Kaip titano apvalkalo šildytuvo vamzdžio galų sandarinimo metodas (priešinis suvirinimas ir lazerinis suvirinimas) pakeičia įtempių korozijos įtrūkimų inkubacijos laiką verdant 40 % NaOH?

Dėl kaustinės įtrūkimų gali atsirasti įtempių korozijos įtrūkimų (SCC) titano šildytuvuose, verdant 40% natrio hidroksido (NaOH) maždaug 125 laipsnių temperatūroje. Vamzdžio galo sandariklis, kuriame varžos viela patenka į apvalkalą, yra reikšminga didelio liekamojo įtempio vieta. Tradicinis titano apvalkalų sandarinimo būdas yra atsparus suvirinimas anglies elektrodu, kuris sukuria plačią šilumos -paveiktą zoną (HAZ) su dideliu likutiniu tempimo įtempimu. Koncentruotas spindulys suvirinant lazeriu sukuria labai siaurą HAZ, sumažina liekamąjį įtempį ir mažą taršą. SCC inkubavimo laikas (laikas iki įtrūkimo) yra 3–5 kartus ilgesnis lazeriu suvirintų sandariklių, palyginti su atsparumu suvirintų sandariklių.

SCC inkubavimo mechanizmas suvirintuose sandarikliuose šarminiame tirpale

SCC verdančiame 40% NaOH reikalauja trijų sąlygų: didelio tempimo įtempio, jautrios mikrostruktūros ir ėsdinančios aplinkos. Atsparinio suvirinimo liekamieji įtempiai yra didesni (150–250 MPa) nei lazerinio suvirinimo (50–100 MPa). Atsparinis suvirinimas taip pat turi didesnį HAZ su daugiau grūdelių ribos defektų ir užteršimo geležimi iš anglies elektrodų, kurie naudojami kaip SCC inicijavimo vietos. Lazerinis suvirinimas sukuria švarų, siaurą HAZ, turintį mažą liekamąjį įtempį ir be užteršimo iš elektrodo, todėl atitolinamas įtrūkimų atsiradimas. Įsijungus, įtrūkimai plinta transgranuliniu būdu per suvirinimo vietą.

Kiekybinis SCC inkubavimo laikas įvairiems suvirinimo procesams

2 laipsnio titano vamzdžių galų sandariklių SCC inkubacijos periodai įvairioms suvirinimo ir po{0}}apdorojimo aplinkybėms buvo nustatyti kontroliuojamais bandymais verdant 40 % NaOH 125 laipsnių temperatūroje ir atmosferos slėgyje. SCC inkubacinis laikotarpis suvirintoje būsenoje be papildomo apdorojimo{6}} yra 800–1 500 valandų suvirinant lazeriu. Po 500–1000 valandų prasidės įtrūkimai ties suvirinimo pirštu, todėl tai priimtina nepertraukiamai eksploatuojant 3–6 mėnesius. Rekomenduojamas metodas yra suvirinimas lazeriu, po kurio 30 minučių pašalinamas įtempis 540 laipsnių kampu argono aplinkoje. Inkubacijos laikas pailginamas iki 2 000{26}}3 500 valandų, per 2 000 valandų nepastebėta jokių įtrūkimų. Suvirintoje įprastoje būsenoje atsparinio suvirinimo inkubacinis laikotarpis yra vos 200–400 valandų, o įtrūkimai prasideda nuo kontakto su elektrodais vietų, o tai netinka nuolatiniam aptarnavimui. Atspariam suvirinimui ir vėlesniam įtempių mažinimui inkubacijos laikas padidinamas iki 500–800 valandų, o tai yra geriau, bet vis tiek mažiau nei suvirinant lazeriu. Atliekant pasipriešinimo suvirinimą su įtempių mažinimu ir ėsdymu, inkubacijos trukmė pailgėja iki 600-1000 valandų. Marinavimas pašalina paviršiaus geležies užterštumą.

