Kokia yra didžiausia leistina 2 klasės titano chlorido koncentracija be įtempių korozijos įtrūkimų, kai popieriaus gamyklos virškintuvai šildo baltąjį skystį (Na₂S + NaOH) 170 laipsnių temperatūroje?

Popieriaus gamyklų pūdytuvuose naudojamas baltas skystis, natrio sulfido (Na2S) ir natrio hidroksido (NaOH) tirpalas medienos drožlių delignifikavimui esant 150-180 laipsnių ir 8{7}}10 barų. 2 klasės titanas naudojamas šildymo ritėse ir skysčių ištraukimo ekranuose dėl atsparumo šarmams ir sulfidams. Tačiau chloro jonai į baltąjį tirpalą patenka iš įvairių šaltinių, įskaitant chloridų likučius paruoštame vandenyje, chloro turinčias balinimo chemines medžiagas, grąžinamas į regeneravimo kilpas, ir chlorido junginius pačioje medienoje. 2 klasės titanas yra jautrus įtempių korozijos įtrūkimams (SCC) šarminiuose tirpaluose, kai temperatūra viršija ribinį chlorido kiekį. SCC sukelia trapius transgranulinius įtrūkimus, kurie gali greitai perforuoti vamzdžius su nedideliu sienelių plonėjimu, priešingai nei duobė ar vienoda korozija, kuri pastebima naudojant žemesnės temperatūros chloridą. Šiame straipsnyje, remiantis laboratoriniais tyrimais ir gamykloje įgyta patirtimi, nustatytas didžiausias leistinas chlorido kiekis 2 laipsnio titano baltajame tirpale 170 laipsnių, kad būtų išvengta SCC.

SCC mechanizmas kaustinės{0}}chlorido terpėje
Titanium Grade 2 turi gerą atsparumą korozijai gryniems šarminiams tirpalams (NaOH, KOH) iki 200 laipsnių, o korozijos greitis mažesnis nei 0,01 mm per metus. Na 2 S - Jokio reikšmingo korozijos padidėjimo nėra. Tačiau šarmo, chlorido ir aukštos temperatūros poveikis suteikia tam tikrą lūžimo mechanizmą. Chlorido jonai patenka į pasyviąją TiO₂ dangą tempimo įtempių vietose (suvirinimo siūlėse, vamzdžių vingiuose, valcuotų vamzdžių galuose). Kai plėvelė suyra, vietinė kaustinės medžiagos koncentracija plyšyje padidina pH iki 13, kai titanas yra linkęs į transgranulinį įtrūkimą. Plyšys plinta titano grotelėje išilgai slydimo plokštumų su nedideliu korozijos produktu arba sienelės plonėjimu.

SCC kontroliuojantys veiksniai yra aukštesnė nei 150 laipsnių temperatūra, pH virš 12, chlorido koncentracija viršija tam tikrą slenkstį ir tempimo įtempis (liekamasis arba taikomas), viršijantis maždaug 50 % takumo ribos. Baltajame skystyje paprastai yra 15-20% NaOH, o pH esant 170 laipsnių yra 13-14. Daugumos 2 laipsnio šildytuvo vamzdžių liekamieji tempimo įtempiai nuo gamybos (vamzdžių lenkimo, suvirinimo, plėtimo į vamzdžių lakštus) yra 100–200 MPa – gerokai viršija 50 % našumo ribą (2 laipsnio takumo riba 170 laipsnių kampu yra apie 200 MPa; 50 MPa).

Chlorido slenksčio nustatymas
Kiekybiniai slenksčio duomenys gauti iš kontroliuojamo SCC bandymo, naudojant U-lenktų 2 laipsnio titano bandinius (ASTM G30), paveiktus baltojo tirpalo modeliniu tirpalu (15 % NaOH + 5 % Na2S) 170 laipsnių temperatūroje su įvairiais chlorido priedais. Mėginiai buvo tikrinami, ar nėra įtrūkimų, kas 100–1000 valandų.

Kai chlorido koncentracija < 50 ppm, po 1000 valandų įtrūkimų neaptikta. Mėginiai buvo plastiški ir mikroskopinio tyrimo metu paviršiuje nepastebėta jokių įtrūkimų.

Nedidelis paviršiaus įtrūkimas esant 50-100 ppm chlorido koncentracijai po 500-800 valandų. Įtrūkimai buvo negilūs (20–50 μm gylio) ir per 1000 valandų neplito per 1,5 mm bandinio storį.

Krekingas prasidėjo 200–400 val., kai chlorido koncentracija yra 100–200 ppm. Įtrūkimų gylis po 1000 valandų (100-300 mikronų arba 10-20% sienelės storio).

Įtrūkimai prasidėjo per 50-150 valandų, kai chlorido koncentracija 200-500 ppm. Gilūs įtrūkimai (500-1000 µm po 500 h) greitai išplito. Per 700–900 valandų keli egzemplioriai visiškai sugedo.

Skilimas prasidėjo maždaug po 20-50 val., kai chlorido koncentracija viršija 500 ppm. Suskilę mėginiai per 200-400 valandų.

Remiantis šiais duomenimis, didžiausias 2 laipsnio titano chlorido kiekis baltajame tirpale 170 laipsnių temperatūroje be SCC rizikos yra 100 ppm. Siūloma konservatyvi projektinė 50 ppm riba, kad būtų suteikta veiksmų laisvė proceso sutrikimams ir vietiniam koncentracijos poveikiui.

