Mengapa Pemanas Sarung Titanium dengan Pos-Rawatan Haba Kimpalan pada 600 darjah dalam Udara Menunjukkan Kadar Kakisan Celah Empat Kali Lebih Tinggi dalam 5% Asid Oksalik pada 80 darjah Berbanding dengan Tiub As-Dikimpal?

PWHT pemanas sarung titanium biasanya dijalankan pada 540–650 darjah untuk mengurangkan regangan baki yang disebabkan oleh kimpalan. Skala oksida yang tebal dan berbilang{3}}dijanakan pada permukaan titanium pada 600 darjah di udara. Skala ini terdiri daripada TiO2, Ti2O3 dan TiO dan oksigen sangat diperkaya di bawahnya menghasilkan lapisan alfa-kes. Skala oksida dan kes alfa-ini tidak stabil secara kimia dalam 5% asid oksalik (H₂C₂O₄) pada 80 darjah . Skala pecah dan mengelupas dalam beberapa rekahan. Asid oksalik menembusi rekahan ini, menumpukan spesies bermusuhan dan meningkatkan kadar kakisan tempatan. Tiub sebagai-yang dikimpal dalam keadaan permukaan jeruk atau digilap dan tanpa PWHT oksida mempunyai filem pasif yang nipis, padat dan tahan terhadap permulaan celah. Ini mengakibatkan peningkatan 4 kali ganda dalam kadar kakisan celah dalam udara-tiub PWHT berbanding sebagai-tiub dikimpal.

Mekanisme PWHT-Pecutan Tercetus Kakisan Celah

Titanium tertakluk kepada pengoksidaan parabola dalam udara pada 600 darjah dengan skala 2-5 µm. Oksigen larut dalam logam dan membentuk alfa-lapisan kes permukaan sedalam 50–150 µm. Lapisan ini rapuh dan mempunyai pekali pengembangan haba yang berbeza daripada pekali logam asas. Tempat retakan mikro{10}}yang disejukkan berlaku dalam skala. Skala tidak larut secara-sekata dalam asid oksalik dan mendedahkan kes-alfa. Sarung alfa-bersifat anodik kepada logam asas dan sel galvanik disediakan. Skala retak dan kes alfa-terdedah ialah rekahan semula jadi dan meningkatkan kadar serangan 3 hingga 5 kali ganda berbanding permukaan bersih-yang dikimpal. Pertumbuhan kakisan celah terutamanya pada sentuhan antara kotak alfa dan logam asas.

Kadar kakisan celah kuantitatif di bawah keadaan rawatan haba pasca kimpalan yang berbeza.

Ujian terkawal dalam 5% asid oksalik pada 80 darjah selama 500 jam telah digunakan untuk menentukan kadar kakisan celah untuk titanium Gred 2 dalam beberapa keadaan-pasca kimpalan. Kadar kakisan celah pada jari kaki kimpalan ialah 0.08–0.15 mm/tahun untuk tiub-yang dikimpal, jeruk tanpa PWHT dan permukaan bersih dengan hanya serangan kecil. Kadar untuk tiub yang diberi PWHT pada 540 darjah di udara, yang menghasilkan oksida jerami ringan, adalah 0.20–0.35 mm setahun. Ini adalah dua kali ganda kadar untuk-keadaan dikimpal dan skala yang dipisahkan sebahagiannya. Tiub dengan PWHT pada 600 darjah di udara dan oksida biru atau ungu mempunyai kadar 0.35–0.65 mm/tahun, peningkatan empat kali ganda berbanding garis dasar yang dikimpal-dan keretakan dan spalling skala yang teruk. Tiub dengan PWHT pada 650 darjah di udara, membentuk oksida kelabu atau putih, mempunyai kadar 0.60–1.20 mm setahun, lapan kali lebih tinggi, dengan penskalaan dan spalling yang serius. Sebaliknya, tiub dengan PWHT pada 600 darjah dalam suasana lengai argon tidak menunjukkan oksida yang ketara dan mempunyai kadar hanya 0.06–0.12 mm/tahun tanpa pecutan.

