In Grade 2 titanium, inclusions-primarily Ti₂Fe particles-act as pitting initiation sites. ASTM E45 classifies inclusions by type: Type A (sulfides, rare in titanium), Type B (aluminates), Type C (silicates), and Type D (globular oxides). In titanium, iron-rich inclusions (Type D) are most common and most detrimental. Higher inclusion content correlates directly with higher pitting density in bromine solutions at 50°C. A severe inclusion rating (E45 rating >2) má za následek hustotu důlků 5–10krát vyšší než u čistého materiálu (hodnocení E45<1). The correlation follows a power law, with pitting density approximately proportional to the inclusion density raised to the 0.7 power.

Mechanismus inkluze-indukovaná důlková koroze v roztocích bromu

V 0,5% bromu (Br2) při 50 stupních je roztok oxidující, ale ne silně pasivující. Katodické částice Ti₂Fe vytvářejí galvanické články s okolní titanovou matricí. Titanová matrice se stává anodou a lokálně se rozpouští na rozhraní matrice částic-. Jakmile se důl iniciuje, brom (silné oxidační činidlo) pohání rychlé šíření. Hloubka jámy se lineárně zvyšuje s časem. Inkluze větší než 2 µm jsou zvláště škodlivé, protože vytvářejí větší galvanické páry. Inkluze seskupené dohromady vytvářejí překrývající se korozní zóny, které tvoří větší důlky.

Kvantitativní hustota důlků jako funkce hodnocení inkluze

Kontrolované testování v 0,5 % Br2 při 50 stupních po dobu 500 hodin stanovilo následující hustoty důlkové koroze pro titanové trubky Grade 2 s různými klasifikacemi ASTM E45. Pro hodnocení vměstků pod 0,5 (velmi čisté, vakuově přetavené) je hustota částic Ti₂Fe nižší než 50 částic na mm², hustota důlků je 5–20 důlků na cm2 a maximální hloubka důlků je 20-50 µm. Pro hodnocení 0,5–1,0 (čisté) je hustota částic 50–150 na mm², hustota důlků je 20-60 důlků na cm2 a hloubka důlku je 40-100 µm. Pro hodnocení 1,0–1,5 (střední) je hustota částic 150–300 na mm², hustota důlků je 50-150 důlků na cm2 a hloubka důlku je 80-180 µm. Pro hodnocení 1,5–2,0 (střední až těžké) je hustota částic 300–600 na mm², hustota důlků je 100-300 důlků na cm2 a hloubka důlku je 120-250 µm. Pro hodnocení nad 2,0 (těžké) hustota částic přesahuje 600 na mm², hustota důlků je 200–500 důlků na cm2 a hloubka důlku je 200-400 µm.

Typ inkluze a závažnost důlků

Různé typy inkluzí mají různou závažnost důlků. Inkluze typu A (sulfidy) jsou u titanu velmi vzácné a mají nízkou závažnost důlků (relativní závažnost 0,2). Typ B (hlinitany) jsou také vzácné a mají nízkou závažnost (0,3). Typ C (křemičitany) se příležitostně vyskytují v důsledku kontaminace kelímku a mají střední závažnost (0,6). Typ D (globulární oxidy, primárně Ti₂Fe) jsou běžné u titanu 2. stupně a mají vysokou závažnost (1,0). Celková hustota důlkové koroze je přibližně součtem příspěvků každého typu inkluze vážených jeho faktorem závažnosti.

Inclusion Control Guide for Brom Service

V následující tabulce jsou uvedeny maximální přípustné začlenění ASTM E45 a hustoty částic pro titanové ohřívací trubice stupně 2 v 0,5% bromu při 50 stupních na základě požadované hustoty důlkové koroze a životnosti.

Engineering Beyond Inclusion Control

Třída titanu ovlivňuje pitting chování. Stupeň 7 (palladium-stabilizovaný) má podobný obsah inkluzí jako stupeň 2, ale palladium upravuje galvanické chování a snižuje hustotu důlků o 50–70 % při stejné distribuci inkluzí. Stupeň 1 má nižší obsah železa (max. 0,08 %) a přirozeně méně vměstků Ti₂Fe. Tloušťka stěny poskytuje přídavek na průnik do jámy; na stěně 2,0 mm se 100 µm důlky zbývá 95 % její stěny. Povrchová úprava trubky ovlivňuje iniciaci důlku; elektrolytické leštění odstraňuje tenkou povrchovou vrstvu a obnažuje méně vměstků. Žíhání vodíkem při 700 stupních může sféroidizovat částice Ti₂Fe, čímž se snižuje jejich poměr stran a závažnost důlkové koroze.

Vytvoření informované specifikace

Pro titanovou ohřívací trubici v 0,5% bromu při 50 stupních specifikujte hodnocení ASTM E45 menší než 1,0 (čisté). K dosažení nízkého obsahu vměstků je zapotřebí dvojitý vakuový přetavený materiál (VAR). Vyžádejte si metalografické vyšetření reprezentativního vzorku při 500násobném zvětšení s potvrzením, že hustota částic Ti2Fe je nižší než 150 částic na mm² a že žádné částice nepřesahují průměr 5 µm. Pro kritické aplikace specifikujte titan třídy 1 nebo titan třídy 7. Během vstupní kontroly proveďte rychlý pitting test ponořením vzorku do 0,5% Br₂ při 50 stupních na 168 hodin a prozkoumejte při 50násobném zvětšení; odmítněte šarži, pokud hustota důlků přesahuje 50 důlků na cm². Řízením obsahu inkluze jako kvalitativního parametru technik minimalizuje hustotu důlkové koroze v provozu s bromem.