Miks on 600-kraadise õhu käes 600-kraadise keevitusjärgse kuumtöötlusega titaankattega küttekeha neli korda kõrgem lõhekorrosioonimäär 5% oksaalhappes 80-kraadise nurga all, võrreldes keevitatud toruga?

Titaankattega küttekehade PWHT viiakse tavaliselt läbi 540–650 kraadi juures, et vähendada keevitamise põhjustatud jääkpingeid. Titaanpinnale tekib õhus 600 kraadi juures paks, mitmekihiline oksiidkatla{3}}. See skaala koosneb TiO2-st, Ti2O3-st ja TiO-st ning selle all olev hapnik on tugevalt rikastatud, tekitades alfa-ümbrise kihi. See oksiidskaal ja alfa{11}}kast on keemiliselt ebastabiilsed 5% oksaalhappes (H₂C₂O4) temperatuuril 80 kraadi. Katlakivi murdub ja ketendub mitme lõhega. Oksaalhape tungib nendesse lõhedesse, koondades vaenulikud liigid ja suurendades kohalikku korrosioonikiirust. Keevitatud torul marineeritud või elektropoleeritud pinnaga ja ilma PWHT-oksiidita on passiivne kile, mis on õhuke, tihe ja pragude initsiatsioonile vastupidav. Selle tulemuseks on õhu{20}}PWHT-torude pragude korrosioonikiirus neli korda suurem kui keevitatud torudes.

PWHT{0}}indutseeritud pragukorrosiooni kiirenduse mehhanism

Titaan oksüdeeritakse õhus paraboolselt 600 kraadi juures skaalaga 2-5 µm. Hapnik lahustub metallis ja moodustab 50–150 µm sügavuse alfa{8}}pinnakihi. See kiht on habras ja selle soojuspaisumistegur erineb mitteväärismetalli koefitsiendist. Kus skaalal tekivad jahutatud mikro{10}}praod. Kaal lahustub oksaalhappes ebaühtlaselt{11}}ja paljastab alfa{13}}juhu. Alfa{15}}korpus on selle all oleva metalli suhtes anoodiline ja galvaanilised elemendid on seadistatud. Mõranenud skaala ja paljastatud alfa{18}}kast on loomulikud lõhed ja suurendavad rünnakukiirust 3–5 korda võrreldes puhta keevitatud pinnaga. Lõhekorrosiooni kasv toimub peamiselt alfa-korpuse ja mitteväärismetalli kokkupuutel.

Kvantitatiivsed pragude korrosioonimäärad erinevates keevitusjärgse kuumtöötluse tingimustes.

Kontrollitud teste 5% oblikhappega 80 kraadi juures 500 tunni jooksul on kasutatud 2. klassi titaani pragude korrosiooni määra määramiseks mitmel keevitusjärgsel-olukorral. Keevisõmbluse varvaste pragude korrosioonimäär oli 0,08–0,15 mm/aastas keevitatud, marineeritud toru puhul ilma PWHT-ta ja puhta pinnaga, millel oli väike kahjustus. PWHT 540-kraadise õhuga, mille tulemuseks oli kerge põhuoksiid, määr oli 0,20–0,35 mm aastas. See oli kaks korda suurem kui{14}}keevitatud olekus ja skaala osaliselt laialivalgunud. 600-kraadise õhus ja sinise või lilla oksiidiga PWHT-ga toru kiirus on 0,35–0,65 mm aastas, mis on neli korda suurem kui keevitatud baasjoonel, ning tugev katlakivi pragunemine ja lõhenemine. 650-kraadise õhu käes PWHT-ga toru, mis moodustab halli või valget oksiidi, on 0,60–1,20 mm aastas, kaheksa korda suurem, koos tõsise kihistumise ja lõhenemisega. Seevastu PWHT-ga toru 600 kraadi juures argooni inertses atmosfääris ei näita märkimisväärset oksiidi ja selle kiirus on ainult 0,06–0,12 mm aastas ilma kiirenduseta.

