Keď sa titánová vyhrievacia trubica 12. stupňa ohne do 3D polomeru a potom sa napätie-uvoľní pri 540 stupňoch, ako zmení regenerácia zvyškového napätia vo vonkajšom polomere svoj potenciál bodovej korózie v 5 % NaCl pri 90 stupňoch?

Titán triedy 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) sa používa pre vykurovacie rúrky v situáciách s obsahom chloridov vďaka svojej vynikajúcej odolnosti proti jamkovej korózii. Keď je rúrka ohnutá na tesný polomer 3-násobku priemeru rúrky (3D), na vonkajšom polomere dochádza k plastickej deformácii v ťahu 10 – 15 %. Táto práca za studena vedie k zvyškovému ťahovému napätiu, zvýšenej hustote dislokácií a môže viesť k orientácii zŕn alfa-fázy. Potenciál jamiek je elektrochemický potenciál, pri ktorom vznikajú stabilné jamky. Potenciál vzniku jamiek sa znižuje so zvýšenou prácou za studena. Žíhanie na uvoľnenie napätia počas 30 minút pri 540 stupňoch obnovuje časť napätia, znižuje zvyškové napätie a umožňuje určitú rekryštalizáciu. Uvoľnenie napätia-ohnutej rúrky znižuje potenciál jamkovej jamky iba o 50 – 100 mV v porovnaní s neohnutým stavom namiesto 150 – 250 mV depresie v prípade ohnutej rúrky bez uvoľnenia napätia.

Mechanizmus obnovy zvyškového kmeňa a obnovy potenciálu jamiek

Plastická deformácia ohybom spôsobuje, že dislokácie rastú a hromadia sa na hraniciach zŕn a vytvárajú tak vysoko{0}}energetické miesta, ktoré sú ideálnymi miestami na iniciáciu jamiek. Ťahové zvyškové napätie na vonkajšom polomere ďalej destabilizuje pasívnu vrstvu. Žíhanie na uvoľnenie napätia- pri 540 stupňoch umožňuje stúpanie a anihiláciu dislokácií, čím sa znižuje hustota dislokácií o 60 – 80 %. Tento postup tiež znižuje zvyškové ťahové napätie z 150–250 MPa na 30–60 MPa. Počas žíhania sa molybdén a nikel v triede 12 redistribuujú, aby obohatili povrch a zlepšili stabilitu pasívneho filmu. Pasívny film sa stáva rovnomernejším, znižuje sa počet aktívnych miest na iniciáciu jamiek a obnovuje sa potenciál jamiek.

Kvantitatívny potenciál jamiek vs. ohýbanie a úľava od stresu

Potenciál jamkovej korózie titánových rúrok triedy 12 pri kontrolovaných testoch v 5 % NaCl pri 90 stupňoch bol stanovený pre rôzne situácie. Pre neohnutú, žíhanú trubicu (základná línia) je potenciál jamkovej korózie +0.45 až +0.60 V oproti Ag/AgCl, po 1 000 hodinách sa nepozoruje žiadna jamka. V prípade rúrky ohnutej na polomer 3D v ohnutom stave{11}}a bez odstránenia napätia sa potenciál jamiek zníži na +0.20 až +0.35 V a jamky sa začnú po 100 – 300 hodinách, s hĺbkou jamiek 0,1 – 0,3 mm po 500 hodinách. V prípade rúrky ohnutej do 3D polomeru a napätia{21}}uvoľneného pri 540 stupňoch na 30 minút sa potenciál jamkovej jamky obnoví na +0.35 až +0.50 V, jamková jamka sa objaví po 500 – 1 500 h a hĺbka jamky je 0,05 – 0,15 mm po 500 hodinách. Pre trubicu ohnutú s polomerom 5D (miernejší ohyb) s uvoľnením napätia je potenciál jamkovej jamky +0.40 až +0.55 V, veľmi blízko neohnutej základnej čiary. Rúrka bola ohnutá na 3D polomer a napätie sa zmiernilo pri 480 stupňoch (nie je dostatočne horúce). Pozorovalo sa čiastočné zotavenie s potenciálom pittingu +0.25 až +0.40 V.

