1. Toplotno širenje: strukturni pomak i koncentracija naprezanja uzrokovana promjenama temperature
Nerđajući čelik je metalni materijal sa visokim koeficijentom toplotnog širenja, što znači da će se očigledno izdužiti na visokoj temperaturi, ali će se brzo skupiti kada se brzo ohladi. Ako konstrukcijski dizajn ne može efikasno apsorbirati ove pomake, to će donijeti sljedeće probleme:
-
Labav ili deformisan zglob
U velikim-opremama za hladnjače, rashladnim cjevovodima ili platformama na moru, ponovljeni ciklusi temperaturne razlike dovest će do toga da prirubnice, zavareni spojevi i vijčani spojevi podnose dodatno toplinsko opterećenje.
-
Akumulacija unutrašnjeg naprezanja opreme
Toplotno širenje i hladno skupljanje postepeno će akumulirati naprezanje u materijalu, a dugotrajno{0}} djelovanje će dovesti do pokretanja mikropukotina, što će na kraju dovesti do zamora ili rupture strukture.
-
Promjena razmaka sklopa utiče na performanse
Specijalnoj opremi, kao što su nisko{0}kabina za nisku temperaturu i posuda pod visokim-pritiskom, potrebna je vrlo precizna zaptivna struktura. Promjena zazora uzrokovana temperaturnom razlikom može utjecati na sigurnost ili performanse zaptivanja.
Stoga, u fazi projektiranja treba razmotriti dilatacijske spojeve, fleksibilne dijelove cijevi ili razuman prostor za proširenje kako bi se izbjegla koncentracija naprezanja.
2. Rizik od korozije pod stresom: temperaturna razlika i korozivno okruženje rade zajedno
Iako nehrđajući čelik ima dobru otpornost na koroziju u pomorskom inženjerstvu ili u vlažnom okruženju sa visokim sadržajem soli, ekstremna temperaturna razlika može povećati rizik od korozije pod stresom. Razlozi uključuju:
-
Površinski pasivacijski film je oštećen
Promjena temperature može dovesti do lokalne nestabilnosti pasivirajućeg filma, što olakšava prodiranje iona klorida, ubrzavajući na taj način koroziju u obliku rupica ili pukotinu.
-
Naizmjenično hladno i toplo produbljuje infiltraciju korozivnog medija.
Kada se materijal susreće s toplim i hladnim ciklusima, mikro-pukotine se više puta otvaraju i zatvaraju, osiguravajući pristupne kanale za korozivne medije.
-
Superpozicija rezidualnog stresa i stresa okoline
Pod dejstvom talasnog udara, mehaničke vibracije ili unutrašnjeg pritiska, veća je verovatnoća da će doći do pucanja od korozije pod naponom (SCC) zbog superpozicije spoljne sile i termičkog naprezanja.
U pomorskim konstrukcijama, izmjenjivačima topline morske vode, kondenzatorima i obalskoj opremi, dupleks nehrđajući čelik ili legure na bazi nikla- često se koriste za povećanje otpornosti na hloridnu koroziju.
3. Hladno lomljivost: žilavost materijala opada na niskim temperaturama.
Kada temperatura padne na određeni raspon, žilavost nekih nehrđajućih čelika će se smanjiti, odnosno materijali su skloniji krtom lomu pod udarom ili iznenadnim naprezanjem. Glavna izvedba je sljedeća:
-
Udarna žilavost je očigledno smanjena
Na primjer, austenitni nehrđajući čelik obično ima dobre performanse, ali žilavost feritnog ili martenzitnog nehrđajućeg čelika očito opada na niskoj temperaturi, tako da treba biti oprezan kada se koristi u opremi za niske temperature.
-
Područje zavarivanja je sklonije krtom lomu
Metal šava i zona utjecaja topline (HAZ) mogu pokazati različite trendove krtosti na niskim temperaturama, tako da materijali i procesi zavarivanja moraju biti strogo kontrolirani.
-
Izbor materijala treba da odgovara stvarnim uslovima rada
Na primjer, rashladni sistem rashladnih skladišta, opreme na tečni plin i vanjskih konstrukcija u ekstremno hladnim područjima 316L radije koristi 304,316l ili specijalni nisko{3}}čelik sa odličnom-žilavošću na niske temperature.
4. Prijedlozi u inženjerskoj primjeni
Na osnovu gore navedenih promjena performansi, nehrđajući čelik treba obratiti pažnju na sljedeće inženjerske strategije u scenarijima ekstremnih temperaturnih razlika:
- Odaberite leguru prikladnu za stabilnost na niskim temperaturama i visokim temperaturama, kao što je austenitni nehrđajući čelik ili dupleks nehrđajući čelik.
- Rezervirajte prostor za toplinsko širenje u fazi projektiranja kako biste izbjegli koncentraciju naprezanja.
- Koristite materijale sa jačom otpornošću na hloridnu koroziju ili usvojite tretman površinskog ojačanja.
- Ojačajte upravljanje procesom zavarivanja u ključnim dijelovima kako biste poboljšali ukupnu pouzdanost konstrukcije.
- Vršite periodične preglede održavanja, posebno za zavarene šavove, prirubnice i područja dugotrajnog{0}}naprezanja.
