Kodėl titano apvalkalo šildytuvas su po-suvirinimo terminiu apdorojimu ore 600 laipsnių kampu pasižymi keturis kartus didesniu plyšių korozijos laipsniu 5 % oksalo rūgštyje 80 laipsnių kampu, palyginti su suvirintu vamzdžiu?

Titano apvalkalo šildytuvų PWHT paprastai atliekamas 540–650 laipsnių kampu, siekiant sumažinti suvirinimo sukeltą likutinę įtempimą. Ant titano paviršiaus 600 laipsnių ore susidaro storos, daugiasluoksnės oksido apnašos. Šią skalę sudaro TiO2, Ti2O3 ir TiO, o po jomis labai praturtintas deguonis, todėl susidaro alfa{9}dėklo sluoksnis. Ši oksido skalė ir alfa{11}}atvejis yra chemiškai nestabilūs 5 % oksalo rūgštyje (H2C2O4) 80 laipsnių temperatūroje. Žvynas lūžta ir nulūžta keliais įtrūkimais. Oksalo rūgštis prasiskverbia į šiuos plyšius, sutelkdama priešiškas rūšis ir padidindama vietinės korozijos greitį. Suvirintas vamzdis marinuoto arba elektropoliruoto paviršiaus be PWHT oksido turi pasyvią plėvelę, kuri yra plona, ​​tanki ir atspari plyšių atsiradimui. Dėl to 4 kartus padidėja plyšių korozijos greitis oro-PWHT vamzdeliuose, palyginti su{21}}suvirintais vamzdžiais.

PWHT{0}}sukeltas plyšių korozijos pagreitis mechanizmas

Titanas yra veikiamas parabolinės oksidacijos ore 600 laipsnių kampu 2-5 µm skalėje. Deguonis ištirpsta metale ir sudaro 50–150 µm gylio alfa{8}}paviršinį sluoksnį. Šis sluoksnis yra trapus ir jo šiluminio plėtimosi koeficientas skiriasi nuo netauriųjų metalų koeficiento. Kur svarstyklėse atsiranda atvėsusių mikro{10}}įtrūkimų. Svarstyklės netolygiai ištirpsta oksalo rūgštyje ir atskleidžia alfa{13}}atvejį. Alfa{15}}dėklas yra anodinis pagrindinio metalo atžvilgiu, o galvaniniai elementai yra nustatyti. Įtrūkusios skalės ir atviras alfa{18}}dėklas yra natūralūs įtrūkimai ir padidina atakos greitį 3–5 kartus, palyginti su švariu suvirintu paviršiumi. Plyšinė korozija pirmiausia auga alfa korpuso ir netauriojo metalo sąlytyje.

Kiekybinis plyšių korozijos greitis skirtingomis terminio apdorojimo po suvirinimo sąlygomis.

Kontroliuojami bandymai su 5 % oksalo rūgštimi 80 laipsnių temperatūroje 500 valandų buvo naudojami 2 laipsnio titano plyšinės korozijos greičiui nustatyti keliomis po-suvirinimo aplinkybėmis. Plyšinės korozijos greitis ties suvirinimo pirštais buvo 0,08–0,15 mm per metus, kai suvirintas, marinuotas vamzdis be PWHT ir švarus paviršius su nedideliu poveikiu. Vamzdžiui, kuriam buvo suteiktas PWHT 540 laipsnių ore, dėl kurio susidarė lengvas šiaudų oksidas, greitis buvo 0,20–0,35 mm per metus. Tai buvo dvigubai didesnis už suvirintą{14}būklę, o skalė dalinai išsibarsčiusi. Vamzdis su PWHT 600 laipsnių ore ir mėlynu arba purpuriniu oksidu pasižymi 0,35–0,65 mm per metus greičiu, keturis kartus didesnis nei suvirintas pradinis lygis, o apnašos smarkiai įtrūksta ir įtrūksta. Vamzdis su PWHT 650 laipsnių ore, sudarydamas pilką arba baltą oksidą, yra 0,60–1,20 mm per metus, aštuonis kartus didesnis, su dideliu pleiskanojimu ir skilimu. Priešingai, vamzdis su PWHT 600 laipsnių argono inertinėje atmosferoje nerodo reikšmingo oksido ir jo greitis yra tik 0,06–0,12 mm per metus be pagreičio.

