شکل ترک در لوله های تبادل حرارتی فولاد ضد زنگ وجود دارد که نتیجه تعامل پیچیده ویژگی های مواد، نقص های فرآیند و عوامل محیطی است، مکانیزم تشکیل آن و ویژگی های شکل ترک وجود دارد.
از نظر ویژگی های اصلی مواد، فولاد ضد زنگ 304 در محیط حاوی یون های کلر به راحتی خوردگی ایجاد می کند، در حالی که 316L به دلیل حاوی عناصر مولیبدن 2-3٪ می تواند مقاومت در برابر خوردگی را به طور قابل توجهی بهبود بخشد، اگر مواد 304 در محیط ساحلی یا شیمیایی به اشتباه استفاده شود، آرنج به دلیل حفره خوردگی محلی شکسته می شود.
نقص های فرآیند پردازش سرد نیز مهم است، اگر ضخامت دیوار نابرابر یا بیضوی بیش از حد در فرآیند شکل دادن آرنج، منجر به توزیع استرس غیر عادی می شود، یک مورد نشان می دهد که لوله کشیدن سرد به دلیل فرسایش قالب باعث انحراف ضخامت دیوار بیش از 15٪ می شود، خطر شکستن 3 برابر افزایش می یابد.
خوردگی بین کریستال در منطقه تأثیر حرارتی حلقه جوشکاری به ویژه پنهان است، زمانی که درز جوشکاری در محدوده دمای حساس 450-850 ℃ برای مدت طولانی باقی می ماند، کربید کروم تجزیه منطقه کروم فقیر تشکیل می دهد، برخی از کارخانه های شیمیایی 304 آرنج به دلیل جوشکاری چند لایه دمای بین لایه را کنترل نمی کند، 6 ماه پس از استفاده در امتداد کریستال شکسته می شود.
ترک های عمودی اغلب به طور نزدیک با ترکیب مواد و کیفیت جوشکاری مرتبط هستند، زمانی که محتوای کربن بیش از حد بالا می تواند منجر به سخت شدن لوله شود و ممکن است پس از جوشکاری ترک شود. انتخاب نادرست مواد جوشکاری می تواند منجر به خروج درز جوشکاری در حالت دمای بالا و تحت تاثیر مشترک بار شود و در نتیجه باعث شکستن شود. اگر آلودگی رابط جوشکاری را حذف نکنید یا سرعت جوشکاری نامناسب، ممکن است منجر به شکستن درز جوشکاری شود. سخت شدن پردازش نیز یک محرک مهم است، لوله های فولاد ضد زنگ 304 در طول فرآیند سرد سخت می شوند، باعث ایجاد بافت مارسنیتی می شوند، این بافت شکننده است و به راحتی شکسته می شود. خوردگی استرس تحت تاثیر مشترک رسانه های خوردگی خاص (مانند یون های کلر) و استرس (مانند استرس باقیمانده جوشکاری) می تواند مواد را به شکاف خوردگی استرس منجر کند، این شکاف معمولا “قند یخی” است، در امتداد کریستال توزیع شده و دارای پنهان بودن قوی است.
ترک های افقی بیشتر در موقعیت مادر به جای درز جوشکاری ظاهر می شوند و تشکیل آن به طور نزدیک با غنی شدن عناصر مس در امتداد کریستال مرتبط است. در یک مورد 316L لوله جوشکاری فولاد ضد زنگ پس از آزمایش فشار آب، مواد مادر در تعداد زیادی از ترک های کوتاه افقی عمودی در درز جوشکاری ظاهر شد، مشاهده الکتروسکوپ اسکن نشان می دهد که شکستگی در امتداد کریستال است، تجزیه و تحلیل طیف انرژی تایید کرد که عناصر مس در امتداد کریستال غنی شده است. مکانیزم تولید این ترک شامل تضعیف کریستال و همکاری متمرکز استرس محلی است و لوله های دیواره نازک (ضخامت کمتر از 1.0 میلی متر) احتمال بیشتری برای چنین نقص هایی دارند. تصفیه دانه تعداد کریستال را افزایش می دهد، انرژی کریستال را افزایش می دهد، در نتیجه مقاومت فولاد ضد زنگ را کاهش می دهد و کریستال تحت تاثیر استرس به راحتی شکسته می شود.
ترک های شبکه ای عمدتاً از تاثیر مشترک فشار حرارتی جوشکاری سیم و کریستال های با نقطه ذوب پایین منجر می شوند. ضریب انتقال حرارتی فولاد ضد زنگ آستیتیک کوچک است، ضریب گسترش حرارتی بزرگ است، در طول فرآیند جوشکاری استرس و تحریف زیادی ایجاد می کند. هنگام جوشکاری کریستال، بقایای نقطه ذوب پایین یا همکریستال به راحتی بر روی کریستال متمرکز می شوند و تحت فشار جوشکاری ترک های گرمایی ایجاد می کنند. این ترک توزیع شبکه ای است که به طور مستقیم با تجزیه و تحلیل عناصر ناخالصی مانند گوگرد و فسفر در مواد مرتبط است. یک مطالعه نشان داد که هنگامی که میزان گوگرد فولاد ضد زنگ بیش از 0.015 درصد است، ترک های گرمایی به طور قابل توجهی افزایش می یابند. اقدامات پیشگیری شامل محدودیت شدید محتوای S و P در مواد مادر و جوشکاری، استفاده از مواد جوشکاری با مقدار متوسط ​​فیریت و جوشکاری سریع جریان کوچک برای کاهش ورودی گرما است.
ترک های حلقه ای معمولاً در اتصال صفحه لوله دیده می شوند، قطعات قابل مشاهده بدون نازک شدن قابل توجه و تغییر شکل پلاستیکی، سطح محصولات خوردگی دارد و برخی از موقعیت ها ویژگی های جدید شکسته رنگ روشن را نشان می دهند. تجزیه و تحلیل فلزی نشان می دهد که شکاف های نازک به شکل شاخه ای، نوک تیز، روش گسترش به کریستال عمده، ارائه ویژگی های شکاف خوردگی استرس معمولی. تشکیل این ترک به وجود همزمان سه شرایط نیاز دارد: مواد حساس، رسانه های خوردگی خاص مانند یون های کلر و فشار کششی. در یک مورد، ترک حلقه ای در لوله های تبادل گرما پس از 240 ساعت کار در محیط یون های کلر ظاهر می شود، در حالی که نمونه 316L در همان شرایط سالم باقی می ماند.
حل ترک باید چند سطحی: محیط سخت باید از فولاد 316L یا دو مرحله ای انتخاب شود، پس از پردازش سرد نیاز به درمان محلول جامد 1050-1100 ℃ برای حذف فشار داخلی، جوشکاری با استفاده از جوشکاری فوق العاده کم کربن و کنترل دمای بین لایه ها کمتر از 150 ℃.