Ako koreluje obsah inklúzií (merané podľa ASTM E45, typ A vs. typ C) v titánovej vyhrievacej trubici 2. stupňa s hustotou jamiek v 0,5 % roztoku brómu pri 50 stupňoch?
Zanechajte správu
In Grade 2 titanium, inclusions-primarily Ti₂Fe particles-act as pitting initiation sites. ASTM E45 classifies inclusions by type: Type A (sulfides, rare in titanium), Type B (aluminates), Type C (silicates), and Type D (globular oxides). In titanium, iron-rich inclusions (Type D) are most common and most detrimental. Higher inclusion content correlates directly with higher pitting density in bromine solutions at 50°C. A severe inclusion rating (E45 rating >2) má za následok hustotu jamiek 5–10-krát vyššiu ako čistý materiál (hodnotenie E45<1). The correlation follows a power law, with pitting density approximately proportional to the inclusion density raised to the 0.7 power.
Mechanizmus inklúzie-indukovanej jamky v roztokoch brómu
V 0,5% bróme (Br2) pri 50 stupňoch roztok oxiduje, ale nie silne pasivuje. Katodické častice Ti₂Fe vytvárajú galvanické články s okolitou titánovou matricou. Titánová matrica sa stáva anódou a rozpúšťa sa lokálne na rozhraní matrice častíc-. Akonáhle sa jama iniciuje, bróm (silné oxidačné činidlo) poháňa rýchle šírenie. Hĺbka jamy sa lineárne zvyšuje s časom. Inklúzie väčšie ako 2 µm sú obzvlášť škodlivé, pretože vytvárajú väčšie galvanické páry. Inklúzie zhlukované dohromady vytvárajú prekrývajúce sa korózne zóny, ktoré tvoria väčšie jamky.
Kvantitatívna hustota bodkovania ako funkcia hodnotenia inklúzie
Kontrolované testovanie v 0,5 % Br2 pri 50 stupňoch počas 500 hodín stanovilo nasledujúce hustoty bodkovania pre titánové rúrky 2. stupňa s rôznymi klasifikáciami ASTM E45. Pre hodnotenie inklúzie pod 0,5 (veľmi čisté, pretavené vákuovým oblúkom) je hustota častíc Ti₂Fe nižšia ako 50 častíc na mm², hustota jamiek je 5–20 jamiek na cm² a maximálna hĺbka jamiek je 20-50 µm. Pre hodnotenie 0,5 – 1,0 (čisté) je hustota častíc 50 – 150 na mm², hustota jamiek je 20 – 60 jamiek na cm2 a hĺbka jamiek je 40 – 100 µm. Pre hodnotenie 1,0 – 1,5 (stredná) je hustota častíc 150 – 300 na mm², hustota jamiek je 50 – 150 jamiek na cm2 a hĺbka jamiek je 80 – 180 µm. Pre hodnotenie 1,5 – 2,0 (stredné až ťažké) je hustota častíc 300 – 600 na mm², hustota jamiek je 100 – 300 jamiek na cm2 a hĺbka jamiek je 120 – 250 µm. Pri hodnotení nad 2,0 (ťažké) hustota častíc presahuje 600 na mm², hustota jamiek je 200 – 500 jamiek na cm2 a hĺbka jamiek je 200 – 400 µm.
Typ inklúzie a závažnosť jamkovej jamky
Rôzne typy inklúzií majú rôznu závažnosť jamiek. Inklúzie typu A (sulfidy) sú v titáne veľmi zriedkavé a majú nízku závažnosť bodkovania (relatívna závažnosť 0,2). Typ B (hlinitany) sú tiež zriedkavé a majú nízku závažnosť (0,3). Typ C (silikáty) sa občas vyskytujú v dôsledku kontaminácie téglika a majú strednú závažnosť (0,6). Typ D (globulárne oxidy, predovšetkým Ti₂Fe) sú bežné u titánu 2. stupňa a majú vysokú závažnosť (1,0). Celková hustota bodkovania je približne súčet príspevkov každého typu inklúzie vážený jeho faktorom závažnosti.
Príručka kontroly inklúzie pre službu brómu
Nasledujúca tabuľka poskytuje maximálne prípustné začlenenie podľa normy ASTM E45 a hustotu častíc pre titánové ohrievače 2. stupňa v 0,5 % brómu pri 50 stupňoch na základe požadovanej hustoty bodkovania a životnosti.
| Požadovaná hustota jamiek (jamky/cm²) viac ako 5 000 hodín | Maximálne hodnotenie podľa ASTM E45 | Maximálna hustota častíc Ti₂Fe (častice/mm²) | Odporúčaný postup tavenia | Očakávaná maximálna hĺbka jamky (µm) |
|---|---|---|---|---|
| <20 | <0.5 | <50 | VAR (vákuový oblúk pretavený) | 20–50 |
| 20–50 | <1.0 | 50–150 | Dvojitý VAR | 40–100 |
| 50–100 | <1.5 | 150–300 | Single VAR + čistá surovina | 80–180 |
| 100–200 | <2.0 | 300–600 | Single VAR | 120–250 |
| >200 | >2.0 | >600 | Neodporúča sa pre službu Br₂ | >200 |
Engineering Beyond Inclusion Control
Titánová trieda ovplyvňuje chovanie jamiek. Stupeň 7 (paládium{2}}stabilizovaný) má podobný obsah inklúzií ako Stupeň 2, ale paládium modifikuje galvanické správanie a znižuje hustotu bodovej korózie o 50–70 % pri rovnakej distribúcii inklúzií. Stupeň 1 má nižší obsah železa (max. 0,08 %) a prirodzene menej inklúzií Ti₂Fe. Hrúbka steny poskytuje príspevok na prienik do jamy; 2,0 mm stena so 100 µm jamkami má zvyšných 95 % steny. Povrchová úprava rúry ovplyvňuje iniciáciu jamy; elektrolytickým leštením sa odstráni tenká povrchová vrstva, čím sa odkryje menej inklúzií. Žíhanie vodíkom pri 700 stupňoch môže sféroidizovať častice Ti₂Fe, čím sa zníži ich pomer strán a závažnosť jamiek.
Vypracovanie informovanej špecifikácie
Pre titánovú vyhrievaciu trubicu v 0,5 % brómu pri 50 stupňoch špecifikujte hodnotenie ASTM E45 menej ako 1,0 (čisté). Na dosiahnutie nízkeho obsahu inklúzií je potrebný materiál pretavený dvojitým vákuovým oblúkom (VAR). Požiadajte o metalografické vyšetrenie reprezentatívnej vzorky pri 500-násobnom zväčšení s osvedčením, že hustota častíc Ti2Fe je nižšia ako 150 častíc na mm² a že žiadne častice nepresahujú priemer 5 µm. Pre kritické aplikácie špecifikujte titán triedy 1 alebo titán triedy 7. Počas vstupnej kontroly vykonajte rýchly test bodkovania ponorením vzorky do 0,5 % Br₂ pri 50 stupňoch na 168 hodín a skúmajte pri 50-násobnom zväčšení; odmietnuť dávku, ak hustota kôstok presahuje 50 kôstok na cm². Riadením obsahu inklúzie ako kvalitatívneho parametra inžinier minimalizuje hustotu jamiek v brómovej prevádzke.