Oksaalhappe kontsentratsiooni ja temperatuuri mõju kiirendusteguritele

Õhu{0}}PWHT kiirendustegur on oblikhappe kontsentratsioonide ja temperatuuride vahemikus ligikaudu konstantne. Keevituskiirus 5% oksaalhappes 60 kraadi juures on 0,05–0,10 mm aastas ja 600 kraadi õhu-PWHT kiirus on 0,20–0,40 mm aastas, kiirendustegur on 4. Keevitatud kiirus 5% oksaalhappe ja 0,0 0,08 0,08. mm/aastas ja õhu{17}}PWHT määr on 0,35–0,65 mm/aastas, mis on jälle 4 korda. Keevituse kiirus on 0,15–0,25 mm/aastas, samas kui õhu-PWHT kiirus on 0,60–1,00 mm/aastas 10% oksaalhappe ja 80 kraadi juures, mis on ikkagi tegur 4. Keevituse kiirus on 0,20–0,25 mm aastas ja õhutemperatuur on 0,20 - 0,80-1,50 mm aastas 5% oblikhappega, 100 kraadi keemistingimustes, 4× kiirendusel. Konstantne tegur tähendab, et PWHT viib pinnaseisundini, mis soodustab happe sisemist söövitust.

PWHT oksaalhappe juhtimise juhis

Allolev tabel annab soovitusi keevisõmbluse järel{0}}kuumtöötlemiseks (PWHT), et vältida pragukorrosiooni 5% oblikhappes temperatuuril 80 kraadi, sõltuvalt vajalikust PWHT temperatuurist ja olemasolevast atmosfääri reguleerimisest.

Nõutav PWHT Temperature Service Environment Soovitatav PWHT Atmosfäär Post-PWHT töötlemine Eeldatav prao korrosioonimäär (mm/aastas)
Mis tahes 5% oblikhape, 80 kraadine argoon (sobib ka vaakum) Puudub 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 pole vajalik Oksaalhape N/A Marineeritud pind 0,08–0,15
PWHT Engineering – väljaspool atmosfääri kontrolli

PWHT kahjustuste suurus sõltub titaani klassist. Klass 7 loob võrreldava oksiidikatla, kuid skaala -metalli kokkupuute rikastamine pallaadiumiga pakub mõningast kaitset ala-skaala korrosiooni eest, vähendades kiirendustegurit 2-3 korda, mitte 4 korda. Mõõdukad edusammud on 12. klassis. Seina paksus tagab korrosioonitaluvuse. 2,0 mm sein, mille lõhekorrosioonikiirus on 0,5 mm aastas, peab vastu 4 aastat. 20% lämmastikhappe ja 3% vesinikfluoriidhappega peitsimine 5–10 minuti jooksul võib eemaldada alfa{18}}kattekihi ja taastada korrosioonikindluse peaaegu keevitatud olekusse. Kui keevitusjärgne kuumtöötlus õhus on vältimatu, tuleks toru pärast kuumtöötlemist marineerida.

Teadliku spetsifikatsiooni koostamine

5% oksaalhappes 80 kraadi juures töötamiseks mõeldud titaankattega küttekeha puhul, mis nõuab keevisõmbluse järel{2}}kuumtöötlust, täpsustage, et PWHT tehakse inertses atmosfääris (argoon hapnikuga alla 50 ppm) või vaakumis. Kui õhu-põhine PWHT on vältimatu, määrake 10 minuti jooksul 50 kraadi juures vähemalt 20% lämmastikhapet + 3% vesinikfluoriidhapet sisaldav PWHT-järgne marineerimine, kasutades deioniseeritud vett põhjalikult loputades. Kõik torud, millel on pärast peitsimist sinist, lillat või halli oksiidi, tuleb ära visata. Olemasolevaid küttekehasid, mis on ilma edasise peitsimiseta kasutatud õhk--PWHT-ga, tuleks keemiliselt puhastada 10% sidrunhappega temperatuuril 60 °C 2 tundi, et eemaldada lahtine katlakivi, ja kupongi testida oblikhappes, et kinnitada korrosioonikiirust. Pragude korrosioonikiiruse neljakordne suurenemine, mis toimub 5% oksaalhappes 80 kraadi juures, hoitakse ära PWHT keskkonna reguleerimise ja korraliku järeltöötluse tagamisega.