সমুদ্র প্রকৌশলীদের জন্য অফশোর প্ল্যাটফর্ম, শিপবোর্ড সিস্টেম এবং উপকূলীয় শিল্প প্ল্যান্টের জন্য বৈদ্যুতিক নিমজ্জন উনান নির্দিষ্ট করে, চক্রীয় যান্ত্রিক লোডিং এবং ক্লোরাইড ক্ষয়ের সংমিশ্রণ একটি বিশেষভাবে আক্রমণাত্মক ব্যর্থতা প্রক্রিয়া তৈরি করে যা জারা ক্লান্তি নামে পরিচিত। বায়ুতে বিশুদ্ধ ক্লান্তি বা স্থির অবস্থায় বিশুদ্ধ ক্ষয়ের বিপরীতে, জারা ক্লান্তি উল্লেখযোগ্যভাবে কম চাপের প্রশস্ততা এবং ছোট চক্রের জীবনকালে ফাটল শুরু করে। সোয়াজিং প্রক্রিয়ার সময় প্রবর্তিত অবশিষ্ট স্ট্রেসগুলি-প্রতিরোধ তারের চারপাশে কম্প্যাক্ট ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড নিরোধক করতে ব্যবহৃত হয়-সেবার চাপের সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করে ফাটল বৃদ্ধি ত্বরান্বিত করতে বা বাধা দেয় তাদের চিহ্ন এবং মাত্রার উপর নির্ভর করে। এই নিবন্ধটি পরিমাপ করে যে কীভাবে একটি 316 স্টেইনলেস স্টিলের খাপের প্রাচীরের বেধ swaging পরে অবশিষ্ট স্ট্রেস বিতরণকে প্রভাবিত করে এবং কীভাবে এই অবশিষ্ট স্ট্রেসগুলি সামুদ্রিক পরিবেশে জারা ক্লান্তি জীবনকে পরিবর্তন করে।
316 শেথের সোয়াগিংয়ের সময় অবশিষ্ট স্ট্রেস জেনারেশন
যখন একটি 316 স্টেইনলেস স্টীল টিউব MgO-ভরা কোরের চারপাশে একটি বড় ব্যাস থেকে একটি ছোট ব্যাসের দিকে ঝুলানো হয়, তখন প্রক্রিয়াটি একটি বৈশিষ্ট্যযুক্ত অবশিষ্ট স্ট্রেস প্যাটার্নকে প্ররোচিত করে। খাপের বাইরের পৃষ্ঠটি সংকোচনের অবশিষ্টাংশের চাপ অনুভব করে কারণ সোয়াজিং উপাদানটিকে ভিতরের দিকে হাতুড়ি দিয়ে মারা যায়, যখন ভিতরের পৃষ্ঠটি প্রসার্য অবশিষ্টাংশের চাপ অনুভব করে কারণ সংকুচিত MgO ইলাস্টিক স্প্রিংব্যাকের সময় বাইরের দিকে ঠেলে দেয়। এই অবশিষ্ট চাপের মাত্রা ব্যাস হ্রাসের তুলনায় প্রাচীরের বেধের উপর নির্ভর করে। একটি পাতলা-প্রাচীরযুক্ত খাপের জন্য-1.0 মিলিমিটারের নিচে-সোয়াজিং ফোর্স প্রায় পুরো প্রাচীরের বেধে প্রবেশ করে, যা বাইরের পৃষ্ঠে উচ্চ সংকোচনমূলক চাপ তৈরি করে (সাধারণত -200 থেকে -300 MPa) এবং {1} থেকে মাঝারি চাপে{1}} +100 MPa)। একটি পুরু-প্রাচীরের খাপের জন্য-১.৮ মিলিমিটারের উপরে- দোলনা শক্তি প্রাথমিকভাবে বাইরের স্তরগুলিতে শোষিত হয়, শুধুমাত্র বাইরের পৃষ্ঠের কাছাকাছি উচ্চ সংকোচনমূলক চাপ তৈরি করে যখন ভিতরের স্তরগুলিকে তুলনামূলকভাবে প্রভাবিত করে না। অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠের প্রসার্য চাপও কম কারণ MgO কম্প্যাকশন কম সম্পূর্ণ, যেমনটি অনুচ্ছেদ 12-এ আলোচনা করা হয়েছে। 