Oksalo rūgšties koncentracijos ir temperatūros įtaka pagreičio faktoriams

Pagreičio faktorius iš oro{0}}PWHT yra maždaug pastovus esant įvairioms oksalo rūgšties koncentracijoms ir temperatūroms. As-suvirinimo greitis 5 % oksalo rūgštyje 60 laipsnių temperatūroje yra 0,05–0,10 mm/metus, o 600 laipsnių oro -PWHT greitis yra 0,20–0,40 mm/metus, pagreičio koeficientas 4. As-suvirinimo greitis esant 5 % .0.0.08 oksalo rūgšties mm/metus, o oro-PWHT rodiklis yra 0,35–0,65 mm/metus, tai vėlgi 4 kartus. As-suvirinimo greitis yra 0,15–0,25 mm per metus, o oro-PWHT greitis yra 0,60–1,00 mm per metus, esant 10% oksalo rūgšties ir 80 laipsnių, vis tiek koeficientas 4. As-suvirinimo greitis yra 0,20{0,20 mm per metus, o oro greitis yra 3,5 P3. 0,80-1,50 mm per metus esant 5% oksalo rūgščiai, 100 laipsnių virimo sąlygomis, esant 4 × pagreičiui. Nuolatinis veiksnys reiškia, kad PWHT sukelia paviršiaus būseną, kuri skatina vidinį rūgšties korozinį poveikį.

PWHT oksalo rūgšties valdymo gairės

Toliau pateiktoje lentelėje pateikiamos rekomendacijos dėl po-suvirinimo terminio apdorojimo (PWHT), kad būtų išvengta plyšių korozijos 5 % oksalo rūgštyje esant 80 laipsnių temperatūrai, atsižvelgiant į reikiamą PWHT temperatūrą ir turimą atmosferos valdymą.

Reikalingos PWHT temperatūros paslaugos aplinka Rekomenduojama PWHT atmosferos postas{0}}PWHT apdorojimas Numatomas plyšio korozijos greitis (mm/metus)
Bet kokia 5% oksalo rūgštis, 80 laipsnių argonas (taip pat priimtinas vakuumas) Nėra 0,06–0,12
Any 5 % oxalic acid 80 °C Air Pickling (HNO 3 /HF, 10 min) 0.08–0.15 540–600°C Oxalic acid Air (unavoidable) Pickling + electropolishing 0.10-0.18 >600°C Oxalic acid Air Not salvageable-replace tube >0.35
Nereikia PWHT Oksalo rūgštis N/A Marinuotas paviršius 0,08–0,15
PWHT inžinerija – ne tik atmosferos valdymas

PWHT žalos dydis priklauso nuo titano klasės. 7 laipsnis sukuria panašią oksido skalę, tačiau metalo -kontakto su paladžiu sodrinimas suteikia tam tikrą apsaugą nuo mažos- mastelio korozijos, todėl pagreičio koeficientas sumažėja iki 2-3 kartų, o ne 4 kartus. Vidutinė pažanga 12 klasėje. Sienelės storis yra atsparus korozijai. 2,0 mm siena, kurios plyšio korozijos greitis 0,5 mm per metus, išgyvens 4 metus. Beicuojant 20 % azoto rūgšties ir 3 % vandenilio fluorido rūgšties 5–10 min., galima pašalinti alfa{18}}dėklo sluoksnį ir atkurti atsparumą korozijai iki beveik suvirinimo. Jei po suvirinimo terminio apdorojimo ore neišvengiama, po terminio apdorojimo vamzdis turi būti marinuotas.

Informuotos specifikacijos sudarymas

Titano apvalkalo šildytuvui, skirtam eksploatuoti 5 % oksalo rūgštyje 80 laipsnių temperatūroje, kuriam reikalingas po-suvirinimo terminis apdorojimas, nurodykite, kad PWHT būtų atlikta inertinėje atmosferoje (argonas su deguonimi mažiau nei 50 ppm) arba vakuume. Jei PWHT oro-pagrindu yra neišvengiamas, nurodykite po-PWHT ėsdinimą mažiausiai 20% azoto rūgšties + 3% vandenilio fluorido rūgšties 50 laipsnių temperatūroje 10 minučių, kruopščiai nuskalaujant dejonizuotu vandeniu. Bet kokį vamzdelį, kuriame po marinavimo matosi mėlynas, violetinis arba pilkas oksidas, reikia išmesti. Esami šildytuvai, kurie buvo apdoroti oru-PWHT be tolesnio marinavimo, turi būti chemiškai valomi 10 % citrinos rūgštimi 60 °C temperatūroje 2 valandas, kad būtų pašalintos atsilaisvinusios nuosėdos, ir patikrinti oksalo rūgštimi, kad būtų patvirtintas korozijos greitis. Keturis kartus padidėjusį plyšių korozijos greitį, kuris atsiranda 5 % oksalo rūgštyje esant 80 laipsnių kampui, užkertamas kelias reguliuojant PWHT aplinką ir užtikrinant tinkamą po{20}}valymą.