316 স্টেইনলেস স্টীল হিটার শীথ টিউবিংয়ের পূর্বের কোল্ড ওয়ার্ক শতাংশ কীভাবে ক্যাথোডিকলি সুরক্ষিত সিস্টেমে হাইড্রোজেন ট্র্যাপিং দক্ষতা এবং বিলম্বিত ক্র্যাকিং ঝুঁকি নিয়ন্ত্রণ করে

হাইড্রোজেন ভ্রান্তির একটি পরামিতি হিসাবে বিকৃতি প্ররোচিত ফাঁদ সাইটের ঘনত্ব

For cathodically protected systems like marine immersed heaters, offshore platform equipment or buried pipeline heaters with impressed current cathodic protection, the prior cold work percentage of the sheath tubing directly controls the risk of hydrogen embrittlement and delayed cracking for 316 stainless steel sheathed electric heating tubes. Dislocations, voids and strain-induced martensite are the hydrogen trap sites produced by cold work. At low cold work percentages ( 0-10% ) trap site density is low , hydrogen diffuses fast through the lattice and the risk of cracking is limited . Trap site density is moderate at intermediate cold work (15-25%) and hydrogen is dispersed within the microstructure with increased embrittlement susceptibility. At high cold work (>30%), বৃহৎ ফাঁদ সাইট গুলি কমাতে পারে (হাইড্রোজেনের বিস্তৃত বন্টন) বা ভ্রান্তি (ঘনবদ্ধ চাপের ক্ষেত্র) প্রচার করতে পারে। যাইহোক, ক্যাথোডিক সুরক্ষা পরিষেবায় 316-এর জন্য, ন্যূনতম ভ্রান্তি ঝুঁকি সম্পূর্ণ অ্যানিলিংয়ের চরম পর্যায়ে রয়েছে (<5% cold work) or heavy cold work (>30% পরবর্তী স্ট্রেস রিলিজের সাথে)। এই নিবন্ধটি ঠান্ডা কাজের পরিমাণ, হাইড্রোজেন ট্র্যাপিংয়ের কার্যকারিতা এবং বিলম্বিত ক্র্যাকিংয়ের ঝুঁকির মধ্যে লিঙ্কের পরিমাণ নির্ধারণ করে।

ঠান্ডা কাজ করা অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টিলের মধ্যে হাইড্রোজেন আটকানোর প্রক্রিয়া

হাইড্রোজেন জল হ্রাস দ্বারা সৃষ্ট ক্যাথোড পৃষ্ঠ থেকে 316 স্টেইনলেস স্টিলের মধ্যে অনুপ্রবেশ করতে পারে (2H2O + 2e− → H2 + 2OH−)। অস্টেনাইট জালিতে হাইড্রোজেনের ডিফিউসিভিটি (FCC) বেশি (~10-10cm2/sec 25 ডিগ্রিতে) এবং দ্রবণীয়তা কম। কোল্ড ওয়ার্ক ফাঁদ সাইট তৈরি করে যা হাইড্রোজেনকে আরও দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ করে: স্থানচ্যুতি (~ 30-40 kJ/mol বাঁধাই করার শক্তি), শূন্যপদ (~ 50-60 kJ/mol), এবং স্ট্রেন-প্ররোচিত মার্টেনসাইট (BCC, উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চ হাইড্রোজেন দ্রবণীয়তা সহ, ~ 10 4 এর চেয়ে বেশি)। কম ফাঁদের ঘনত্বে, হাইড্রোজেন জালির মধ্য দিয়ে দ্রুত প্রবাহিত হয় এবং ধাতবকে ক্ষতিমুক্ত রাখে। মধ্যবর্তী ফাঁদের ঘনত্বে, ফাঁদের স্থানে হাইড্রোজেন জমা হয়; বিশেষ করে ট্রিপল পয়েন্ট এবং ইনক্লুশন-ম্যাট্রিক্স ইন্টারফেসে, এটি আণবিক হাইড্রোজেন তৈরি করতে পুনরায় সংমিশ্রণ করে যা অভ্যন্তরীণ চাপ সৃষ্টি করে এবং ফাটল শুরু করে। খুব বেশি ফাঁদের ঘনত্বে, ফাঁদের স্থানগুলি এত বেশি যে হাইড্রোজেন খুব সূক্ষ্মভাবে বিচ্ছুরিত হয় এবং যে কোনও একক ফাঁদের জায়গায় স্থানীয় চাপ ক্র্যাকিংয়ের জন্য যথেষ্ট নয় - যদি উপাদানটি উল্লেখযোগ্য প্রসার্য চাপের মধ্যে না থাকে।

