Ko je grelna cev iz titana stopnje 12 upognjena na 3D polmer in nato-razbremenjena pri 540 stopinjah, kako obnovitev preostale obremenitve v zunanjem polmeru spremeni njen potencial luknjanja v 5 % NaCl pri 90 stopinjah?

Titan stopnje 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) se uporablja za grelne cevi v situacijah, ki vsebujejo klorid, zaradi svoje vrhunske odpornosti proti luknjam. Ko je cev upognjena na tesni polmer 3-kratnega premera cevi (3D), se na zunanjem polmeru pojavi plastična natezna deformacija 10 – 15 %. Ta hladna obdelava vodi do preostale natezne napetosti, povečane gostote dislokacij in lahko privede do orientacije zrn alfa-faze. Potencial pitinga je elektrokemični potencial, pri katerem nastanejo stabilni piti. Potencial luknjanja se zmanjša s povečanim delom v hladnem. Žarjenje za razbremenitev napetosti 30 minut pri 540 stopinjah povrne del napetosti, zmanjša preostalo napetost in omogoči nekaj rekristalizacije. Razbremenitev-napetosti upognjene cevi zniža potencial luknjanja le za 50–100 mV v primerjavi z neupognjenim stanjem, namesto zmanjšanja 150–250 mV za upognjeno cev brez razbremenitve napetosti.

Mehanizem obnovitve preostale deformacije in obnovitve potenciala luknjanja

Plastična deformacija z upogibanjem povzroči rast dislokacij in kopičenje na mejah zrn, ki ustvarjajo visoko{0}}energijska mesta, ki so idealna mesta za nastanek jam. Natezna zaostala napetost na zunanjem polmeru dodatno destabilizira pasivno plast. Žarjenje-za razbremenitev napetosti pri 540 stopinjah omogoča plezanje in anihilacijo dislokacij, kar zmanjša gostoto dislokacij za 60-80 %. Ta postopek zmanjša tudi preostalo natezno napetost s 150–250 MPa na 30–60 MPa. Med žarjenjem se molibden in nikelj v razredu 12 prerazporedita, da obogatita površino in izboljšata stabilnost pasivnega filma. Pasivni film postane bolj enoten, število aktivnih mest za iniciacijo jamic se zmanjša in potencial luknjanja se obnovi.

Kvantitativni potencial luknjanja v primerjavi z upogibanjem in razbremenitvijo napetosti

Potenciali luknjanja titanovih cevi stopnje 12 pri nadzorovanih preskusih v 5 % NaCl pri 90 stopinjah so bili ugotovljeni za različne situacije. Za neupognjeno, žarjeno cev (osnovna linija) je potencial luknjičaste luknje od +0.45 do +0.60 V v primerjavi z Ag/AgCl, po 1000 urah ni vidne luknjičaste cevi. Za cev, ki je upognjena na 3D-polmer v-upognjenem stanju in brez razbremenitve napetosti, se potencial luknjanja zmanjša na +0.20 do +0.35 V in luknjičastost se začne po 100–300 urah, z globino jamice 0,1–0,3 mm po 500 urah. Za cev, ki je upognjena na 3D-polmer in je napetost-sproščena pri 540 stopinjah 30 minut, se potencial luknjanja povrne na +0.35 do +0.50 V, luknjanje se pojavi po 500–1500 urah, globina jamice pa je 0,05–0,15 mm po 500 urah. Za upognjeno cev s 5D polmerom (blažji upogib) z razbremenitvijo napetosti je potencial luknjanja od +0.40 do +0.55 V, zelo blizu neupognjene osnovne črte. Cev je bila upognjena na 3D radij in napetost je bila zmanjšana pri 480 stopinjah (ni dovolj vroča). Delno okrevanje je bilo opaženo s potencialom luknjanja od +0.25 do +0.40 V.

