Các vết nứt mỏi ở các chuyển tiếp mối hàn bằng thép không gỉ, chẳng hạn như trong phụ kiện cổ hàn (NW) 10 và 15, chủ yếu bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố liên quan đến quá trình hàn, tính chất vật liệu và điều kiện môi trường.

Các điểm chính về vết nứt mỏi khi chuyển tiếp mối hàn trong thép không gỉ bao gồm:

• Tập trung ứng suất và hình học mối hàn: Các khu vực gần ngón mối hàn và rễ mối hàn trải qua sự tập trung ứng suất, là những vị trí phổ biến để bắt đầu nứt mỏi. Hình dạng của hồ sơ mối hàn ảnh hưởng mạnh mẽ đến độ bền mỏi. Ví dụ, mối hàn GTAW (Hàn hồ quang vonfram khí) thường có cấu hình thuận lợi hơn và độ bền mỏi cao hơn so với mối hàn GMAW (Hàn hồ quang kim loại khí), trong đó các mối hàn ứng suất nghiêm trọng hơn làm giảm đáng kể hiệu suất mỏi.

• Cấu trúc vi mô và loại vật liệu: Thép không gỉ duplex thường thể hiện độ bền mỏi vượt trội so với thép không gỉ austenit thông thường do cấu trúc vi mô hai pha của chúng, hoạt động như một rào cản chống lại sự bắt đầu và lan truyền của vết nứt. Sự ức chế cấu trúc vi mô này làm chậm sự phát triển của vết nứt và cải thiện khả năng chống mỏi.

• Ảnh hưởng của môi trường ăn mòn: Mệt mỏi do ăn mòn, đặc biệt là trong môi trường chứa clorua như nước biển, có thể làm giảm đáng kể độ bền mỏi. Ví dụ, các mối hàn thử nghiệm bằng thép không gỉ 316L cho thấy độ bền mỏi trong nước biển tổng hợp giảm khoảng 25% so với mức giảm nhỏ hơn của các loại duplex như 2205.

• Tải và tần số: Tuổi thọ mỏi phụ thuộc vào độ lớn tải và tần suất đạp xe. Ở mức ứng suất tác dụng cao hơn gần độ bền kéo cuối cùng của vật liệu (UTS), tuổi thọ mỏi giảm mạnh. Độ dày không khớp trong mối hàn có thể gây mất cân bằng nhiệt trong quá trình hàn và tạo ra các cốm mối hàn không đối xứng, làm giảm tuổi thọ mỏi hơn nữa.

• Cơ chế bắt đầu vết nứt mỏi: Đối với thép không gỉ austenit được sử dụng trong các ứng dụng hạt nhân, sự khởi tạo vết nứt do mỏi bị ảnh hưởng bởi cả yếu tố cơ học (ví dụ: phạm vi biến dạng, tốc độ) và các thông số môi trường như hóa học và nhiệt độ của nước. Trong môi trường lò phản ứng nước nhẹ (LWR), các vết nứt mỏi có thể bắt đầu và lan truyền khác nhau do đặc tính màng oxit bề mặt và hiệu ứng hóa học chất làm mát.

• Hiệu ứng quá trình hàn: Phương pháp và thông số hàn ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ mỏi. Ví dụ, mối hàn điểm có sự kết hợp độ dày khác nhau của thép không gỉ và titan cho thấy tuổi thọ mỏi khác nhau do sự khác biệt về nhiệt đầu vào và đối xứng cốm.

Tóm lại, các vết nứt mỏi ở quá trình chuyển tiếp mối hàn bằng thép không gỉ như NW 10 và 15 phát sinh chủ yếu từ sự tập trung ứng suất ở các ngón mối hàn, cấu trúc vi mô vật liệu, hiệu ứng ăn mòn môi trường và các thông số quá trình hàn. Thép không gỉ song công với cấu hình mối hàn thích hợp thể hiện khả năng chống mỏi được nâng cao, nhưng môi trường ăn mòn và hình dạng hàn không thuận lợi có thể làm giảm đáng kể tuổi thọ mỏi. Sự hiểu biết này cung cấp thông tin cho các thực hành thiết kế và kiểm tra để giảm thiểu sự cố mỏi trong các thành phần thép không gỉ hàn.