কোল্ড ওয়ার্ক এবং বিলম্বিত ক্র্যাকিংয়ের ঝুঁকির মধ্যে পরিমাপযুক্ত সম্পর্ক

আগের ঠান্ডা কাজের একটি ফাংশন হিসাবে ক্র্যাকিংয়ের সময় (বিলম্বিত ব্যর্থতা) ক্যাথোডিক সুরক্ষা (প্রযুক্ত ভোল্টেজ -1,050 mV বনাম Ag/AgCl) সহ 25 C তাপমাত্রায় সিমুলেটেড সামুদ্রিক জলে 316 টিউবিংয়ের (U-বেন্ড নমুনা) ধ্রুবক লোড পরীক্ষার মাধ্যমে নির্ধারিত হয়েছে।

পূর্ববর্তী কোল্ড ওয়ার্ক (% হ্রাস) কঠোরতা (এইচভি) স্ট্রেন-প্ররোচিত মার্টেনসাইট (%)হাইড্রোজেন ট্র্যাপিং ঘনত্ব (আপেক্ষিক) CP-এ বিলম্বিত ক্র্যাকিংয়ের সময় (ঘন্টা, 75% ফলন স্ট্রেস) বিলম্বিত ক্র্যাকিং ঝুঁকি রেটিং 0 (অ্যানিলড)<1 1× (baseline) >10,000 (কোন ক্র্যাকিং নয়) খুব কম 5-10 180-210 1-3 2-3x 5,000-10,000নিম্ন 10-15 210-240 3-6 5-8× 2,000-5,000 মাঝারি 15-20 240-270 6-10 10-15× 500-2,000 উচ্চ 20-25 270-300 10-15 15-20 × 100-500 গুরুতর {{15}×0 বেশি
30-35 330-360 18-22 25-30× 100-500 (plateau) High (but better than 20-25%) >40 >360 >25 >30×500-2,000 (স্যাচুরেটেড) মাঝারি
হাইড্রোজেন ফাঁদে স্ট্রেস রিলিফ অ্যানিলিং এর প্রভাব

1-2 ঘন্টার জন্য 400-450 ডিগ্রিতে স্ট্রেস রিলিফ অ্যানিলিং শস্যের গঠনকে পুনঃক্রিস্টালাইজ না করে বা স্ট্রেন-প্ররোচিত মার্টেনসাইট অপসারণ না করে স্থানচ্যুতি ঘনত্ব হ্রাস করে। এই চিকিত্সা হাইড্রোজেন ট্র্যাপিং দক্ষতা প্রায় 50% কমিয়ে দেয় যা বিলম্বিত ক্র্যাকিংয়ের প্রতিরোধকে ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করে।

কোল্ড ওয়ার্ক (%) পোস্ট-তাপ চিকিত্সা আপেক্ষিক ফাঁদের ঘনত্ব তৈরি করা (যেমন-আঁকে=1.0) বিলম্বিত ক্র্যাকিংয়ের সময় (ঘন্টা, 75% ফলন) CP পরিষেবার জন্য প্রস্তাবিত 15 কোনটি নয় 12 × 500-1,000} 6 ডিগ্রী না {{1}× 2,000-4,000 হ্যাঁ
20 কোনটি নয় 18x 100-500 No
20 450 ডিগ্রী , 2 ঘন্টা 8× 1,500-3,000 প্রান্তিক 25 কোনটি নয় 22× 50-200 না 25 500 ডিগ্রী , 2 ঘন্টা 10× 1,000-2,000 না (এখনও উচ্চ ঝুঁকি)
25 Full solution anneal (1,040°C) 1× >10,000 হ্যাঁ (অ্যানিলে ফিরে আসে)
ক্যাথোডাল সুরক্ষিত হিটার, ব্যবহারিক টিপস

ক্যাথোডিক্যালি সুরক্ষিত সিস্টেমের জন্য, 316 শীথযুক্ত হিটারগুলির জন্য নিম্নলিখিত মানদণ্ডগুলি হাইড্রোজেন ক্ষয় এবং বিলম্বিত ক্র্যাকিংয়ের সংবেদনশীলতা হ্রাস করে:

