Koks yra didžiausias saugus dalinis deguonies slėgis (atm) azoto antklodėje virš titano panardinamojo šildytuvo, veikiančio 300 laipsnių kampu eutektinėje druskos vonioje, kad būtų išvengta pagreitinto alfa{1}}atvejo augimo?

Titano panardinamieji šildytuvai yra apsaugoti nuo oksidacijos azoto antklode eutektinės druskos vonioje 300 laipsnių temperatūroje. Tačiau jei deguonies yra azoto sluoksnyje, deguonis gali prasiskverbti į titano paviršių ir sudaryti deguonimi prisodrintą alfa{2} apvalkalo sluoksnį. Šis trapus sluoksnis sumažina nuovargio tarnavimo laiką ir lankstumą. Alfa{5}atvejo augimo greitis yra parabolinis, o gylis yra proporcingas laiko kvadratinei šaknis padauginus iš dalinio deguonies slėgio. Tai didžiausias dalinis deguonies slėgis, kurį galima saugiai naudoti, kad būtų išvengta pagreitinto alfa-atvejo augimo (ty mažiau nei 10 m alfa{11}}atvejo po 10 000 darbo valandų). Virš šio lygio alfa{15}}atvejo augimo greitis sparčiai didėja, sukeldamas trapumą ir ankstyvą nesėkmę.

Alfa{0}}dėklo formavimosi deguonimi 300 laipsnių kampu mechanizmas

300 laipsnių temperatūroje deguonis intersticiškai difunduoja titano gardelėje, stabilizuodamas alfa fazę. Alfa-dėklo sluoksnis yra kietesnis, paprastai 300–500 HV, palyginti su netauriųjų metalų 180–220 HV, ir iš esmės nėra plastiškas. Alfa-atvejo augimas pateikiamas pagal lygtį d^2=k_p * t, kur d yra alfa-atvejo gylis, k_p yra parabolinio greičio konstanta, o t yra trukmė. Greičio konstanta kp yra proporcinga deguonies daliniam slėgiui iki 0,5 laipsnio. Esant daliniam deguonies slėgiui, mažesniam už kritinę vertę, alfa{16}}atvejo augimo greitis praktiškai neveikia. Virš šio lygio augimo greitis yra didelis ir gali sukelti plonasienių šildymo vamzdžių trapumą per kelis mėnesius.

Kiekybinis alfa{0}}atvejo augimas, palyginti su daliniu deguonies slėgiu 300 laipsnių kampu

Kontroliuojami bandymai su azoto -deguonies deriniais 300 laipsnių temperatūroje 10 000 valandų nustatė 2 laipsnio Ti- alfa-atvejo augimo gylį. Esant 0,0001 atm (0,01 %) daliniam deguonies slėgiui, alfa{9}atvejis neturi įtakos tik mechaniniam gyliui, todėl 5 µm. savybes. Gylis yra 5–10 µm esant 0,0005 atm (0,05 % deguonies), o tai yra priimtina daugeliui programų su saugos riba. Esant kritinei 0,001 atm (0,1 % deguonies) ribai, alfa{20}}dėklo gylis yra 8-15 {micro}m po 10 000 valandų, o tai yra didžiausia leistina riba. Esant 0,002 atm (0,2 % deguonies) gylis padidinamas iki 15–25 µm ir pastebimas išmatuojamas plastiškumo praradimas. Esant 0,005 atm (0,5 % deguonies), gylis yra 25–40 µm ir pastebimas didelis trapumas, esant 0,01 atm (1 % deguonies), alfa korpuso gylis yra 60 µm, kai šiluminio ciklo metu susidaro įtrūkimai. Esant 0,1 atm (10 % deguonies, būdingas orui), gylis yra didesnis nei 100 µm po 10 000 valandų ir labai trapumas.

