Miks keevitatud otsakorgiga titaanist sukelsoojendi ebaõnnestub keevisjuure lõhekorrosiooni tõttu kiiremini kui 5% naatriumhüpokloriti lahuses 60 kraadi juures üldiselt vedeldades?

5% naatriumhüpoklorit (NaOCl) 60 kraadi juures on tugev oksüdeerija ja titaanil on madal ühtlane korrosioonikiirus, 0,01–0,05 mm aastas. Kuid sukelsoojendil on keevitatud otsakorgi keevisjuures lõhe – ruum otsakorgi ja küttekeha siseküljel oleva toruseina vahel. See lõhede geomeetria püüab kinni statsionaarse elektrolüüdi. Praos laguneb hüpoklorit kloriidiks ja hapnikuks ning kloriidid kontsentreeruvad 5-10 korda suuremaks kui põhikontsentratsioon. Lõhe sees hävib passiivne kate ja korrosioonikiirus suureneb 0,3–1,0 mm aastas, 10–100 korda kiiremini kui ühtlane hõrenemine. Rike esineb peamiselt keevisõmbluse juures, sageli ilma ilmse väliskorrosioonita.

Hüpokloriti keevisõmbluse juure pragukorrosiooni mehhanism

Hüpokloriti lahuses esinevad oksüdeerivad tingimused põhjustavad stabiilse passiivse kile moodustumist. Keevisõmbluse juure pragude geomeetria on piiratud, nii et hapniku täiendamine pole võimalik. Hüpoklorit laguneb: 2OCl - → O 2 + 2Cl - . Kloriidi kontsentratsioon suureneb ja hapnik kulub. Hüpokloorhappe moodustumisel langeb kohalik pH. Kõrge kloriidisisalduse, madala hapnikusisalduse ja madala pH kombinatsioon kahjustab passiivset kilet. Suur väline katood (ülejäänud küttekeha) tekitab praos kiire anoodse lahustumise. Keevisõmbluse juure geomeetria sisaldab ka keevitamisel tekkivat jääktõmbepinget, mis aitab kaasa murdumise tekkimisele.

Keevisõmbluse juure pragude kvantitatiivne korrosioonimäär

Corrosion rates for Grade 2 titanium at different heater positions were determined using controlled tests in 5% NaOCl at 60°C for 1,000 hours. The tube body (smooth surface, no crevice) is uniformly corroded at a rate of 0.01–0.03 mm year−1 and the surface is bright, without pitting. For the outer weld toe (the outside of the welded end cap), the corrosion rate is 0.02~0.05 mm per year and mild etching is seen on the surface. For the weld root crevice (inner gap of 0.1–0.3 mm) crevice corrosion rate is 0.3–0.8 mm per year, considerable grooving is observed, and perforation of a 1.2 mm wall takes place in 1,500–4,000 hours. When the end cap is inadequately fitted (gap >0,5 mm) keevisõmbluse juurel suureneb lõhekorrosiooni kiirus 0,5–1,2 mm-ni aastas ja perforatsioon toimub vahemikus 1000–2500 tundi.

Hüpokloriti kontsentratsiooni ja temperatuuri mõju pragude korrosiooni raskusastmele

Keevisõmbluse juureprao korrosiooni raskusaste suureneb hüpokloriti sisalduse ja temperatuuriga. Lõhekorrosiooni kiirus 60 kraadi ja 1% NaOCl juures oli 0,15–0,40 mm/aastas. Kiirus on 0,30–0,80 mm aastas 5% ja 60 kraadi juures. Kiirus on 0,50–1,20 mm yr-1 10% ja 60 kraadi juures. 5% ja 40 kraadi juures on kiirus 0,10–0,25 mm yr–1. 5% ja 80 kraadi juures tõuseb kiirus 0,50–1,00 mm aastas-1 . Kloriidide lisamine hüpokloriti lahusesse (vanandatud valgendist) suurendab pragude korrosiooni kiirust veel 30-50%.

Klooriteenuse keevisjuurte kujundamise ja leevendamise käsiraamat

Järgmises tabelis on toodud soovitused otsakatte keevisõmbluse konstruktsiooni ja alternatiivsete konstruktsioonide kohta, et vältida pragukorrosiooni 5% naatriumhüpokloritis 60 kraadi juures.

Keevisõmbluse konstruktsiooni pragude vahe (mm) Prognoositav pragude korrosioonikiirus (mm/aastas) 1,2 mm Aeg seina perforatsioonini (tunnid) Nõuanne
Täielik läbitungiv keevisõmblus, maapinna tasandus 0 (pragu puudub)<0.05 >10 000 parimat tava
Osalise läbitungiga keevisõmblus, vahe<0.1 mm <0.1 0.15-0.35 3,500-8,000Acceptable for inspection
Osalise läbitungiga keevisõmblus, vahe 0,1-0,3 mm 0.1-0.3 0.30-0.80 1500-4000 Piir
Ringkeevitus (kork toru kohal), vahe 0,3–0,5 mm 0,3–0.5 0.50–1.00 1,200–2500 Pole soovitatav
Põkk-keevitus koos tugirõngaga 0,2–0.4 0.40–0.90 1,300–3000 Vältige keevisõmbluste projekteerimist

Titaani klass mõjutab pragude korrosioonikindlust. 7. astmel (pallaadium-stabiliseeritud) on hüpokloriti pragudes 3–5 korda pikem algusaeg ja 50–70% madalam levimiskiirus kui 2. astmel. 12. hinne on vahepealne täiendus. Seina paksus annab materjalile mänguruumi . 2.0 mm seina pragukorrosiooniga 0,5 mm aastas ja selle eluiga on 4 aastat. Otsakork peab olema konstrueeritud nii seest kui väljast täieliku läbitungiga põkkkeevis ja maapinnaga tasapinnaline. Kui pragu ei saa vältida, suletakse ruum PTFE-lindi või fluoropolümeeri tihendiga, et vältida elektrolüüdi sissepääsu. Hüpokloriti kontsentratsiooni pragudes vähendatakse kütteseadme perioodilise värske veega loputamisega.

Konkreetsus kindlusega

5% naatriumhüpokloritis 60-kraadise titaanist sukelsoojendi jaoks määrake otsakorgile täielik läbitungiv põkk-keevitus, lihvige seest ja väljast, et saavutada pragudeta -geomeetria. Kui täielikku läbitungimiskeevitust ei ole võimalik teostada, tuleks määrata minimaalne keevisõmbluse juurevahe, mis on väiksem kui 0,1 mm, ja vahe suuruse kinnitamiseks tuleks nõuda keevisõmbluse järgset kontrolli. Kriitiliste rakenduste jaoks tuleks määrata 7. klassi titaan ja keevisõmbluse terviklikkuse kontrollimiseks tuleb läbi viia heeliumi lekkekatse. Kontrollige keevituspiirkonda töötamise ajal kord kvartalis boroskoobi või värvaine läbitungimisega. Kui keevisõmbluses on näha korrosiooniprodukte, vahetage kütteseade välja. Lõhevaba keevisjuure kujundamine eemaldab kiire korrosioonimehhanismi, võimaldades kütteseadmel jõuda kasutusiga, mida piirab ainult ühtlane hõrenemine.