Hvordan ændrer post-bejdsetiden (5 minutter vs.. 20 minutter i HNO₃/HF) for et titaniumvarmerør dybden for fjernelse af alfa- og den efterfølgende modstand mod sprækkekorrosion i 10 % citronsyre?
Læg en besked
Efter-svejsning i en salpeter-fluorsyreblanding (20% HNO₃ + 3% HF) fjerner det oxygenberigede-alfa-lag fra titaniumsvejsninger. En kort lage på 5 minutter fjerner 10-20 µm materiale og efterlader noget alfa{10}}hus intakt. En længere pickle på 20 minutter fjerner 40-80 µm, hvilket fuldstændigt eliminerer alfa{15}}tilfældet. I 10 % citronsyre ved 80 grader forbedres sprækkekorrosionsbestandigheden med fjernelse af alfa-case. Fuldt syltede rør (20 minutter) har 5 gange længere spalteinitieringstid end let syltede rør (5 minutter). Alfa-huset er skørt og anodisk i forhold til basismetallet, hvilket gør det til et foretrukkent sted for sprækkeangreb.
Mekanismen ved alfa-fjernelse af sag og forbedring af sprækkekorrosion
Under svejsning diffunderer ilt ind i titaniumoverfladen og danner et alfa-belægningslag, der er hårdere og mere skørt end basismetallet. Dette lag har forskellige elektrokemiske egenskaber og er mere modtageligt for sprækkekorrosion. Bejdsning i HNO₃/HF opløser alfa-caselaget ensartet. Fuldstændig fjernelse genopretter overfladen til basismetalsammensætningen og eliminerer de foretrukne angrebssteder. Længere bejdsetider sikrer fjernelse selv fra svejseunderskæringer og rodgennemløb, hvor adgangen er begrænset.
Kvantitativ alfa-Fjernelse af sag og sprækkemodstand som en funktion af bejdsetid
Kontrolleret test på grad 2 titansvejsninger bejdset i 20 % HNO₃ + 3 % HF ved 50 grader, efterfulgt af nedsænkning i 10 % citronsyre ved 80 grader, har fastslået følgende. Ved 0 minutters bejdsning (som-svejset), er alfa-skålfjernelsesdybden 0 µm, den resterende alfa-case er 50-150 µm, og sprækkeinitieringstiden er 100-200 timer. Ved 5 minutters bejdsning er fjernelsesdybden 10-20 µm, det resterende alfa-tilfælde er 30-130 µm, og initieringstiden er 200-500 timer. Efter 10 minutter er fjernelsesdybden 20-40 µm, det resterende alfa-tilfælde er 10-110 µm, og initieringstiden er 400-1.000 timer. Efter 15 minutter er fjernelsesdybden 30-60 µm, det resterende alfa-tilfælde er 0-90 µm, og initieringstiden er 600-1.500 timer. Efter 20 minutter er fjernelsesdybden 40-80 µm, det resterende alfa-tilfælde er 0-50 µm, og initieringstiden er 800-2.000 timer. Efter 30 minutter er fjernelsesdybden 60-120 µm, det resterende alfa-tilfælde er 0 µm, og initieringstiden er 1.000-2.500 timer.
Indflydelse af citronsyrekoncentration og temperatur på fordelen ved bejdsning
Fordelen ved længere bejdsning øges med citronsyrekoncentrationen og temperaturen. Ved 5 % citronsyre og 80 grader er spaltelevetiden fra 20 minutter vs. . 5 minutter bejdsning 3×. Ved 10 % citronsyre og 80 grader er forlængelsen 4–5×. Ved 15 % citronsyre og 80 grader er forlængelsen 5–6×. Ved 10 % citronsyre og 100 grader er forlængelsen 6–8×. Højere syrekoncentrationer og temperaturer er mere aggressive, hvilket gør fjernelsen af alfa-caset mere kritisk.
Efter-udvælgelse af svejsningstid for citronsyreservice
Følgende tabel giver anbefalinger til efter-bejdsningstid for titaniumvarmere af klasse 2 i 10 % citronsyre ved 80 grader baseret på den ønskede spaltekorrosionsbestandighed.
| Ønsket spalteinitieringstid (timer) | Anbefalet bejdsetid (minutter) | Forventet alfa-dybde til fjernelse af sag (µm) | Metaltab fra røroverfladen (µm) | Anbefalet til levetid |
|---|---|---|---|---|
| 200–500 | 5 | 10–20 | 10–20 | Lav (1-2 år) |
| 400–1,000 | 10 | 20–40 | 20–40 | Moderat (2-3 år) |
| 800–2,000 | 20 | 40–80 | 40–80 | Høj (3-5 år) |
| 1,000–2,500 | 30 | 60–120 | 60–120 | Maximum (>5 år) |
| >2,500 | 45 | 100–150 | 100–150 | Over-bejdsning, ikke gavnligt |
Engineering Beyond Bejdsetidskontrol
Titaniumkvaliteten påvirker bejdsehastigheden. Grade 7 pickles med en tilsvarende hastighed som Grade 2. Vægtykkelsen skal være tilstrækkelig til at optage metaltab fra bejdsning; en 1,5 mm væg med 60 µm fjernelse har 1,44 mm tilbage, hvilket er acceptabelt. Bejdsebadets temperatur skal holdes på 50 grader ± 5 grader; højere temperaturer fremskynder fjernelse, men risikerer over-bejdsning. HF-koncentrationen bør kontrolleres; højere HF øger fjernelseshastigheden, men øger også risikoen for brintabsorption. Efter bejdsning skal røret skylles grundigt for at fjerne syrerester. Fjernelse af alfa-case kan verificeres ved mikrohårdhedstestning; en overfladehårdhed under 250 HV indikerer fuldstændig fjernelse.
Udarbejdelse af en informeret specifikation
For et titanium-varmerør, der er svejset og beregnet til 10 % citronsyre ved 80 grader, skal du angive en efter-bejdsetid på 20 minutter i 20 % HNO₃ + 3 % HF ved 50 grader for at opnå fuldstændig fjernelse af alfa-tilfælde. Til mindre krævende applikationer (lavere temperatur eller koncentration) kan 10 minutter være tilstrækkeligt. Angiv 30 minutter for kritisk service. Bekræft fjernelse af alfa-case ved at måle overfladens hårdhed; en hårdhed under 250 HV indikerer succes. Afvis rør, der viser resterende blå eller grå misfarvning efter bejdsning. Ved at kontrollere efter--bejdsetiden til 20 minutter fjerner ingeniøren alfa--belægningslaget og forbedrer sprækkekorrosionsbestandigheden med en faktor 5 i citronsyreservice.