Temperatūros ir poveikio trukmės poveikis deguonies tolerancijai

Saugus dalinis deguonies slėgis staigiai mažėja esant temperatūros . 8-15 µm alfa-dėklo gyliui po 10 000 valandų esant 300 laipsnių ir 0,001 atm O2. Esant 350 laipsnių ir tam pačiam 0,001 atm O2 slėgiui, gylis padidėja iki 20–35 µm, o tai viršija leistiną ribą. Esant 300 C temperatūrai ir 0,002 atm O 2 gylis yra 15-25 um , vėlgi už ribą. Deguonies tolerancija yra didesnė esant žemesnei temperatūrai, kai 10 000 h gylis yra tik 5–10 µm, esant 250 laipsnių temperatūrai ir 0,005 atm O2. Didesnis deguonies lygis gali būti priimtinas, kai ekspozicijos laikas yra trumpesnis nei 10 000 valandų. Didžiausias saugus deguonies dalinis slėgis 1000 valandų ekspozicijos metu 300 laipsnių kampu pakyla iki 0,005 atm (0,5 % deguonies), kai alfa korpuso gylis yra 5–10 μm.

Azoto antklodės Deguonies dalinio slėgio valdymo vadovas

Toliau pateiktoje lentelėje pateiktos rekomendacijos dėl didžiausio leistino dalinio deguonies slėgio azoto antklodėse virš titano panardinamųjų šildytuvų eutektinėse druskos voniose 300 laipsnių kampu, atsižvelgiant į būtiną tarnavimo laiką ir leistiną alfa{1}}dėklo gylį.

Norimas tarnavimo laikas (valandomis) Didžiausias leistinas alfa{0}}dėklo gylis (µm) Maksimalus saugaus deguonies dalinis slėgis (atm) Ekvivalentinė deguonies koncentracija (%) Rekomenduojamas azoto grynumas 5, 000 10 0.002 0.2% 99,8% 10,000 10 0.001 0.1% 2} 9,000 10 0.001 0.1% 2 99,95% 50,000 20 0.0002 0.02% 99,98% 100,000 25 0.0001 0.01% 99,99%
Inžinerija, skirta ne tik daliniam deguonies slėgiui kontroliuoti

Titano klasė turi įtakos alfa{0}}dėklo gamybos kinetikai. 7 laipsnis elgiasi panašiai kaip 2 klasė alfa-atveju esant tam pačiam deguonies daliniam slėgiui, nes paladis reikšmingai nekeičia deguonies difuzijos. Sienelės storis suteikia medžiagų nuolaidą. Pavyzdžiui, 2,0 mm siena, kurios alfa-korpuso gylis yra 20 µm, turi 1,98 mm kaliąją šerdį, kuri yra priimtina, tačiau 1,0 mm sienoje su tuo pačiu alfa{12}}dėklu yra tik 0,98 mm kaliosios šerdies, kuri gali būti ribinė. Nepertraukiamas azoto antklodės stebėjimas turi būti palaikomas naudojant deguonies analizatorių, nustatytą taip, kad aliarmas būtų esant 0,05 % deguonies (0,0005 atm), kad būtų užtikrinta mažesnė nei 0,1 % ribinė sauga. Druskos vonios chemija taip pat gali turėti įtakos alfa{19}}atvejų augimui; chlorido priemaišos druskoje padidina deguonies pernešimo greitį.

Informuota specifikacija.

Titano panardinamojo šildytuvo 300 ° C temperatūroje eutektinės druskos vonioje su azoto antklode nurodykite maksimalų deguonies dalinį slėgį 0,001 atm (0,1 proc. deguonies) 10 000 valandų eksploatavimo laikui. Deguonies stebėjimas azoto antklodėje turi būti nuolatinis su aliarmu, kai deguonis yra 0,05 %, ir užraktu, kad išjungtų šildytuvą, jei deguonies kiekis didesnis nei 0,2 %. Nurodykite 99,9 % minimalaus grynumo azotą, rasos tašką žemiau -60 laipsnių, kad užtikrintumėte sausumą. Nurodykite 99,95% azoto (0,05%O₂), kad eksploatavimo laikas būtų ilgesnis nei 20 000 valandų, arba įdiekite deguonies surinkimo sistemą. Pradedant eksploatuoti, svarbu patikrinti deguonies lygį šildytuvo paviršiuje, ne tik prie dujų tiekimo angos, nes oras gali patekti per sandariklius. Kad būtų išvengta pagreitinto alfa korpuso augimo ir titano šildytuvų trapumo naudojant aukštos temperatūros druskos vonias, inžinierius kontroliuoja, kad deguonies dalinis slėgis būtų mažesnis nei 0,001 atm.