Kaip intermetalinio Ti₂Fe dalelių dydžio pasiskirstymas 2 laipsnio titano šildytuvo vamzdyje koreliuoja su duobių tankiu karštame aliuminio sulfato tirpale 80 laipsnių kampu?

In the Grade 2 titanium, iron is present as an impurity up to 0.20–0.30 wt% and forms intermetallic Ti2Fe particles. These particles are cathodic against the surrounding alpha-titanium matrix. In hot aluminum sulfate (Al2(SO4)3) solution at 80°C-commonly used in water treatment and paper manufacturing-the cathodic Ti2Fe particles form galvanic cells. These galvanic cells initiate pitting at the particle-matrix interface. The size distribution of these particles (number per unit area, average and maximum diameter) is closely correlated to the pitting density. greater pit densities are achieved by larger particles (>5 µm) and greater particle densities (>500 dalelių/mm²). Mažesnės dalelės < 2 µm ir mažesnis tankis < 200 dalelių / mm2 rodo daug mažesnį jautrumą įdubimams, todėl šildytuvo tarnavimo laikas yra nuspėjamas.

Aliuminio sulfato Ti2Fe-sukeltas įdubimų mechanizmas

Galvaninės srovės tankis Ti2Fe dalelei dalelės krašte yra 10-100 μA/cm2, to pakanka, kad ištirptų gretima titano matrica. Karštas aliuminio sulfatas 80 laipsnių temperatūroje suteikia nežymiai stabilią pasyvią plėvelę. Užvedus duobę, didelė sulfato koncentracija ir aukšta temperatūra prisideda prie duobės išsiplėtimo. Duobės tankis turi galios dėsnio ryšį su dalelių tankiu: duobės tankis ≈ 0,1 (dalelių tankis) 0,7. Todėl svarbu valdyti Ti$_2$Fe dalelių pasiskirstymą, pasirenkant tinkamą medžiagą ir terminį apdorojimą, kad būtų galima numatyti ir sumažinti aliuminio sulfato įdubimą. didesnės dalelės lemia didesnes galvanines poras ir pagreitina duobės pradžią.

Įdubimų tankio ir dalelių kiekybinė koreliacija

Kontrolinis metalografinis tyrimas ir 10 % Al 2(SO 4 ) 3 korozijos bandymas 80 laipsnių temperatūroje 500 valandų atskleidė tokias 2 laipsnio titano vamzdžių koreliacijas. Mėginiai su Ti 2 Fe dalelių tankiu<100 particles per mm 2 and average particle size <2 µm show pitting densities of 5-20 pits per cm 2 with maximum pit depths of 20-50 µm. This is a good performance for 5 years or longer with 1.5 mm wall thickness. Particle density of 100 to 300 particles/mm2 and average size of 2 to 4 μm produces pitting density of 30 to 80 pits/cm2 and pit depths of 50 to 120 μm, which is marginal for 2 to 3 years of service. 300–600 particles per square millimeter with a size of 3–5 µm result in a pitting density of 100–250 pits per square centimeter and depths of 100–200 µm, which are considered a high pitting risk. But any density above 600 particles per square millimeter with particle sizes larger than 5 µm leads to a pitting density bigger than 300 pits per square centimeter and depths bigger than 200 µm, which is not acceptable for any long term service.

Geležies kiekio ir terminio apdorojimo įtaka dalelių pasiskirstymui

Ti2Fe dalelių pasiskirstymą kontroliuoja geležies koncentracija ir terminio apdorojimo istorija. 1 klasės titanas, atkaitintas tirpalu (700 laipsnių, gesinimas vandeniu), su 0,05–0,08 masės % geležies, jo dalelių tankis yra mažesnis nei 50 dalelių/mm2, o dalelių dydis mažesnis nei 1 µm. 2 laipsnio su 0,12 masės % geležies malūno -atkaitintoje būsenoje (700 laipsnių, vėsus oras) yra 80–150 dalelių mm2 tankis ir 1–2 µm dydis. Įprastos 2 klasės su 0,20 masės % geležies malūno -atkaitinimo sąlygomis tankis yra 200-400 dalelių/mm2, o dydis 2-4 mm. 2 klasės geležies kiekis (0,25 masės %) ištemptoje būsenoje pasiekia 400–700 dalelių/mm2 tankį ir 3–6 μm dydį. Beta atkaitinimas (lėtas aušinimas nuo virš 900 laipsnių), nepaisant sumažėjusio tankio, sukuria reikšmingas 5–10 µm stambių dalelių įdubimo vietas.

