Zakaj grelnik iz titanovega plašča s toplotno obdelavo po-varjenju pri 600 stopinjah na zraku kaže štirikrat višjo stopnjo korozije v 5 % oksalni kislini pri 80 stopinjah v primerjavi z -zvarjeno cevjo?

PWHT grelnikov iz titanovega plašča se običajno izvaja pri 540–650 stopinjah, da se zmanjšajo preostale napetosti, ki jih povzroča varjenje. Na površini titana pri 600 stopinjah zraka nastane debela, več{3}}plastna oksidna luska. Ta lestvica je sestavljena iz TiO2, Ti2O3 in TiO, kisik pa je močno obogaten pod njim, kar ustvarja alfa-plast ohišja. Ta oksidna lestvica in alfa-primer sta kemično nestabilna v 5 % oksalni kislini (H₂C₂O₄) pri 80 stopinjah. Luska se lomi in lušči v več razpokah. Oksalna kislina prodre v te razpoke, koncentrira sovražne vrste in poveča lokalno stopnjo korozije. Kot -zvarjena cev z dekapirano ali elektropolirano površino in brez PWHT oksida ima pasivni film, ki je tanek, gost in odporen na nastanek rež. Posledica tega je 4-kratno povečanje stopnje korozije v zračnih-ceveh PWHT v primerjavi z-varjenimi cevmi.

Mehanizem PWHT-pospešene korozije v razpokah

Titan je izpostavljen parabolični oksidaciji na zraku pri 600 stopinjah z lestvico 2-5 µm. Kisik se raztopi v kovini in tvori površinsko plast alfa-ohišja, globoko 50–150 µm. Ta plast je krhka in ima koeficient toplotnega raztezanja, ki se razlikuje od koeficienta navadne kovine. Kjer se v lestvici pojavijo ohlajene mikro{10}}razpoke. Vodni kamen se ne-enakomerno raztopi v oksalni kislini in razkrije alfa-primer. Alfa-ohišje je anodno glede na spodaj ležečo kovino in nastavljene so galvanske celice. Razpokana luska in izpostavljeno alfa-ohišje sta naravni razpoki in povečata stopnjo napada 3- do 5-krat večjo od čiste kot -varjene površine. Rast režne korozije je predvsem na stiku med alfa-ohišjem in osnovno kovino.

Kvantitativne stopnje špranjske korozije pri različnih pogojih toplotne obdelave po varjenju.

Kontrolirani testi v 5 % oksalni kislini pri 80 stopinjah 500 ur so bili uporabljeni za določanje stopenj korozije v razpokah za titan stopnje 2 v več okoliščinah po-varjenju. Stopnja korozije v razpokah na konicah zvara je bila 0,08–0,15 mm/leto za-zvarjeno, dekapirano cev brez PWHT in čisto površino z le manjšimi poškodbami. Stopnja za cev, obdelano s PWHT pri 540 stopinjah v zraku, kar je povzročilo lahek slamnati oksid, je bila 0,20–0,35 mm na leto. To je bila dvojna stopnja za -zvarjeno stanje in delno odlomljeno skalo. Cev s PWHT pri 600 stopinjah v zraku in modrim ali vijoličastim oksidom ima hitrost 0,35–0,65 mm/leto, kar je štirikratno povečanje v primerjavi z osnovno linijo kot -zvarjeno, ter hudo razpokanje in lomljenje lusk. Cev s PWHT pri 650 stopinjah na zraku, ki tvori siv ali bel oksid, ima hitrost 0,60–1,20 mm na leto, kar je osemkrat več, z resnim luščenjem in lomljenjem. Nasprotno pa cev s PWHT pri 600 stopinjah v inertni atmosferi argona ne kaže pomembnega oksida in ima hitrost samo 0,06–0,12 mm/leto brez pospeška.

