Kako je vsebnost vključkov (izmerjena z ASTM E45, tip A v primerjavi s tipom C) v grelni cevi iz titana stopnje 2 v korelaciji z gostoto luknjičaste luknjice v 0,5 % raztopini broma pri 50 stopinjah?
Pustite sporočilo
In Grade 2 titanium, inclusions-primarily Ti₂Fe particles-act as pitting initiation sites. ASTM E45 classifies inclusions by type: Type A (sulfides, rare in titanium), Type B (aluminates), Type C (silicates), and Type D (globular oxides). In titanium, iron-rich inclusions (Type D) are most common and most detrimental. Higher inclusion content correlates directly with higher pitting density in bromine solutions at 50°C. A severe inclusion rating (E45 rating >2) ima za posledico 5–10-krat večjo gostoto luknjičastih lukenj kot pri čistem materialu (ocena E45<1). The correlation follows a power law, with pitting density approximately proportional to the inclusion density raised to the 0.7 power.
Mehanizem vključevanja-induciranega pitinga v raztopinah broma
V 0,5 % bromu (Br₂) pri 50 stopinjah raztopina oksidira, vendar ne močno pasivizira. Katodni delci Ti₂Fe ustvarjajo galvanske člene z okoliško titanovo matriko. Titanova matrika postane anoda in se raztopi lokalno na meji-matrike delcev. Ko se jamica začne, brom (močan oksidant) povzroči hitro širjenje. Globina jame linearno narašča s časom. Vključki, večji od 2 µm, so še posebej škodljivi, ker ustvarjajo večje galvanske pare. Vključki, združeni skupaj, ustvarjajo prekrivajoče se korozijske cone in tvorijo večje jame.
Kvantitativna gostota pitinga kot funkcija ocene vključevanja
Nadzorovano testiranje v 0,5 % Br₂ pri 50 stopinjah v 500 urah je določilo naslednje gostote luknjičastih lukenj za titanove cevi stopnje 2 z različnimi ocenami vključitve ASTM E45. Za oceno vključevanja pod 0,5 (zelo čisto, pretaljeno v vakuumskem obloku) je gostota delcev Ti₂Fe pod 50 delcev na mm², gostota luknjičastih lukenj je 5–20 jamic na cm², največja globina jamic pa 20–50 µm. Za oceno 0,5–1,0 (čisto) je gostota delcev 50–150 na mm², gostota lukenj je 20–60 jamic na cm², globina luknjic pa 40–100 µm. Za oceno 1,0–1,5 (zmerno) je gostota delcev 150–300 na mm², gostota lukenj je 50–150 luknjic na cm², globina lukenj pa 80–180 µm. Za oceno 1,5–2,0 (zmerna do težka) je gostota delcev 300–600 na mm², gostota lukenj je 100–300 luknjic na cm², globina lukenj pa 120–250 µm. Za oceno nad 2,0 (težko) gostota delcev presega 600 na mm², gostota lukenj je 200–500 luknjic na cm², globina lukenj pa 200–400 µm.
Vrsta vključitve in resnost lukenj
Različne vrste vključkov imajo različno resnost luknjanja. Vključki tipa A (sulfidi) so v titanu zelo redki in imajo nizko resnost luknjanja (relativna resnost 0,2). Tip B (aluminati) je prav tako redek in ima nizko resnost (0,3). Tip C (silikati) se občasno pojavi zaradi kontaminacije lončka in ima zmerno resnost (0,6). Tip D (globularni oksidi, predvsem Ti₂Fe) so pogosti v titanu stopnje 2 in imajo visoko resnost (1,0). Skupna gostota luknjanja je približno vsota prispevkov vsake vrste vključkov, ponderiranih z njenim faktorjem resnosti.
Vodnik za nadzor vključitve za storitev Brome
Naslednja tabela podaja največje dovoljene stopnje vključitve ASTM E45 in gostote delcev za grelne cevi iz titana stopnje 2 v 0,5 % broma pri 50 stopinjah, ki temelji na želeni gostoti luknjičastih delcev in življenjski dobi.
| Želena gostota lukenj (pits/cm²) v 5000 urah | Najvišja ocena vključitve ASTM E45 | Največja gostota delcev Ti₂Fe (delci/mm²) | Priporočena praksa taljenja | Pričakovana največja globina jame (µm) |
|---|---|---|---|---|
| <20 | <0.5 | <50 | VAR (pretaljeno z vakuumskim oblokom) | 20–50 |
| 20–50 | <1.0 | 50–150 | Dvojni VAR | 40–100 |
| 50–100 | <1.5 | 150–300 | En sam VAR + čista surovina | 80–180 |
| 100–200 | <2.0 | 300–600 | Enotni VAR | 120–250 |
| >200 | >2.0 | >600 | Ni priporočljivo za storitev Br₂ | >200 |
Inženiring onkraj inkluzivnega nadzora
Kvaliteta titana vpliva na obnašanje v luknjicah. Stopnja 7 (stabiliziran s paladijem-) ima podobno vsebnost vključkov kot stopnja 2, vendar paladij spremeni galvansko obnašanje in zmanjša gostoto luknjičastih lukenj za 50–70 % za enako porazdelitev vključkov. Stopnja 1 ima nižjo vsebnost železa (0,08 % največ) in po naravi manj vključkov Ti₂Fe. Debelina stene zagotavlja dodatek za preboj jame; 2,0 mm stena s 100 µm jamicami ima preostalih 95 % stene. Končna obdelava površine cevi vpliva na nastanek jamice; elektropoliranje odstrani tanko površinsko plast in izpostavi manj vključkov. Vodikovo žarjenje pri 700 stopinjah lahko sferoidizira delce Ti₂Fe, kar zmanjša njihovo razmerje stranic in resnost luknjičastih lukenj.
Izdelava informirane specifikacije
Za titanovo grelno cev v 0,5 % broma pri 50 stopinjah določite oceno vključitve ASTM E45 manj kot 1,0 (čisto). Za doseganje nizke vsebnosti vključkov je potreben material z dvojnim vakuumskim oblokom (VAR). Zahtevajte metalografsko preiskavo reprezentativnega vzorca pri 500-kratni povečavi s potrdilom, da je gostota delcev Ti₂Fe pod 150 delcev na mm² in da nobeni delci ne presegajo premera 5 µm. Za kritične aplikacije navedite titan stopnje 1 ali titan stopnje 7. Med vhodnim pregledom izvedite hitri test luknjičaste luknjice tako, da potopite vzorčni kupon v 0,5 % Br₂ pri 50 stopinjah za 168 ur in preglejte pod 50-kratno povečavo; zavrnite serijo, če gostota luknjic presega 50 jamic na cm². Z nadzorovanjem vsebnosti vključkov kot parametra kakovosti inženir minimizira gostoto luknjičastih madežev pri uporabi broma.
