Kuidas mõjutab titaanküttetoru keevisõmbluse kvaliteet selle vastupidavust pingekorrosioonile kuumas kloriidkeskkonnas?

Titaan on tundlik pingekorrosioonipragunemise (SCC) suhtes ühes vähestest tingimustes, kuumas kloriidikeskkonnas. Kuum kloriidkeskkond on üldiselt määratletud kui temperatuur üle 60 kraadi ja kloriidisisaldus üle 1000 ppm. SCC levib kiiresti läbi toru seina, erinevalt täppidest või üldisest korrosioonist, visuaalselt vähe. Titaanist kuumutustoru keevisõmblus on SCC alguse kõige tõenäolisem koht. Keevitusprotsessis tekkivad jääktõmbepinged ja mikrostruktuurilised muutused kuumusmõjutsoonis (HAZ) muudavad oluliselt materjali lõhenemise lävipinget. Kuuma kloriidi kasutamise jaoks küttekehade valimisel on oluline mõista teatud keevisõmbluse kvaliteedinäitajate (nt värvus, läbitungimine, oksüdatsioonitase ja keevisõmbluse järeltöötlus) mõju SCC takistusele.

Metallurgilised SCC initsiatsioonimehhanismid titaani keevisõmblustes

Titaani keevitamine õhus loob iseloomuliku värvijada, mis viitab pinna saastumisele. Hõbedane või kahvatu õletoon tähendab vähem oksüdatsiooni ja piisavat kaitset. Sinine, lilla või hall värv viitab liigsele hapniku neeldumisele, mille tulemuseks on rabe alfa{2}}kast. See hapnikuga -rikastatud kiht on kõvem, kuid oluliselt vähem vastupidav ja sellel on kriitiliselt madalam kloriidide SCC moodustumise lävipinge. Kiire termiline tsükkel HAZ-i sees annab kaubanduslikult puhastes klassides nõelakujulise alfa{6}}peamartensiidi, mis on vesiniku neeldumisele kalduvam kui võrdsetel alusmetallidel. Mehaaniline liikumapanev jõud on sageli keevisõmbluse varba jääktõmbepinged, mis on suurusjärgus voolavuspiirist (240-340 MPa 2. klassi puhul). Klooriioonide adsorptsioon oksüdeeritud pinnale toimub kuumade kloriidilahuste kokkupuutel keevisõmbluse alaga ja keevisõmbluse lainetuse või sisselõigete pingekontsentratsiooni tõttu tekivad mikropraod. Need praod levivad seejärel transgranulaarselt läbi HAZ-i piki maksimaalset jääkpinget.

Keevisõmbluse kvaliteedi kvantitatiivsed parameetrid ja nende künnised SCC jaoks

Kontrollitud laboratoorsed testid, milles kasutati{0}}keevas magneesiumkloriidis (155 kraadi, 42% MgCl2) valmistatud eelkrakitud kompaktseid pingeproove, on näidanud kvantitatiivseid seoseid:

Keevisõmbluse oksüdatsioonitase : hõbeda/õlgi keevisõmbluste pingeintensiivsuse K ISCC lävi on umbes 55 MPa√m. Sinised keevisõmblused näitavad madalamat K_ISCC-d 30-35 MPa√m. Hallide või valgete keevisõmbluste puhul (tugev oksüdatsioon) on K_ISCC alla 15 MPa√m ja praod kasvavad väikese koormuse korral kiiresti.

Keevisõmbluse armatuuri kõrgus (ületäite läbitung): iga 0,5 mm tugevdus toru välisläbimõõdu kohal kahekordistab kohaliku pinge kontsentratsiooniteguri. Alla 0,2 mm tugevdusega keevisõmbluste puhul on SCC tekkeaeg pikem kui 2000 h. Tugevdus üle 1,0 mm vähendab initsieerimisaega alla 200 tunni.

Keevituse sisselõike sügavus: 0,1 mm läbilõige vähendab kohalikku ristlõikepindala umbes 5%, kuid suurendab kohalikku pinget 15–20%. Kuuma kloriidi teenus: üle 0,3 mm allalõige ei ole vastuvõetav.

Keevisõmbluse kuumtöötlus-järgne (PWHT): pinge leevendamine 540–650 kraadi juures 30 minuti jooksul vähendab keevisõmbluse jääkpingeid 60–75% ja pikendab SCC alguseni kuluvat aega 5–10 korda.