Tinkamas aliuminio sulfato dalelių paskirstymas

Toliau pateiktoje lentelėje nurodyti didžiausi leistini Ti2Fe dalelių parametrai 2 laipsnio titano vamzdžiams 10% aliuminio sulfate esant 80 laipsnių norimam eksploatavimo laikui ir didžiausiam priimtinam duobės gyliui.

Norimas tarnavimo laikas (metai) Maks. duobės gylis (mm) Maks. Ti2Fe dalelių tankis (dalelių/mm2) Maksimalus vidutinis dalelių dydis (µm) Terminio apdorojimo rekomendacija
5 0.15 <150 <2 Solution annealed (700°C, water quench)
5 0.30 150-250 2-3 Atkaitintas malūnu (700 laipsnių C, aušinamas oru)
3 0.30 250–400 3–4 Malūninis atkaitintas + marinuotas 2 0.50 400–600 4–5 Kaip-ištrauktas (nerekomenduojama)<1 >0.50 >600 >5 Netinka 2 laipsnio inžinerijai be dalelių pasiskirstymo kontrolės

Galima pasirinkti titano rūšį, kad būtų visiškai pašalintos Ti2Fe dalelės. Atkaitintos tirpalo būsenos, kurioje geležies kiekis yra mažesnis nei 0,08 masės %, 1 laipsnio atveju, yra mažiausias duobėjimo tankis. 7 laipsnio (paladžio -stabilizuotas) geležies kiekiu galima palyginti su 2 laipsniu, tačiau galvaninis elgesys yra pakeistas, todėl ta pati dalelių dispersija sumažina duobių tankį 50–70 %. 12 klasėje yra molibdeno ir nikelio, kurie sukuria skirtingus intermetalinius elementus, kurie yra mažiau katodiniai nei Ti 2 Fe. Sienelės storis leidžia pasiekti duobės įsiskverbimo toleranciją{15}} mm storio esant vidutinio dydžio duobėms (80 duobių/cm^2, 100 µm gylio) gali tarnauti 5–8 metus, 1,2 mm storio sugenda anksčiau. Paviršiaus apdaila turi įtakos duobės pradžiai. Elektropoliruojant pašalinamas paviršinis sluoksnis, praturtintas Ti2Fe dalelėmis, sumažinant efektyvų dalelių tankį.

Informuota specifikacija

Jei naudojate 2 laipsnio titano šildytuvą karštame aliuminio sulfato tirpale 80 laipsnių temperatūroje, nurodykite maksimalią 0,15 masės % geležies koncentraciją ir tirpalo atkaitinimo būklę (700 laipsnių ± 10 laipsnių, gesinimas vandeniu). Įprasto mėginio metalografinis patikrinimas 500 kartų padidinus. Sertifikatas, kad Ti₂Fe dalelių tankis yra mažesnis nei 250 dalelių kvadratiniame milimetre ir kad nė viena dalelė nėra didesnė nei 5 mikronai. Esminėms reikmėms, kur negalima leisti įdubimų, naudokite 1 klasės titaną arba 7 klasės titaną. Atvykimo apžiūra. Greitas įdubimo testas. Panardinkite mėginio kuponą į 10 % Al2(SO4)3 80 laipsnių temperatūroje 168 valandoms ir ištirkite padidinus 50 kartų. Partiją atmesti, jei duobės tankis viršija 50 duobių kvadratiniame centimetre. Inžinierius kontroliuoja Ti 2 Fe dalelių dydžio pasiskirstymą kaip kokybės parametrą, kad sumažintų duobių tankį ir užtikrintų numatomą šildytuvo tarnavimo laiką naudojant karštą aliuminio sulfatą.