NaOH koncentracijos ir temperatūros įtaka inkubacijos laiko santykiams

The ratio of incubation durations between laser welding and resistance welding remains essentially stable over caustic environments. The laser-welded seals exhibit an incubation period of >5,000 hours at 30% NaOH and 115°C, while the resistance-welded seals display 1,000-2,000 hours, giving a life ratio of >3. Suvirinimas lazeriu: 800–1 500 valandų Suvirinimas su pasipriešinimu: 200–400 valandų Santykis: 4 40% NaOH, 125 laipsniai Suvirinimas lazeriu, esant 50% NaOH, 140 laipsnių C, suteikia 300-600 valandų. Varinis suvirinimas duoda 80-150 valandų, taip pat santykis 4. Suvirinant lazeriu esant 60% NaOH ir 155 laipsnių, atsparus suvirinimas duoda 30-60 val., suvirinimas lazeriu 100-250 val., vėlgi santykis 4:1. Santykis yra labai stabilus, o suvirinimas lazeriu iš esmės padidina SCC atsparumą, neatsižvelgiant į kaustinio poveikio stiprumą.

Vamzdžio galų sandarinimo procesų, skirtų šarminiam aptarnavimui, pasirinkimo vadovas

Žemiau esančioje lentelėje parodytas rekomenduojamas titano apvalkalo šildytuvų vamzdžio galo sandarinimo būdas, kai naudojamas verdantis natrio hidroksidas, atsižvelgiant į pageidaujamą tarnavimo laiką ir šarminę koncentraciją.

Pageidaujamas tarnavimo laikas NaOH koncentracija (%) Rekomenduojamas sandarinimo metodasPost
1–2 metai 40 Lazerinis suvirinimas Įtempių mažinimas 2000–3500
6–12 mėn. 40 Suvirinimas lazeriu Nėra 800–1500
3-6 mėnesiai 40 Atsparinis suvirinimas Įtempių mažinimas + ėsdinimas 600-1000
<3 months 40 Resistance welding Nil 200-400
Inžinerija daugiau nei suvirinimo metodo pasirinkimas

Titano klasė turi įtakos SCC atsparumui nepriklausomai nuo suvirinimo procedūros. 7 laipsnio (paladžio -stabilizuotas) abiejų suvirinimo procesų inkubacinis laikotarpis yra 3-5 kartus ilgesnis nei 2 laipsnio, nes grūdelių ribose yra prisodrintas paladis. Sienelės storis netrukdo SCC atsirasti, bet sulėtina jo augimą. 2,0-mm siena su SCC įtrūkimais gali trukti 2–3 kartus ilgiau prieš perforuojant nei 1,2 mm siena. Vamzdžio galo forma yra svarbi, įtempių koncentraciją sumažina sklandus perėjimas nuo sandariklio prie vamzdžio. Lazerinis suvirinimas sukuria vienodesnį suvirinimo profilį su mažesniu įpjovimu. Inkubacijos trukmę labai padidina atkaitinimas po suvirinimo įtempių mažinimo 540 laipsnių kampu 30 min., o tai abiem procedūroms sumažina liekamąjį įtempį 60-80%.

Gerai informuotas specifikacijų teikimas

Visi vamzdžių galų sandarikliai turi būti suvirinti lazeriu. Titano apvalkalo šildytuvas skirtas 40% NaOH virimui 125 laipsnių temperatūroje. Po suvirinimo įtempių pašalinimas 540 laipsnių kampu 30 minučių argono atmosferoje, po to 5 minutes ėsdinimas 20 % azoto rūgštyje + 3 % vandenilio fluorido rūgštimi, kad būtų pašalintas bet koks paviršiaus užterštumas. Jei lazerinis suvirinimas nepasiekiamas, nustatykite atsparųjį suvirinimą su įtempių mažinimu ir ėsdymu, bet sutrumpinkite tarnavimo laiką. Atmeskite bet kokią suvirinimo siūlę su akivaizdžiais teršalais, purslais ar įpjovomis. Eksploatacijos metu periodiškai tikrinkite vamzdžių galų sandariklius naudodami dažų skvarbą. Jei aptinkate įtrūkimų, nedelsdami išjunkite šildytuvą. Inžinierius naudojo lazerinį suvirinimą, o ne atsparųjį suvirinimą ir taip padidino SCC inkubacinį laikotarpį 4 kartus, suteikdamas galimybę pastoviai veikti verdant 40% natrio hidroksido.