Vpliv koncentracije oksalne kisline in temperature na faktorje pospeška

Faktor pospeška zaradi-PWHT zraka je približno konstanten v razponu koncentracij in temperatur oksalne kisline. Hitrost-varjenja v 5 % oksalni kislini pri 60 stopinjah je 0,05–0,10 mm/leto in hitrost 600 stopinj-PWHT na zraku je 0,20–0,40 mm/leto, faktor pospeška 4. Hitrost varjenja pri 5 % oksalni kislini in 80 stopinjah je 0,08–0,15 mm/leto stopnja zračne-PWHT pa je 0,35–0,65 mm/leto, spet faktor 4. Hitrost-pri varjenju je 0,15–0,25 mm/leto, medtem ko je hitrost-PWHT na zraku 0,60–1,00 mm/leto pri 10% oksalni kislini in 80 stopinjah, kar je še vedno faktor 4. Hitrost-pri varjenju je 0,20-0,35 mm na leto, stopnja zračno-PWHT pa 0,80-1,50 mm na leto pri 5% oksalni kislini, pogojih vrenja 100 stopinj, pri 4× pospešku. Konstantni faktor pomeni, da PWHT vodi do površinskega stanja, ki spodbuja notranjo jedkost kisline.

Smernice za upravljanje PWHT za oksalno kislino

Spodnja tabela podaja priporočila za toplotno obdelavo po -varjenju (PWHT) za preprečevanje korozije v špranjah v 5 % oksalni kislini pri 80 stopinjah kot funkcijo potrebne temperature PWHT in razpoložljive atmosferske kontrole.

Zahtevana temperatura PWHT Delovno okolje Priporočena PWHT atmosfera po-PWHT obdelavi Pričakovana stopnja korozije špranje (mm/leto)
Katera koli 5 % oksalna kislina, 80 stopinj argona (sprejemljiv je tudi vakuum) Brez 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
PWHT ni potrebna Oksalna kislina N/A Dekapirana površina 0,08–0,15
Inženiring PWHT – Onkraj nadzora atmosfere

Količina poškodb PWHT je odvisna od razreda titana. Stopnja 7 ustvari primerljivo oksidno lestvico, vendar obogatitev stika s-kovino s paladijem zagotavlja določeno zaščito pred korozijo pod-nakinom, kar zmanjša faktor pospeška na 2-3-krat, v nasprotju s 4-krat. V razredu 12 je zmeren napredek. Debelina stene nudi toleranco proti koroziji. 2,0 mm stena s stopnjo korozije 0,5 mm na leto bo preživela 4 leta. Dekapiranje z 20 % dušikovo kislino in 3 % fluorovodikovo kislino za 5–10 minut lahko odstrani alfa-plast ohišja in obnovi odpornost proti koroziji skoraj v stanje, kot je bilo pri varjenju. Če je toplotna obdelava po varjenju na zraku neizogibna, je treba cev po toplotni obdelavi lužiti.

Izdelava informirane specifikacije

Za grelnik iz titanovega plašča za delovanje v 5 % oksalni kislini pri 80 stopinjah, ki zahteva toplotno obdelavo po -varjenju, določite, da se PWHT izvede v inertni atmosferi (argon s kisikom manj kot 50 ppm) ali v vakuumu. Če je PWHT na-na zraku neizogibna, določite obdelavo po-PWHT luženju z najmanj 20 % dušikove kisline + 3% fluorovodikove kisline pri 50 stopinjah 10 minut s temeljitim izpiranjem z deionizirano vodo. Vsako epruveto, ki po luženju pokaže moder, vijoličen ali siv oksid, je treba zavreči. Obstoječe grelnike, ki so bili zračno-PWHT brez nadaljnjega luženja, je treba kemično očistiti z 10 % citronsko kislino pri 60 stopinjah C 2 uri, da se odstrani ohlapen kamen, in kupon testirati v oksalni kislini, da se potrdi stopnja korozije. Štirikratno povečanje stopnje korozije v razpokah, do katere pride pri 5 % oksalni kislini pri 80 stopinjah, preprečimo z uravnavanjem okolja PWHT in zagotavljanjem ustrezne naknadne -obdelave.