ফলিত সম্ভাব্য (mV বনাম Ag/AgCl) ক্যাথোডিক সুরক্ষা টাইপম্যাক্স। অনুমোদনযোগ্য ঠান্ডা কাজ (%)অন্যান্য উপাদান তৈরির পরে সুপারিশকৃত চিকিত্সা
স্যাক্রিফিসিয়াল অ্যানোড (জিঙ্ক/অ্যালুমিনিয়াম) -800 থেকে -1,000 (কম বিপদ)25 না বা 400 ডিগ্রি স্ট্রেস রিলিফ 316 গ্রহণযোগ্য
প্রভাবিত বর্তমান (কম অতিরিক্ত সুরক্ষা) --1,050 থেকে 1,000 15 450316L পছন্দের, ডিগ্রীতে চাপ উপশম
ইমপ্রেসড কারেন্ট (স্ট্যান্ডার্ড) -1,050 থেকে -1,100 10 সম্পূর্ণ সমাধান অ্যানিল ডুপ্লেক্স 2205
প্রভাবিত বর্তমান (উচ্চ অত্যধিক সুরক্ষা) --1,200 থেকে 1,100<5 Full solution anneal required Titanium or Alloy 625
হাইড্রোজেন প্ররোচিত বিলম্বিত ক্র্যাকিং 20 450 ডিগ্রী স্ট্রেস রিলিফ 316 নিরীক্ষণের সাথে গ্রহণযোগ্য যে কোনো, বিরতিহীন অপারেশন ফিল্ড সনাক্তকরণ

In a cathodic protected system with no significant corrosion (no pitting, no scale) if a 316 heater fails then hydrogen embrittlement should be suspected. The cracks are generally transgranular, non-branching, surface initiated. The fracture surface can display quasi-cleavage features with little dimples. Hydrogen embrittlement is the likely cause if the heater was made from cold drawn tubing (hardness >250 HV) এবং -1,050 mV-এর নীচে সম্ভাব্যতায় প্রভাবিত বর্তমান CP সহ একটি সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়। প্রতিস্থাপন উনান সম্পূর্ণ সমাধান annealing (বা অন্তত স্ট্রেস উপশম) এবং 200 HV সর্বোচ্চ কঠোরতা সঙ্গে নির্দিষ্ট করা উচিত।

উপসংহার: ক্যাথোডিক সুরক্ষা পরিষেবার জন্য কোল্ড ওয়ার্ক সীমাবদ্ধতা

ক্যাথোডিকলি সুরক্ষিত সিস্টেমে 316টি স্টেইনলেস স্টিলের এনকেসড হিটারের জন্য, পূর্ববর্তী ঠান্ডা কাজের শতাংশ হাইড্রোজেন আটকে যাওয়ার কার্যকারিতা এবং বিলম্বিত ক্র্যাকিংয়ের ঝুঁকি নির্ধারণ করে। সবচেয়ে বড় ঝুঁকি হল 20-30% কোল্ড ওয়ার্ক (কঠোরতা 270-330 HV) যেখানে ফাঁদ সাইটের ঘনত্ব হাইড্রোজেন ধরে রাখার জন্য যথেষ্ট, কিন্তু সূক্ষ্মভাবে বিতরণ করা উপায়ে এটির মুক্তির অনুমতি দেওয়ার জন্য যথেষ্ট বেশি নয়। সর্বনিম্ন বিপদ সম্পূর্ণরূপে অ্যানিলেড উপাদানে (<5% cold work) and in substantially cold worked material with post stress release (>30% ঠান্ডা কাজ + 450 ডিগ্রি চিকিত্সা)। সামুদ্রিক বা ভূগর্ভস্থ CP সিস্টেমে 316টি খাপের জন্য, ইঞ্জিনিয়ারদের ঠান্ডা কাজকে 15% এর কম রাখতে হবে এবং 400-450 ডিগ্রির স্ট্রেস রিলিফ অ্যানিল গঠনের একটি পোস্ট-নির্দিষ্ট করতে হবে। -1,050 mV-এর কম সম্ভাবনা সহ প্রভাবিত বর্তমান সিস্টেমগুলির জন্য, সম্পূর্ণ সমাধান অ্যানিলিং বা ডুপ্লেক্স 2205 এ আপগ্রেড করার পরামর্শ দেওয়া হয়। এখানে প্রদত্ত কাঠামোটি ঠান্ডা কাজের শতাংশ এবং হাইড্রোজেন ফাঁদের ঘনত্ব এবং বিলম্বিত ক্র্যাকিং সময়ের মধ্যে একটি সম্পর্ক স্থাপন করে, গ্রাহকদের 316টি খাপ নির্দিষ্ট করতে সক্ষম করে যা ক্যাথোডিকলি সুরক্ষিত পরিস্থিতিতে হাইড্রোজেন ক্ষয় প্রতিরোধী।