316 শীথের মধ্যে থাকা অবশিষ্ট স্ট্রেসের এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন পরিমাপ এই সম্পর্ককে নিশ্চিত করে। একটি 0.9 মিমি প্রাচীরের খাপ -280 MPa এর পৃষ্ঠের সংকোচনমূলক চাপ দেখিয়েছে। একটি 1.5 মিমি প্রাচীরের খাপ দেখানো হয়েছে -180 MPa। একটি 2.0 মিমি প্রাচীর খাপ শুধুমাত্র -120 MPa দেখিয়েছে। পাতলা খাপ বাইরের পৃষ্ঠে আরও উপকারী সংকোচনমূলক চাপ সঞ্চয় করে-যে অবস্থানে জারা ক্লান্তি ফাটল সাধারণত শুরু হয়।
কিভাবে অবশিষ্ট কম্প্রেসিভ স্ট্রেস জারা ক্লান্তি ফাটল সূচনা retards
316 স্টেইনলেস স্টিলে জারা ক্লান্তি ফাটল শুরু করার জন্য চক্রীয় প্রসার্য চাপ এবং ক্লোরাইডযুক্ত ক্ষয়কারী ইলেক্ট্রোলাইট উভয়ই প্রয়োজন। ফাটলটি একটি পৃষ্ঠের গর্ত বা অন্তর্ভুক্তিতে শুরু হয় যেখানে প্রতিরক্ষামূলক প্যাসিভ ফিল্মটি ভেঙে গেছে। যদি পৃষ্ঠটি অবশিষ্ট কম্প্রেসিভ স্ট্রেসের অবস্থায় থাকে, তাহলে উপাদানটি ফাটলের ডগায় নেট টান অনুভব করার আগে প্রয়োগকৃত চক্রীয় প্রসার্য চাপকে প্রথমে এই সংকোচনকে অতিক্রম করতে হবে। এটি কার্যকরভাবে ফাটল শুরু করার জন্য থ্রেশহোল্ড স্ট্রেস বাড়ায়। -280 MPa পৃষ্ঠের অবশিষ্ট সংকোচনের সাথে একটি 0.9 মিমি 316 খাপের জন্য, +200 MPa এর একটি প্রয়োগিত চক্রীয় চাপ পৃষ্ঠে শুধুমাত্র -80 MPa নেট তৈরি করে- এখনও সংকোচনশীল এবং ক্লান্তি ফাটল শুরু করতে অক্ষম। শুধুমাত্র যখন প্রয়োগকৃত চক্রীয় চাপ +280 MPa অতিক্রম করে তখন পৃষ্ঠটি নেট টান অনুভব করে। বিপরীতে, শুধুমাত্র -120 MPa পৃষ্ঠের সংকোচন সহ একটি 2.0 মিমি খাপ নেট টেনশন অনুভব করে যখন প্রয়োগ করা চাপ +120 MPa অতিক্রম করে, অনেক কম থ্রেশহোল্ড। 60 ডিগ্রি সেলসিয়াসে সিন্থেটিক সমুদ্রের জলে জারা ক্লান্তি পরীক্ষা এই প্রভাবকে নিশ্চিত করে। 0.9 মিমি প্রাচীর পুরুত্ব এবং উচ্চ অবশিষ্ট সংকোচন সহ নমুনাগুলি 250 MPa-এ 10 মিলিয়ন চক্র টিকে ছিল ফাটল শুরু ছাড়াই বিকল্প চাপ প্রয়োগ করে। 2.0 মিমি প্রাচীর বেধ এবং কম অবশিষ্ট সংকোচন সহ নমুনাগুলি একই প্রয়োগ করা চাপে 2 মিলিয়ন চক্রের পরে ব্যর্থ হয়েছে। কম পরম প্রাচীর পুরুত্ব থাকা সত্ত্বেও পাতলা খাপ পাঁচগুণ দীর্ঘ ক্ষয় ক্লান্তি জীবন প্রদান করে।
অবশিষ্ট স্ট্রেস বেনিফিট এবং ওয়াল থিকনেস মার্জিনের মধ্যে বাণিজ্য-অফ