Kesan Kepekatan Asid Oksalat dan Suhu terhadap Faktor Pecutan

Faktor pecutan daripada udara-PWHT adalah lebih kurang tetap dalam julat kepekatan dan suhu asid oksalik. Kadar-sebagai dikimpal dalam 5% asid oksalik pada 60 darjah ialah 0.05–0.10 mm/tahun dan kadar PWHT 600 darjah-udara ialah 0.20–0.40 mm/tahun, faktor pecutan 4. Kadar as-80.5 mm/tahun dikimpal pada 5% asid oksalik/0.0 tahun ialah kadar udara-PWHT ialah 0.35–0.65 mm/tahun, faktor 4 lagi. Kadar sebagai-kadar dikimpal ialah 0.15–0.25 mm/tahun manakala kadar udara-PWHT ialah 0.60–1.00 mm/tahun pada 10% asid oksalik dan 80 darjah , masih merupakan faktor 4. Kadar sebagai-kadar dikimpal ialah 0.20-0.20{35}}0. 0.80-1.50 mm setahun pada 5% asid oksalik, keadaan mendidih 100 darjah, pada pecutan 4×. Faktor pemalar membayangkan bahawa PWHT membawa kepada keadaan permukaan yang memupuk kekakisan intrinsik asid.

Garis Panduan Pengurusan PWHT untuk Asid Oksalat

Jadual di bawah menyediakan pengesyoran untuk-rawatan haba kimpalan (PWHT) selepas mencegah kakisan celah dalam asid oksalik 5% pada 80 darjah sebagai fungsi suhu PWHT yang diperlukan dan kawalan atmosfera yang tersedia.

Persekitaran Perkhidmatan Suhu PWHT yang Diperlukan Disyorkan PWHT Pasca Suasana-Kadar Kakisan Celah Jangka Rawatan PWHT (mm/tahun)
Mana-mana 5% asid oksalik, 80 darjah Argon (vakum juga boleh diterima) Tiada 0.06–0.12
Any 5 % oxalic acid 80 °C Air Pickling (HNO 3 /HF, 10 min) 0.08–0.15 540–600°C Oxalic acid Air (unavoidable) Pickling + electropolishing 0.10-0.18 >600°C Oxalic acid Air Not salvageable-replace tube >0.35
Tiada PWHT diperlukan Asid oksalik N/A Permukaan jeruk 0.08–0.15
Kejuruteraan PWHT – Melampaui Kawalan Atmosfera

Jumlah kerosakan pada PWHT bergantung pada gred titanium. Gred 7 mencipta skala oksida yang setanding tetapi pengayaan skala-sentuhan logam dengan paladium memberikan sedikit perlindungan terhadap-kakisan skala, mengurangkan faktor pecutan kepada 2-3 kali, berbanding 4 kali. Terdapat kemajuan sederhana dalam Gred 12. Ketebalan dinding menawarkan toleransi kakisan. Dinding 2.0 mm dengan kadar kakisan celah 0.5 mm setahun akan bertahan selama 4 tahun. Operasi penjerukan 20% asid nitrik ditambah 3% asid hidrofluorik selama 5–10 minit boleh mengalih keluar lapisan kes alfa-dan memulihkan rintangan kakisan kepada keadaan yang hampir dikimpal. Jika rawatan haba pasca kimpalan di udara tidak dapat dielakkan, maka tiub harus dijeruk selepas rawatan haba.

Membuat Spesifikasi Termaklum

Untuk pemanas sarung titanium untuk diservis dalam asid oksalik 5% pada 80 darjah yang memerlukan rawatan haba-pasca kimpalan, nyatakan bahawa PWHT dilakukan dalam suasana lengai (argon dengan oksigen kurang daripada 50 ppm) atau dalam vakum. Jika PWHT berasaskan udara-tidak dapat dielakkan, nyatakan pasca-rawatan penjerukan PWHT sekurang-kurangnya 20% asid nitrik + 3% asid hidrofluorik pada 50 darjah selama 10 minit dengan pembilasan menyeluruh menggunakan air ternyahion. Mana-mana tiub yang menunjukkan oksida biru, ungu atau kelabu selepas penjerukan hendaklah dibuang. Pemanas sedia ada yang telah diudara-PWHT tanpa penjerukan lanjut hendaklah dibersihkan secara kimia dengan 10% asid sitrik pada 60 darjah C selama 2 jam untuk mengeluarkan skala longgar dan kupon yang diuji dalam asid oksalik untuk mengesahkan kadar kakisan. Peningkatan empat kali ganda dalam kadar kakisan celah yang berlaku dalam 5% asid oksalik pada 80 darjah dihalang dengan mengawal selia persekitaran PWHT dan menyediakan rawatan-pasca yang betul.