Malūnų ir gedimų analizės patirtis
Lauko patvirtinimas buvo atliktas apklausus 15 popieriaus gamyklų, kuriose baltojo skysčio viryklėse (veikiančiose 170 laipsnių) buvo naudojamos 2 laipsnio titano šildymo ritės. Malūnai, kuriuose baltojo tirpalo chlorido kiekis buvo mažesnis nei 50 ppm, gyvavo 8–12 metų be SCC problemų. Malūnai, kurių chlorido kiekis yra 50–100 ppm, pranešė apie 5–8 gyvavimo metus, o po 4–6 metų suvirinimo siūlėse ir posūkiuose buvo pastebėti SCC įtrūkimai. Malūnai, kurių chlorido padidėjimas viršijo 200 ppm (dažniausiai dėl atsigavimo ciklo sutrikimų), per 6–18 mėnesių po sutrikimo patyrė katastrofiškų SCC gedimų. Pažeistų vamzdžių analizė atskleidė, kad transgranuliniai įtrūkimai atsirado ties suvirinimo pirštais ir vamzdžio lenkimo vidiniame spinduliu, t. y. regionuose, kuriuose yra didžiausias liekamasis tempimo įtempis.

Padidėjusio chlorido kiekio mažinimo strategijos
Jei baltojo spirito chlorido negalima išlaikyti žemiau 100 ppm, SCC riziką sumažina šios priemonės:

Įtempių mažinimo atkaitinimas: liekamieji įtempiai sumažėja 50-70%, chlorido slenkstis padidinamas 2-3 kartus. Terminis apdorojimas po suvirinimo ir lenkimo 540-650 laipsnių kampu 1-2 valandas.

Srautas arba paviršiaus valcavimas: liekamasis gniuždymo įtempis vamzdžio paviršiuje (apvalant šratais arba šlifuojant voleliu) neleidžia susidaryti įtrūkimams net esant 300–500 ppm chlorido lygiui.

Atnaujinkite į 7 arba 12 laipsnio 7 laipsnį (Ti-0,15Pd): padidina chlorido SCC slenkstį iki maždaug 500 ppm esant 170 laipsnių . 12 klasė (Ti-0,3Mo-0,8Ni) padidina slenkstį iki maždaug 300 ppm.

Darbinės temperatūros mažinimas: sumažinus viryklės temperatūrą nuo 170 laipsnių iki 160 laipsnių, chlorido slenkstis padidės 2–3 kartus. Pakėlus iki 150 laipsnių, slenkstis padidėja 5-10 kartų.

Baltojo skysčio šildymo ritės - Taikymo matrica
Baltojo alkoholio chlorido koncentracijos darbinė temperatūra Rekomenduojama titano klasės streso mažinimas? Numatomas tarnavimo laikas<50 ppm 170°C Grade 2 No 8-12 years 50-100 ppm 170°C Grade 2 Yes (post-weld) 5-8 years 100-200 ppm 170°C Grade 2 with stress relief + shot peening3-5 years required 100-200 ppm 170 °C Grade 7 (no stress relief)Not required 6-10 years 200-500 ppm 170°C Grade 7, Stress relievedRecommended 5-7 years 200-500 ppm 170°C Grade 12 Not necessary 4-6 years >500 ppm 170 laipsnių 7 laipsnis nepriimtinas; naudokite Hastelloy C-276 N/A Naudokite nikelio lydinį
Praktiniai patarimai popieriaus gamykloms
Popieriaus gamyklos kaitinimo katiluose, kaitinamuose baltą skystį 170 laipsnių temperatūroje, didžiausia chlorido koncentracija 2 laipsnio titanui be įtempių korozijos įtrūkimų yra 100 ppm; Ilgalaikiam patvarumui rekomenduojama naudoti 50 ppm. Kas savaitę jonų chromatografija arba tam tikru jonų elektrodu. Chloridas Korekcinis veiksmas, jei chlorido yra daugiau nei 100 ppm: pagerinkite paruošto vandens kokybę (atvirkštinis osmosas arba demineralizacija), nustatykite ir pašalinkite chlorido užterštumą išgaunant chemines medžiagas arba padidinkite išpūtimą iš baltojo skysčio sistemos. Nurodykite 7 klasės titano ritinius su įtempių mažinimo atkaitinimu gamykloms, kurios negali patikimai išlaikyti chlorido koncentracijos žemiau 100 ppm. 7 laipsnis padidina slenkstį iki 500 ppm ir 2-3 kartus padidina SCC atsparumą. Pirkdami 2 laipsnio ritinius, skirtus baltojo tirpalo aptarnavimui, visada paprašykite sumažinti įtampą po suvirinimo (540 laipsnių 1 valandą argono atmosferoje), nepaisant chloro lygio, su kuriuo tikitės susidurti. Tai pagerins gyvenimą, net jei chlorido kiekis yra mažas. Papildomos 7 klasės sąnaudos yra pateisinamos už naujus kaitinimo įrenginius arba pakaitinius gyvatukus, kuriuose negalima užtikrinti chlorido kontrolės. Esamoms 2 laipsnio ritėms kas mėnesį atlikite ultragarsinį suvirinimo zonų ir vamzdžių vingių tyrimą, kad aptiktumėte SCC prieš perforaciją. 100-200 ppm 200–400 valandų Įtrūkimų atsiradimas Kasmėnesinis patikrinimas (720 valandų) Įtrūkimų aptikimas prieš plitimą per sieną