একবার ফাটল শুরু হলে পাতলা-প্রাচীরের আবরণের ক্ষয়জনিত ক্লান্তি সুবিধা অবশ্যই কমে যাওয়া উপাদান মার্জিনের বিপরীতে ভারসাম্যপূর্ণ হতে হবে। উচ্চ অবশিষ্ট সংকোচন সহ একটি 0.9 মিমি খাপ লক্ষ লক্ষ চক্রের জন্য ফাটল সূচনা প্রতিরোধ করতে পারে। যাইহোক, একবার একটি ফাটল অবশিষ্ট স্ট্রেস ফিল্ডকে অতিক্রম করে-উদাহরণস্বরূপ, একটি বৃহৎ পৃষ্ঠের গর্ত বা একটি ক্ষণস্থায়ী ওভারলোডের কারণে-এটি ছিদ্রের আগে শুধুমাত্র 0.9 মিমি উপাদানের মাধ্যমে প্রচারিত হতে হবে। একটি 2.0 মিমি আবরণ কম অবশিষ্ট কম্প্রেশন সহ কম চক্রের পরে একটি ফাটল শুরু করতে পারে, তবে ব্যর্থতার জন্য ফাটলটি 2.0 মিমি অতিক্রম করতে হবে। ব্যর্থতার মোট জীবন হল দীক্ষা জীবন এবং প্রচার জীবনের সমষ্টি। 60°C সামুদ্রিক জলে ঘূর্ণায়মান মরীচি ক্ষয় ক্লান্তি পরীক্ষা থেকে পরীক্ষামূলক ডেটা 200 MPa পর্যায়ক্রমে 10 মিমি ওডি 316 শীথগুলির ব্যর্থতার জন্য নিম্নলিখিত মোট চক্রগুলি দেখায়। একটি 0.8 মিমি খাপ মোট 12 মিলিয়ন চক্র অর্জন করেছে (11.5 মিলিয়ন দীক্ষা, 0.5 মিলিয়ন প্রচার)। একটি 1.2 মিমি খাপ 8 মিলিয়ন চক্র অর্জন করেছে (7 মিলিয়ন দীক্ষা, 1 মিলিয়ন প্রচার)। একটি 1.6 মিমি খাপ 5 মিলিয়ন চক্র অর্জন করেছে (3 মিলিয়ন দীক্ষা, 2 মিলিয়ন প্রচার)। একটি 2.0 মিমি খাপ 3.5 মিলিয়ন চক্র অর্জন করেছে (1.5 মিলিয়ন দীক্ষা, 2 মিলিয়ন প্রচার)। উচ্চ অবশিষ্ট কম্প্রেশন সহ পাতলা{37}}প্রাচীরের আবরণ ন্যূনতম প্রসারণ মার্জিন সত্ত্বেও দীর্ঘতম মোট আয়ু প্রদান করে।
সামুদ্রিক পরিবেশের জন্য জারা ক্লান্তি জীবন নির্বাচন ম্যাট্রিক্স
নিম্নোক্ত সারণী প্রত্যাশিত চক্রীয় চাপের প্রশস্ততা এবং প্রয়োজনীয় পরিষেবা জীবনের উপর ভিত্তি করে সামুদ্রিক পরিবেশে বৈদ্যুতিক নিমজ্জন উনানগুলির জন্য প্রস্তাবিত 316 খাপের প্রাচীরের বেধ প্রদান করে। মানগুলি 30-60 ডিগ্রি সেলসিয়াসে সমুদ্রের জল বা লোনা জলের অবিচ্ছিন্ন সংস্পর্শে এবং পোস্ট-সোয়াজ অ্যানিলিং ছাড়াই স্ট্যান্ডার্ড সোয়াজিং প্রক্রিয়াগুলি অনুমান করে৷
| প্রত্যাশিত চক্রীয় স্ট্রেস প্রশস্ততা | প্রয়োজনীয় পরিষেবা জীবন | প্রস্তাবিত 316 খাপ প্রাচীর বেধ | প্রভাবশালী ব্যর্থতা মোড | নকশা যুক্তি |
|---|---|---|---|---|
| কম (< 50 MPa) | >10 বছর | 1.2 - 1.6 মিমি | ফাটল জারা | অবশিষ্ট চাপ সুবিধা কম গুরুত্বপূর্ণ; জারা ভাতা ড্রাইভ বেধ |
| মাঝারি (50 - 150 MPa) | 5 - 10 বছর | 1.0 - 1.2 মিমি | জারা ক্লান্তি দীক্ষা | পাতলা প্রাচীর ফাটল প্রতিরোধের জন্য উচ্চ অবশিষ্ট কম্প্রেশন প্রদান করে |
