Kada se cijev grijača od titanijuma 12 stepena savije do 3D radijusa, a zatim se napon-oslobodi na 540 stepeni, kako obnavljanje zaostalih deformacija u vanjskom radijusu mijenja svoj potencijal pittinga u 5% NaCl na 90 stepeni?

Titanijum stepena 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) se koristi za cijevi grijača u situacijama sa sadržajem klorida zbog njegove superiorne otpornosti na piting. Kada je cijev savijena do uskog polumjera 3 puta većeg od prečnika cijevi (3D), na vanjskom radijusu dolazi do plastične vlačne deformacije od 10 – 15%. Ovaj hladni rad dovodi do preostalog vlačnog naprezanja, povećane gustine dislokacije i može dovesti do orijentacije zrna alfa{19}}faze. Pitting potencijal je elektrohemijski potencijal pri kojem se iniciraju stabilne jame. Potencijal udubljenja se smanjuje sa povećanim hladnim radom. Žarenje za ublažavanje naprezanja u trajanju od 30 minuta na 540 stupnjeva vraća dio deformacije, smanjuje zaostalo naprezanje i omogućava određenu rekristalizaciju. Rasterećenje napona{20}}savijene cijevi smanjuje potencijal pitinga samo za 50-100 mV u poređenju sa nesavijenim stanjem, umjesto depresije od 150-250 mV za savijenu cijev bez rasterećenja naprezanja.

Mehanizam oporavka zaostalih deformacija i restauracije potencijala udubljenja

Plastična deformacija savijanjem uzrokuje rast dislokacija i gomilanje na granicama zrna stvarajući visoko-energetske tačke koje su idealna mjesta za inicijaciju jame. Vlačno zaostalo naprezanje na vanjskom radijusu dodatno destabilizira pasivni sloj. Žarenje-za rasterećenje na 540 stepeni omogućava penjanje i anihilaciju dislokacije, smanjujući gustinu dislokacije za 60-80%. Ovaj postupak također smanjuje zaostalo vlačno naprezanje sa 150–250 MPa na 30–60 MPa. Tokom žarenja, molibden i nikal u stepenu 12 se redistribuiraju kako bi obogatili površinu i poboljšali stabilnost pasivnog filma. Pasivni film postaje ujednačeniji, broj aktivnih mjesta za inicijaciju jame se smanjuje, a potencijal pittinga se obnavlja.

Kvantitativni potencijal pittinga naspram savijanja i oslobađanja od naprezanja

Potencijali pitinga titanijumskih cevi stepena 12 pod kontrolisanim testovima u 5% NaCl na 90 stepeni su utvrđeni za različite situacije. Za nesavijenu, žarenu cijev (osnovna linija), potencijal pitting je od +0.45 do +0.60 V u odnosu na Ag/AgCl, nakon 1.000 sati nije vidljiv piting. Za cijev savijenu do 3D radijusa u stanju kao-savijenog i bez oslobađanja od naprezanja, potencijal pitinga se smanjuje na +0.20 do +0.35 V i piting počinje nakon 100–300 sati, s dubinom jame od 0,1–0,3 mm nakon 500 sati. Za cijev savijenu do 3D radijusa i naprezanje-oslobođeno na 540 stepeni u trajanju od 30 minuta, potencijal pitinga se vraća na +0.35 do +0.50 V, piting se javlja nakon 500–1.500 h, a dubine jame su 0,05–0,15 mm h nakon. Za savijenu cijev 5D ​​radijusa (blaže savijanje) sa ublažavanjem naprezanja, potencijal pittinga je +0.40 do +0.55 V, vrlo blizu nesavijene osnovne linije. Cev je savijena do 3D radijusa i naprezanje je ublaženo na 480 stepeni (nije dovoljno vruće). Djelomični oporavak je primijećen sa potencijalom pittinga od +0.25 do +0.40 V.

