del límite del grano. El mecanismo de generación de esta grieta implica la sinergia entre el debilitamiento del límite del grano y la concentración local de esfuerzo, y las tuberías de paredes delgadas (espesor inferior a 1,0 mm) son más propensas a tales defectos. El refinamiento del grano aumentará el número de límites del grano, lo que aumentará la energía de los límites del grano, reduciendo así la tenacidad del acero inoxidable, y los límites del grano son propensos a agrietarse bajo la acción del estrés.
Las grietas de malla se derivan principalmente de la acción conjunta de la tensión térmica de soldadura eléctrica y la eutectica de bajo punto de fusión. El acero inoxidable austenítico tiene un pequeño coeficiente de transferencia de calor y un gran coeficiente de expansión térmica, lo que producirá un gran estrés y deformación durante la soldadura eléctrica. Al soldar cristales, los residuos de bajo punto de fusión o la cocristalina se concentran fácilmente en los cristales, lo que produce grietas térmicas bajo la acción del esfuerzo de soldadura. Esta grieta se distribuye en forma de malla y está directamente relacionada con la segregación de elementos de impurezas como azufre y fósforo en el material. Un estudio muestra que cuando el contenido de azufre en el acero inoxidable supera el 0015%, la tendencia a la grieta térmica aumenta significativamente. Las medidas preventivas incluyen limitar estrictamente el contenido de s y P en el material base y el material de soldadura, utilizar el material de soldadura que contiene una cantidad adecuada de ferrita y soldadura rápida de pequeña corriente para reducir la entrada de calor.
Las grietas circulares son comunes en la Unión de la placa de tubería. la observación macro muestra que la fractura no tiene una reducción significativa del adelgazamiento y la deformación plástica, hay productos de corrosión en la superficie y algunas posiciones presentan características de Nueva fractura de color brillante. El análisis metalográfico muestra que la grieta es delgada y en forma de rama, la punta es aguda, y el modo de propagación es principalmente a través del cristal, mostrando características típicas de agrietamiento por corrosión por esfuerzo. La formación de esta grieta requiere la existencia simultánea de tres condiciones: materiales sensibles, medios de corrosión específicos (como iones de cloro) y tensión de tracción. En un caso, el tubo de intercambio de calor apareció una grieta circular 240 horas después de trabajar en un ambiente de iones de cloro, mientras que la muestra 316L se mantuvo intacta en las mismas condiciones.
Para resolver las grietas, se necesita un enfoque múltiple: en un ambiente severo, se debe seleccionar 316L o acero de doble fase, después del procesamiento en frío, se debe llevar a cabo un tratamiento de solución sólida de 1050 – 1100 ℃ para eliminar el estrés interno, y durante la soldadura se debe utilizar un material de soldadura ultra bajo en carbono y controlar La temperatura entre capas por debajo de 150 ℃.