Vpliv radija upogiba in temperature-sprostitve napetosti na potencial luknjičaste luknje

Izkazalo se je, da je obnovitev potenciala luknjanja odvisna tako od radija upogiba kot od temperature razbremenitve napetosti. 3D-upogib kot potencialna depresija upogiba je 150-250 mV pod neupognjeno vrednostjo. Razbremenitev napetosti pri 480 stopinjah povrne 30–50 mV, pri čemer ostane depresija 120–200 mV. Lajšanje napetosti pri 540 stopinjah povrne 100 do 150 mV, pri čemer ostane depresija 50 do 100 mV. Razbremenitev napetosti pri 600 stopinjah povrne 150–200 mV, vendar pusti depresijo 20–50 mV, vendar lahko postopek povzroči proizvodnjo ohišja alfa-, če se ne izvede v inertni atmosferi. V primeru 5D upogiba je upognjena depresija samo 50–100 mV, razbremenitev napetosti pri 540 stopinjah pa popolnoma povrne neupognjeno raven. Za 2D upogib (bolj napet kot 3D) je depresija kot upogib 200-350 mV. Tudi zmanjšanje napetosti pri 540 stopinjah povrne le 80-120 mV, kar pusti veliko depresijo.

Priročnik za izbiro polmera upogiba in razbremenitve napetosti za uporabo z vročim kloridom stopnje 12

Priporočila za upogibanje grelnih cevi iz titana razreda 12 za uporabo v 5 % NaCl pri 90 stopinjah so prikazana v naslednji tabeli kot funkcija radija upogiba, obdelave za razbremenitev napetosti in želene odpornosti proti luknjanju.

Polmer upogiba (R/D) As-Potencial upogibne luknjičaste luknje (V v primerjavi z Ag/AgCl) Temperatura razbremenitve napetosti (stopinja) Po-Potencial razbremenilne luknjičaste luknje (V v primerjavi z Ag/AgCl) Predlagana uporaba
5D +0.30 do +0.45 540 stopinj +0.45 do +0.60 Visoka zanesljivost storitve
5D +0.30 do +0.45 Brez +0.30 do +0.45 Zmerna storitev
3D +0.20 do +0.35 540 stopinj +0.35 do +0.50 Ustrezno s pregledom 3D +0.20 do +0.35 Brez +0.20 do +0.35 Ni priporočljivo za vroč klorid 2D +0.05 do +0.20 540 stopinj +0.15 do +0.30 Če je mogoče, se izogibajte 2D +0.05 do +0.20 600 stopinj (argon) +0.25 do +0.40 Mejno z inženiringom za lajšanje stresa stopnje 7

Potencial luknjanja in izkoristek sprostitve napetosti sta odvisna od kakovosti titana. Stopnja 7 ima izhodiščni potencial luknjanja 100–200 mV višji kot stopnja 12, zato je lahko tudi 3D kot upognjena cev stopnje 7 primerna za številne aplikacije (+ 0.30 do + 0.45 V). Debelina stene ne vpliva na potencial luknjanja, vpliva pa na čas širjenja jamice; 95 % stene debeline 2,0 mm ostane z globino jamice 0,1 mm. Okolje je pomembno za lajšanje stresa. Žarjenje na zraku pri 540 stopinjah proizvede tanek oksid, ki ne zmanjša odpornosti proti luknjanju, vendar je prednostno žarjenje v argonu ali vakuumu. Hitrost ohlajanja po razbremenitvi napetosti nima pomembnega vpliva na potencial luknjanja.

Razvijte premišljeno specifikacijo

Določite žarjenje za razbremenitev-napetosti pri 540 stopinjah 30 minut v okolju argona po upogibanju za grelno cev iz titana razreda 12, ki zahteva 3D upogibanje za delovanje v 5 % NaCl pri 90 stopinjah. Izvedite ciklično polarizacijsko testiranje na vzorcu upognjene in razbremenjene cevi, da potrdite potencial luknjanja; luknjičasti potencial mora biti znotraj 100 mV neupognjene osnovne vrednosti od +0.45 do +0.60V. Za krivine, ki so tesnejše od 3D, uporabite titan razreda 7 ali povečajte radij krivine na 5D. Če razbremenitev ni mogoče doseči, se sprijaznite s skrajšano življenjsko dobo in občasno preglejte upognjeno območje glede luknjic. Med delovanjem je treba nadzorovati potencial odprtega tokokroga grelnika, pri čemer potencial pod +0.20 V v primerjavi z Ag/AgCl poveča tveganje za nastanek lukenj. Inženirska napetost-se zmanjša pri 540 stopinjah po upogibanju, da se vrne potencial luknjičastih lukenj titana stopnje 12 nazaj na 50–100 mV neupognjenega stanja, tako da lahko titan zanesljivo deluje v vročem kloridu.