Zašto grijač za uranjanje od titanijuma sa zavarenom završnom kapom brže propada zbog korozije pukotina u korijenu vara nego zbog generalnog razrjeđivanja u 5% otopini natrijum hipohlorita na 60 stepeni?
Ostavi poruku
U 5% natrijum hipohloritu (NaOCl) na 60 stepeni, titanijum pokazuje nisku uniformnu stopu korozije od 0,01-0,05 mm godišnje zbog jako oksidirajuće sredine. Međutim, zavareni završni poklopac uranjajućeg grijača sadrži pukotinu na korijenu vara-razmaka između završnog poklopca i stijenke cijevi na unutrašnjoj strani grijača. Ova geometrija pukotina zadržava ustajali elektrolit. Hipohlorit se unutar pukotine razgrađuje i formira hlorid i kiseonik, a hloridi se koncentrišu do 5-10 puta veće koncentracije. Pasivni film se raspada unutar pukotine, a brzina korozije se ubrzava na 0,3-1,0 mm godišnje, što je 10-100 puta brže od ravnomjernog stanjivanja. Kvar se javlja prvenstveno u korijenu zavara, često bez vidljive vanjske korozije.
Mehanizam pukotične korozije u korijenu vara u hipohloritu
U rasutom rastvoru hipohlorita, oksidaciono okruženje održava stabilan pasivni film. Unutar pukotine korijena vara, ograničena geometrija sprječava dopunu kisika. Hipohlorit se razlaže: 2OCl⁻ → O₂ + 2Cl⁻. Koncentracija klorida se povećava, a kisik se troši. Lokalni pH opada kako se formira hipohlorna kiselina. Kombinacija visokog klorida, niskog kisika i kiselog pH uništava pasivni film. Velika vanjska katoda (ostatak grijača) pokreće brzo anodno otapanje unutar pukotine. Geometrija korijena šava također sadrži zaostalo vlačno naprezanje od zavarivanja, što ubrzava nastanak pukotine.
Kvantitativne stope korozije pukotina u korijenu zavara
Controlled testing in 5% NaOCl at 60°C over 1,000 hours has established the following corrosion rates for Grade 2 titanium at different heater locations. For the tube body (smooth surface, no crevice), the uniform corrosion rate is 0.01–0.03 mm per year, and the surface remains bright with no pitting. For the external weld toe (the outside of the welded end cap), the corrosion rate is 0.02–0.05 mm per year, and the surface shows light etching. For the weld root crevice (inside gap of 0.1–0.3 mm), the crevice corrosion rate is 0.3–0.8 mm per year, and severe grooving occurs, with perforation of a 1.2 mm wall within 1,500–4,000 hours. For the weld root with a poorly fitted end cap (gap >0,5 mm), stopa korozije u pukotinama se povećava na 0,5–1,2 mm godišnje, s perforacijom unutar 1.000–2.500 sati.
Utjecaj koncentracije hipohlorita i temperature na ozbiljnost pukotina
Ozbiljnost korozije u korijenu šava raste s koncentracijom i temperaturom hipohlorita. Na 1% NaOCl i 60 stepeni, stopa korozije u pukotinama je 0,15-0,40 mm godišnje. Kod 5% i 60 stepeni stopa je 0,30–0,80 mm godišnje. Na 10% i 60 stepeni, stopa dostiže 0,50-1,20 mm godišnje. Na 5% i 40 stepeni, stopa je 0,10–0,25 mm godišnje. Na 5% i 80 stepeni, stopa raste na 0,50-1,00 mm godišnje. Prisustvo hlorida u rastvoru hipohlorita (od odležanog izbeljivača) povećava stopu korozije u pukotinama za dodatnih 30-50%.
Vodič za dizajn i ublažavanje korijena zavara za servis hipohlorita
Sljedeća tabela daje preporuke za dizajn zavarenog poklopca i alternativne konfiguracije za sprječavanje korozije u pukotinama u 5% natrijum hipohloritu na 60 stepeni.
| Weld Design | Zazor (mm) | Očekivana stopa korozije pukotina (mm/god.) | Vrijeme do perforacije zida od 1,2 mm (sati) | Preporuka |
|---|---|---|---|---|
| Zavar sa punim prodorom, u ravni sa zemljom | 0 (bez pukotina) | <0.05 | >10,000 | Najbolja praksa |
| Zavar sa djelomičnim prodorom, razmak<0.1 mm | <0.1 | 0.15–0.35 | 3,500–8,000 | Prihvatljivo uz pregled |
| Zavar sa djelomičnim prodorom, razmak 0,1–0,3 mm | 0.1–0.3 | 0.30–0.80 | 1,500–4,000 | Marginalno |
| Preklopni zavar (čep preko cijevi), razmak 0,3–0,5 mm | 0.3–0.5 | 0.50–1.00 | 1,200–2,500 | Ne preporučuje se |
| Čeoni zavar sa podložnim prstenom | 0.2–0.4 | 0.40–0.90 | 1,300–3,000 | Izbjegavajte |
Inženjering izvan dizajna zavarivanja
Klasa titanijuma utiče na otpornost na koroziju u pukotinama. Stupanj 7 (stabiliziran sa paladijumom-) ima 3-5 puta duže vrijeme inicijacije i 50-70% nižu stopu razmnožavanja od stepena 2 u pukotinama hipohlorita. Razred 12 nudi srednja poboljšanja. Debljina stijenke daje materijalni dodatak; zid od 2,0 mm sa korozijom u pukotinama od 0,5 mm godišnje preživljava 4 godine. Završni poklopac treba biti dizajniran kao sučeoni zavar s punim prodiranjem, u ravnini sa tlom kako iznutra tako i izvana. Ako se pukotina ne može izbjeći, popunjavanje praznine PTFE trakom ili fluoropolimernim zaptivačem sprečava ulazak elektrolita. Periodično ispiranje grijača svježom vodom smanjuje koncentraciju hipohlorita unutar pukotina.
Izrada informirane specifikacije
Za grijač od titanijuma u uranjanju u 5% natrijum hipokloritu na 60 stepeni, navedite punu penetraciju sučeonog zavarivanja za završnu kapicu, uzemljenu iznutra i izvana kako biste stvorili -geometriju bez pukotina. Ako zavar sa punim prodorom nije moguć, navedite minimalni razmak u korijenu zavara manji od 0,1 mm i zahtijevajte naknadnu{5}}inspekciju zavarivanja kako biste provjerili veličinu otvora. Za kritične primjene, navedite titanij Grade 7 i dodajte test curenja helijuma kako biste provjerili integritet zavara. Tokom rada, kvartalno pregledajte područje zavara pomoću boreskopa ili penetranta za boju; ako su produkti korozije vidljivi unutar vara, zamijenite grijač. Dizajnirajući korijen šava{10}bez pukotina, inženjer eliminiše mehanizam brze korozije, omogućavajući grijaču da postigne vijek trajanja ograničen samo ravnomjernim stanjivanjem.