| মাঝারি (50 - 150 MPa) | >10 বছর | 1.4 - 1.6 মিমি পোস্ট-সোয়াজ অ্যানিলিং সহ | দীক্ষার পর প্রচার | Annealing অবশিষ্ট স্ট্রেস সুবিধা অপসারণ; বেধ মার্জিনের উপর নির্ভর করুন |
| উচ্চ (150 – 250 MPa) | 3 - 5 বছর | 0.8 - 1.0 মিমি | জারা ক্লান্তি দীক্ষা | সর্বাধিক অবশিষ্ট কম্প্রেশন অপরিহার্য; সংক্ষিপ্ত সেবা জীবন গ্রহণ করুন |
| উচ্চ (150 – 250 MPa) | >5 বছর | 316 এর সাথে সম্ভব নয় | ওভারলোড বা দ্রুত ক্র্যাকিং | Incoloy 825 বা টাইটানিয়ামে আপগ্রেড করুন |
| ঘন ঘন ওভারলোড সহ পরিবর্তনশীল | যে কোন | 1.6 - 2.0 মিমি | অপ্রত্যাশিত ফাটল পরে বংশবৃদ্ধি | বেধ মার্জিন অপ্রত্যাশিত ঘটনা থেকে রক্ষা করে |
অ্যাপ্লিকেশানগুলির জন্য যেখানে কম্পন, তাপ সম্প্রসারণ সাইক্লিং বা চাপের ওঠানামা থেকে সাইক্লিক স্ট্রেস তৈরি হয়, চাপের প্রশস্ততা পরিমাপ বা অনুমান করা অপরিহার্য। যদি পরিমাপ করা অসম্ভব হয়, 100 MPa-এর একটি মাঝারি স্ট্রেস স্তর অনুমান করা একটি রক্ষণশীল ডিফল্ট। এই ধরনের ক্ষেত্রে, একটি 1.2 মিমি প্রাচীর পুরুত্ব অবশিষ্ট স্ট্রেস বেনিফিট এবং প্রচার মার্জিনের সর্বোত্তম ভারসাম্য প্রদান করে। ইঞ্জিনিয়ারদের উচ্চ-সাইকেল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য মোটা-প্রাচীরযুক্ত খাপের জন্য পোস্ট-সোয়াজ অ্যানিলিং নির্দিষ্ট করার কথাও বিবেচনা করা উচিত। 1,050 ডিগ্রি সেলসিয়াসে অ্যানিল করা অবশিষ্ট স্ট্রেসগুলিকে সম্পূর্ণরূপে অপসারণ করে, পাতলা দেয়ালের জারা ক্লান্তি সুবিধা দূর করে কিন্তু অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠের প্রসার্য অবশিষ্ট স্ট্রেসগুলিও দূর করে যা ফাটল বিস্তারে অবদান রাখতে পারে। একটি অ্যানিলড 1.6 মিমি শীথ সম্পূর্ণ ক্লান্তি জীবনের পরিপ্রেক্ষিতে একটি নন-এনিলড 1.2 মিমি খাপের মতো আচরণ করে, যা পাতলা দেয়ালের উপর নির্ভর না করে দীর্ঘ পরিষেবা জীবন অর্জনের বিকল্প পথ প্রদান করে। উচ্চ অবশিষ্ট স্ট্রেস সহ পাতলা দেয়াল এবং অ্যানিলিং সহ পুরু দেয়ালের মধ্যে পছন্দ উত্পাদন ক্ষমতা এবং ব্যয়ের উপর নির্ভর করে। বেশিরভাগ সামুদ্রিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য যেখানে কম্পন উপস্থিত থাকে তবে তীব্র নয়, স্ট্যান্ডার্ড সোয়াজিং সহ একটি 1.2-1.4 মিমি প্রাচীর বেধ বিশেষ প্রক্রিয়াকরণের প্রয়োজন ছাড়াই নির্ভরযোগ্য জারা ক্লান্তি কর্মক্ষমতা প্রদান করে।