Utjecaj radijusa savijanja i temperature{0}}rasterećenja naprezanja na potencijal udubljenja

Pokazalo se da oporavak potencijala pitinga ovisi i o radijusu savijanja i o temperaturi rasterećenja naprezanja. 3D savijanje kao depresija potencijala savijenog udubljenja je 150-250 mV ispod vrijednosti nesavijenog. Oslobađanje od stresa na 480 stepeni vraća 30–50 mV, ostavljajući depresiju od 120–200 mV. Oslobađanje od stresa na 540 stepeni oporavlja 100 do 150 mV, ostavljajući depresiju od 50 do 100 mV. Oslobađanje od naprezanja na 600 stepeni vraća 150-200 mV, ali ostavlja depresiju od 20-50 mV, ali proces može dovesti do proizvodnje alfa{24}}slučaja ako se ne izvodi u inertnoj atmosferi. U slučaju 5D savijanja, -savijena depresija je samo 50-100 mV, a rasterećenje naprezanja na 540 stepeni potpuno vraća nivo nesavijenog. Za 2D krivinu (uže od 3D) depresija savijenog je 200-350 mV. Čak i smanjenje stresa na 540 stepeni, oporavlja samo 80-120 mV ostavljajući ogromnu depresiju.

Grade 12 Hot Chloride Service Radijus savijanja i vodič za odabir rasterećenja naprezanja

Preporuke za savijanje titanijumskih grejača 12 stepena za rad u 5% NaCl na 90 stepeni prikazane su u sledećoj tabeli, kao funkcija radijusa savijanja, tretmana oslobađanja od naprezanja i željene otpornosti na udubljenje.

Radijus savijanja (R/D) As-Potencijal savijenog udubljenja (V vs. Ag/AgCl) Temperatura rasterećenja naprezanja (stepen) Post-Potencijal udubljenja (V u odnosu na Ag/AgCl) Predložena primjena
5D +0.30 do +0.45 540 stepen +0.45 do +0.60 Usluga visoke pouzdanosti
5D +0.30 do +0.45 Ništa +0.30 do +0.45 Umjerena usluga
3D +0.20 do +0.35 540 stepen +0.35 do +0.50 Adekvatan sa inspekcijom 3D +0.20 do +0.35 Nema +0.20 do +0.35 Ne preporučuje se za vrući hlorid 2D +0.05 do +0.20 540 stepen +0.15} do {{16} Av ako je moguće +0.20 600 stepen (argon) +0.25 do +0.40 marginalni sa stepenom 7 inženjering tretmana za ublažavanje stresa

Potencijal udubljenja i oporavak otpuštanja naprezanja zavise od kvaliteta titana. Grade 7 ima potencijal bazne linije za 100 – 200 mV veći od Grade 12, pa čak i 3D kao savijena cijev Grade 7 može biti prikladna za mnoge primjene (+ 0.30 do + 0.45 V). Debljina stijenke ne utječe na potencijal udubljenja, ali utječe na vrijeme širenja jame; Ostaje 95% zida od 2,0 mm sa dubinom jame od 0,1 mm. Okolina je važna za oslobađanje od stresa. Žarenje na vazduhu na 540 stepeni proizvodi tanak oksid, koji ne degradira otpornost na piting, ali je poželjno žarenje u argonu ili vakuumu. Brzina hlađenja nakon oslobađanja od naprezanja nema značajnog utjecaja na potencijal pitinga.

Razviti informiranu specifikaciju

Navedite žarenje-za rasterećenje napona na 540 stepeni u trajanju od 30 minuta u okruženju argona nakon savijanja, za cijev grijača od titanijuma 12 stepena koja zahtijeva 3D savijanje za servis u 5% NaCl na 90 stepeni. Izvršite testiranje ciklične polarizacije na uzorku savijene cijevi i cijevi oslobođene naprezanja kako biste potvrdili potencijal pittinga; pitting potencijal bi trebao biti unutar 100mV od nesavijene osnovne vrijednosti od +0.45 do +0.60V. Za krivine čvršće od 3D koristite titanijum stepena 7 ili povećajte radijus savijanja na 5D. Ako se oslobađanje od naprezanja ne može postići, prihvatite skraćeni vijek trajanja i povremeno pregledajte savijeno područje da li ima udubljenja. Potencijal otvorenog-potencijala grijača treba pratiti u radu, s potencijalom ispod +0.20 V u odnosu na Ag/AgCl koji povećava rizik od pitinga. Inženjerski napon-spušta se na 540 stepeni nakon savijanja kako bi se potencijal pitinga titanijuma stepena 12 vratio na 50–100 mV u odnosu na nesavijeno stanje, tako da titan može pouzdano funkcionisati u radu sa vrućim hloridom.