Zašto grijač za uranjanje od titanijuma sa zavarenim završnim poklopcem brže propada zbog korozije na korijenu vara nego zbog generalnog razrjeđivanja u 5% otopini natrijum hipohlorita na 60 stepeni?

5% natrijum hipohlorit (NaOCl) na 60 stepeni je jak oksidator, a titanijum ima nisku ujednačenu stopu korozije od 0,01-0,05 mm godišnje. Međutim, uranjajući grijač ima pukotinu na korijenu zavarenog zavarenog završnog poklopca - prostor između završnog poklopca i zida cijevi na unutarnjoj strani grijača. Ova geometrija fisure zadržava stacionarni elektrolit. U pukotinama hipohlorit se razlaže na hlorid i kiseonik, a hloridi se koncentrišu do 5-10 puta veće koncentracije. Unutar fisure, pasivni premaz se uništava i stopa korozije se povećava na 0,3-1,0 mm godišnje, 10-100 puta brže od ravnomjernog stanjivanja. Kvar se prvenstveno javlja u korijenu zavara, često bez vidljive vanjske korozije.

Mehanizam pukotine korozije na korijenu šava u hipohloritu

Uvjeti oksidacije u rasutom rastvoru hipoklorita dovode do stvaranja stabilnog pasivnog filma. Geometrija pukotina korijena vara je ograničena tako da dopuna kisika nije moguća. Hipohlorit se razgrađuje: 2OCl - → O 2 + 2Cl - . Koncentracija hlorida se povećava i kiseonik se troši. Kako nastaje hipohlorna kiselina, lokalni pH se smanjuje. Kombinacija visokog klorida, malo kisika i niskog pH štetna je za pasivni film. Velika vanjska katoda (ostatak grijača) proizvodi brzo anodno otapanje u fisuri. Geometrija korijena šava također sadrži zaostalo vlačno naprezanje od zavarivanja, što doprinosi nastanku loma.

Kvantitativne stope korozije pukotina u korijenu zavara

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) na korijenu šava, stopa korozije u pukotinama se povećava na 0,5–1,2 mm/godišnje, a perforacija se javlja između 1.000–2.500 sati.

Utjecaj koncentracije hipohlorita i temperature na ozbiljnost korozije pukotina

Jačina korozije korijena šava raste sa sadržajem i temperaturom hipohlorita. Stopa korozije u pukotinama na 60 stupnjeva i 1 % NaOCl bila je 0,15–0,40 mm/god. Stopa je 0,30-0,80 mm/godišnje na 5% i 60 stepeni. Stopa je 0,50–1,20 mm godišnje-1 pri 10% i 60 stepeni. Pri 5 % i 40 stepeni stopa je 0,10–0,25 mm godišnje–1. Na 5 % i 80 stepeni stopa raste na 0,50 do 1,00 mm godišnje-1 . Uključivanje hlorida u rastvor hipohlorita (od odležanog izbjeljivača) povećava stopu korozije u pukotinama za dodatnih 30-50%.

Priručnik za dizajn korijena vara i ublažavanje utjecaja klora

Sljedeća tabela predstavlja prijedloge za dizajn zavarenog poklopca i alternativne dizajne za sprječavanje korozije pukotina u 5% natrijum hipokloritu na 60 stepeni.

Dizajn zavara Razmak (mm) Predviđena stopa korozije pukotina (mm/godina) 1,2 mm Vrijeme do perforacije zida (sati) Savjet
Zavar sa punim prodorom, ujednačen sa zemljom 0 (bez pukotina)<0.05 >10.000 najboljih praksi
Zavar sa djelomičnim prodorom, razmak<0.1 mm <0.1 0.15-0.35 3,500-8,000Acceptable for inspection
Zavar sa djelomičnim prodorom, razmak 0,1-0,3 mm 0.1-0.3 0.30-0.80 1500-4000 Marginalni
Preklopni zavar (čep preko cijevi), razmak 0,3–0,5 mm 0,3–0.5 0.50–1.00 1, 200–2 500 Nije predloženo
Sučeoni zavar sa potpornim prstenom 0,2–0.4 0.40–0.90 1,300–3,000 Izbjegnite inženjering izvan dizajna zavarivanja

Kvalitet titana utiče na otpornost na koroziju u pukotinama. Stupanj 7 (stabiliziran sa paladijumom) ima 3-5 puta duže vrijeme početka i 50-70 % nižu brzinu razmnožavanja od Grade 2 u pukotinama hipohlorita. Ocjena 12 je srednje poboljšanje. Debljina zida daje slobodan prostor u materijalu . 2.0 mm Zid sa korozijom pukotina od 0,5 mm godišnje ima vijek trajanja od 4 godine. Završni poklopac treba biti dizajniran kao sučeoni zavar s punim prodiranjem i ujednačen sa zemljom kako iznutra tako i izvana. Kada se pukotina ne može izbjeći, prostor je zapečaćen PTFE trakom ili zaptivačem od fluoropolimera kako bi se spriječio ulazak elektrolita. Koncentracija hipohlorita u pukotinama smanjuje se povremenim ispiranjem grijača svježom vodom.

Specifičnost sa sigurnošću

Za grijač od titana u 5% natrijum hipokloritu na 60 stepeni, odredite sučeoni zavar sa punim prodiranjem za krajnji poklopac, ujednačen sa tlom iznutra i izvana kako bi se postigla geometrija-bez pukotina. Ako se zavarivanje s punim prodorom ne može izvesti, minimalni razmak u korijenu zavara treba navesti manji od 0,1 mm i potrebno je izvršiti pregled nakon-zavarivanja kako bi se potvrdila veličina otvora. Titanijum stepena 7 treba da bude specificiran za kritične primene i da se izvrši test curenja helijuma kako bi se proverio integritet zavara. Tromjesečno pregledajte područje zavara tokom rada boreskopom ili penetrantom za boju. Ako su produkti korozije vidljivi u zavaru, zamijenite grijač. Dizajniranje {{11}korijena vara bez pukotina uklanja mehanizam brze korozije, omogućavajući grijaču da dostigne vijek trajanja ograničen samo ravnomjernim stanjivanjem.