Vplyv polomeru ohybu a teploty-odstránenia napätia na potenciál jamiek

Ukázalo sa, že obnovenie bodového potenciálu závisí od polomeru ohybu aj od teploty uvoľnenia napätia. 3D ohyb ako ohnutá jamková potenciálna depresia je 150-250 mV pod hodnotou unbent. Úľava od stresu pri 480 stupňoch obnoví 30–50 mV, pričom zanechá depresiu 120–200 mV. Úľava od stresu pri 540 stupňoch obnoví 100 až 150 mV, pričom zanechá depresiu 50 až 100 mV. Uvoľnenie napätia pri 600 stupňoch obnoví 150 – 200 mV, ale zanechá pokles 20 – 50 mV, no proces môže viesť k produkcii alfa-prípadu, ak sa nevykonáva v inertnej atmosfére. V prípade 5D ohybu je as-ohnutá depresia iba 50 – 100 mV a uvoľnenie napätia pri 540 stupňoch úplne obnoví neohnutú úroveň. Pre 2D ohyb (tesnejší ako 3D) je priehlbina ako ohnutá 200-350 mV. Dokonca aj zníženie stresu pri 540 stupňoch, obnoví len 80-120 mV a zanechá obrovskú depresiu.

Sprievodca výberom polomeru ohybu a uvoľnenia napätia pre servisný chlorid 12. stupňa

Odporúčania na ohýbanie titánových vyhrievacích rúrok triedy 12 na prevádzku v 5 % NaCl pri 90 stupňoch sú uvedené v nasledujúcej tabuľke ako funkcia polomeru ohybu, úpravy na odľahčenie napätia a požadovanej odolnosti proti jamkovej korózii.

Polomer ohybu (R/D) ako-Potenciál ohybu (V vs. Ag/AgCl) Teplota odľahčenia (stupeň ) Po-Potenciál ohybu (V vs. Ag/AgCl) Navrhovaná aplikácia
5D +0.30 až +0.45 540 stupeň +0.45 až +0.60 Služba vysokej spoľahlivosti
5D +0.30 do +0.45 Žiadne +0.30 do +0.45 Moderovať službu
3D +0.20 až +0.35 540 stupeň +0.35 až +0.50 Adekvátne pri kontrole 3D +0.20 až +0.35 Žiadne +0.20 až +0.35 Neodporúča sa pre horúci chlorid 2D +0.05 až +0.20 540 stupeň +0.15 až +0.30 stupeň {16}, ak je to možné, vyhnúť sa +0.20 600 {16} (argón) +0.25 až +0.40 Marginal so 7. stupňom inžinierstva na zmiernenie stresu

Potenciál jamkovej korózie a regenerácia uvoľnenia napätia závisia od kvality titánu. Stupeň 7 má základný potenciál bodovej korózie o 100 – 200 mV vyšší ako Stupeň 12, preto dokonca aj 3D ohnutá trubica Grade 7 môže byť vhodná pre mnohé aplikácie (+ 0.30 až + 0.45 V). Hrúbka steny neovplyvňuje potenciál jamiek, ale ovplyvňuje čas šírenia jamiek; 95 % steny s hrúbkou 2,0 mm zostáva s hĺbkou jamy 0,1 mm. Prostredie je dôležité na zmiernenie stresu. Žíhaním na vzduchu pri 540 stupňoch vzniká tenký oxid, ktorý nezhoršuje odolnosť proti jamkovej korózii, ale uprednostňuje sa žíhanie v argóne alebo vo vákuu. Rýchlosť ochladzovania po uvoľnení napätia nemá významný vplyv na potenciál jamiek.

Vypracujte informovanú špecifikáciu

Špecifikujte žíhanie na uvoľnenie napätia- pri 540 stupňoch počas 30 minút v prostredí argónu po ohnutí pre titánovú vyhrievaciu rúrku triedy 12 vyžadujúcu 3D ohyb na prevádzku v 5 % NaCl pri 90 stupňoch . Vykonajte testovanie cyklickej polarizácie na vzorke ohnutej a odľahčenej trubice, aby ste potvrdili potenciál bodovej korózie; potenciál bodovej korózie by mal byť v rozmedzí 100 mV od neohnutej základnej hodnoty +0.45 až +0.60V. Pre ohyby tesnejšie ako 3D použite titán triedy 7 alebo zväčšite polomer ohybu na 5D. Ak nie je možné dosiahnuť uvoľnenie napätia, akceptujte zníženú životnosť a pravidelne kontrolujte ohnutú oblasť, či neobsahuje jamky. Potenciál otvoreného-okruhu ohrievača by sa mal počas prevádzky monitorovať, pričom potenciál pod +0.20 V oproti Ag/AgCl zvyšuje riziko jamkovej korózie. Napätie inžiniera-uvoľňuje pri 540 stupňoch po ohnutí, aby sa potenciál jamkovej korózie titánu triedy 12 vrátil na hodnotu 50 – 100 mV neohnutého stavu, takže titán môže spoľahlivo fungovať v horúcom chloridovom prostredí.