En equips de producció per lots, dipòsits de reacció intermitent i sistemes de calefacció-d'ajustament de temperatura, 316 tubs de calefacció d'acer inoxidable experimenten repetidament cicles periòdics d'augment de temperatura i refrigeració. La càrrega tèrmica alterna-a llarg termini induirà estrès tèrmic cíclic a la superfície de la paret del tub, provocant gradualment l'inici de microesquerdes a la pel·lícula passiva- rica en crom. Mentrestant, l'expansió i la contracció freqüents de la matriu agreugen la concentració de tensió residual a les soldadures, les seccions doblegades i les juntes roscades. Sota l'acció combinada del dany per fatiga de la pel·lícula passiva i dels mitjans corrosius que contenen clorur-, les picades locals es desenvolupen ràpidament al llarg de les microesquerdes i evolucionen cap a una fissuració per corrosió per tensió, que es defineix com a fallada per corrosió per fatiga tèrmica. Molts dissenyadors d'equips només calculen la temperatura nominal de treball dels materials sense tenir en compte la influència de la freqüència de la fluctuació de la temperatura i l'amplitud de la diferència de temperatura, provocant una pel·lícula passiva prematura i fuites de tubs ocults després d'un funcionament intermitent a llarg termini-. Per tant, l'optimització del disseny estructural, la configuració dels paràmetres de funcionament i el tractament d'enfortiment de la superfície és essencial per millorar el rendiment de la fatiga tèrmica i frenar la falla de corrosió induïda per la temperatura cíclica-. La corrosió per fatiga tèrmica s'origina a partir del dany mecànic repetit de la pel·lícula passiva protectora sota estrès tèrmic alternatiu. Quan el tub de calefacció s'escalfa ràpidament des de la temperatura ambient fins a la temperatura de treball alta, la paret exterior s'expandeix primer i suporta l'estrès tèrmic de tracció; durant el refredament de l'aturada, la contracció de la superfície genera estrès de compressió. La càrrega cíclica de tensió{15}}compressió repetida produirà microesquerdes de fatiga a la pel·lícula passiva d'òxid fràgil. Els ions de clorur del medi penetren aquestes petites esquerdes i contacten amb el substrat metàl·lic fresc per desencadenar la dissolució anòdica. Amb cada cicle de temperatura, les esquerdes s'expandeixen contínuament, desenvolupant-se gradualment des de la picada superficial fins a les esquerdes de fatiga penetrants. Les zones-afectades per la calor de soldadura i les peces de flexió-freds amb esforç de tracció residual inherent són les més propenses a fallar per fatiga tèrmica a causa de la superposició de l'estrès cíclic tèrmic i la formació d'estrès residual. Aquest estudi resumeix quatre estratègies d'optimització efectives per millorar la fatiga tèrmica, resistència a la corrosió de la fatiga tèrmica, la resistència a la corrosió del canvi de temperatura del tub d'escalfament, el límit de la diferència de temperatura estructural, l'optimització del cicle de temperatura, el límit estructural. Distribució de l'estrès i implementació de l'enfortiment de la tensió de compressió superficial. En primer lloc, limiteu estrictament l'augment de la temperatura i la velocitat de refredament durant l'inici i l'aturada de l'equip. Es prohibirà l'escalfament ràpid i l'extinció; la taxa de canvi de temperatura es controla per sota dels 3 graus per minut. L'escalfament segmentat gradual no només evita l'estrès tèrmic excessiu instantani a la superfície del tub, sinó que també evita l'expansió tèrmica desigual entre el cable de resistència, el farciment d'òxid de magnesi i la carcassa d'acer inoxidable, que pot provocar danys a l'aïllament intern. El refredament lent després de l'apagada pot reduir eficaçment l'amplitud d'estrès alterna que suporta la pel·lícula passiva, alentint en gran mesura l'esquerda per fatiga de la capa protectora. En segon lloc, controlar raonablement la diferència màxima de temperatura cíclica. Per a tubs d'escalfament que treballen en medis que contenen-clorur, la diferència de temperatura d'un sol-cicle no hauria de superar els 120 graus . La fluctuació excessiva de la temperatura augmentarà bruscament l'amplitud de l'estrès tèrmic i accelerarà el dany per fatiga de la pel·lícula passiva. Quan el procés requereix un ampli rang de temperatures, es pot adoptar un escalfament segmentat a temperatura constant per reduir els canvis freqüents de temperatura de gran -amplitud, reduint així la freqüència de càrrega tèrmica alterna que suporta el cos del tub. En tercer lloc, optimitzeu el disseny estructural per dispersar la concentració d'estrès tèrmic. Eviteu les transicions estructurals pronunciades, les mutacions locals de paret gruixuda-prima i els dissenys de flexió de petit-radi. Les costures de soldadura s'han de polir suaument per eliminar l'alçada de reforç de la soldadura i els defectes de les osques superficials que causen fàcilment l'acumulació d'estrès. L'enrotllament uniforme equidistant dels cables de resistència interna garanteix una distribució equilibrada de la calor a tota la superfície del tub, evitant els punts calents locals i l'estrès tèrmic concentrat causat per una distribució desigual d'energia. En quart lloc, s'adopten el granallat superficial i el recuit d'alleujament de tensió per a les posicions clau de concentració de tensió{{42}. El recuit d'alleujament de tensió a baixa-temperatura elimina l'esforç de tracció residual generat durant el plegat i la soldadura, evitant la superposició de l'esforç residual i l'estrès tèrmic cíclic. El granallat forma una capa d'estrès de compressió superficial uniforme, que pot frenar eficaçment l'inici i l'expansió de les microesquerdes de fatiga de pel·lícula passiva, millorant significativament el llindar de fatiga tèrmica de l'acer inoxidable 316 en ambients alternatius de temperatura i corrosius. cicles d'escalfament-refrigerament sense esquerdes passives de la pel·lícula i corrosió per picada. En canvi, els tubs d'escalfament amb canvis de temperatura ràpids freqüents pateixen una perforació òbvia per corrosió per fatiga tèrmica en un termini de 8 a 12 mesos. En conclusió, limitar la velocitat de canvi de temperatura i la diferència de temperatura cíclica, optimitzar l'estructura de dispersió de l'estrès i adoptar l'enfortiment de l'estrès de compressió superficial pot millorar significativament la resistència a la corrosió per fatiga tèrmica dels tubs de calefacció. Aquestes mesures d'optimització protegeixen la integritat de la pel·lícula passiva sota càrregues tèrmiques alternes-a llarg termini, eliminen els riscos de corrosió ocults induïts per la fatiga-i ofereixen un servei estable-a llarg termini dels equips de calefacció industrial intermitents.