Rakendus keevisõmbluse kvaliteedi valiku juhendi alusel

Järgmises tabelis on esitatud valikuraamistik titaankuumuti keevisõmbluse kvaliteedi määramiseks seoses kloriidi kasutamise raskusastme ja ohutusstandarditega.

Kuuma kloriidi hoolduse seisukord ja töökindlus Nõutav prioriteetne keevisõmbluse kvaliteedinõue Põhipõhjendus ja SCC riski muudatus
Kloriidid 1000-5000 ppm 60-80 kraadi Puhas lahus Mittetsükliline töö Hõbedane õlevärv, tugevdus Vähem kui 0,3 mm või sellega võrdne, nähtavat allalõiget pole Standardsete autogeensete GTAW keevisõmbluste puhul on vastuvõetavad mõõdukad tingimused. Visuaalselt kontrollitud vastavalt AWS D1.6 B-klassi nõuetele.
Kloriidid 5000–20 000 ppm, 80–100 kraadi, voolutsoonid puuduvad, iganädalased termilised tsüklid Kerge põhutoon, tugevdus Vähem kui 0,2 mm, PWHT stressi leevendamine (550 kraadi, 30 min) PWHT vähendab jääkpinget alla SCC th. Oksüdatsioonisinine pole lubatud. Kõiki keevisõmblusi tuleb kontrollida läbitungiva värvainega.
Continuous Duty, chlorides >20 000 ppm, 100 kuni 120 kraadi C, merevesi või soolvesi. Nähtav oksiid puudub (tagasi puhastatud argooniga), armeeringu tasandus ±0,1 mm, vajalik täielik PWHT Max SCC takistus. Pingetõstjad eemaldatakse keevislihvimise teel. Eelistatakse 12. või 7. klassi mitteväärismetalli.
Kuum kloriid, pH<4 or oxidizing species (Fe3+, Cu2+) Silver weld color + Weld toe cold working (shot peening) Compressive surface stress from peening offsets tensile residual stress. Specialized procedure, more expensive.
Kvaliteetne keevitustehnika ja palju muud

Keevisõmbluse kvaliteet ei sõltu toru seina paksusest ja töötemperatuurist. Isegi halva kvaliteediga keevisõmblus võib mõne nädalaga läbi murda paksu seina (1,5 mm), kuna SCC levimiskiirus titaanis võib pärast selle kindlaksmääramist ulatuda 1–2 mm/h. Suurepärase keevisõmblusega (hõbedane, PWHT, tasapinnaline) õhuke sein (0,7 mm) peab aga kuumas soolvees vastu aastaid. Ka mitteväärismetalli klass mõjutab keevisõmbluse tundlikkust: 12. klassi titaan (0,3% Mo ja 0,8% Ni) on palju parem keevisõmbluse HAZ sitkus kui klass 2. Kuumkloriidi kasutamiseks kavandades määrake kõikidele keevisõmblustele värvi läbitungimise kontroll (ASTM E165) ja aktsepteerige ainult keevisõmblusi. Argooniga tagasipuhumine keevitamise ajal ei ole kohustuslik, see on vajalik sisepinna oksüdeerumise vältimiseks, mida ei ole välisvaatlusel näha.

Kuidas teha head spetsifikatsiooni

(1) keevisõmbluse värv ei ole tumedam kui hele põhk vastavalt AWS A5.16 värvikaardile; (2) maksimaalne keevisõmbluse tugevdus 0,2 mm; (3) allahindlus puudub; (4) 100% värvi läbitungimise kontroll koos kirjaliku aruandega; (5) -järgne keevisõmbluse kuumtöötlemine üle 90-kraadise teeninduse jaoks . Titaanist kuumutustorude määramisel kuuma kloriidi keskkonna jaoks, mille temperatuur on üle 60 kraadi, on soovitatav hankespetsifikatsiooni lisada järgmised keevisõmbluse kvaliteedinõuded: taotlege keevisõmbluse kvalifikatsioonikirjeid (PQR), mis näitavad, et tarnija meetod vastab nendele kriteeriumidele keevisõmblused. See muudab keevisõmbluse kvaliteedi domineerivaks konstruktsiooniparameetriks, mis võimaldab inseneril kuuma kloriidi hoolduses otseselt reguleerida SCC riski ja muuta keevisõmblus rikke alguse kohast kütteseadme töökindlaks osaks.