Jak často se musí v mořicích linkách s použitím smíšených kyselin HNO₃{0}}HF při 50 stupních kontrolovat ohřívací trubice titanové třídy 2 na intergranulární napadení po 5000 provozních hodinách?

Směsné roztoky kyseliny dusičné-fluorovodíkové se používají v mořicích linkách z nerezové oceli a titanových slitin k odstranění oxidových okují a povrchových nečistot. Typické formulace obsahují 10-20 % HN03 a 1-5 % HF při 40-60 stupních. Titan Grade 2 se často používá pro ponorné ohřívače v těchto linkách, protože vytváří pasivní vrstvu v kyselině dusičné. Ale přítomnost kyseliny fluorovodíkové (HF) v podstatě mění mechanismus koroze. HF napadá titan rozpuštěním pasivního filmu jako rozpustný hexafluorotitanát (TiF6 2- ) . HF může napadnout hranice zrn a způsobit intergranulární útok (IGA). Na rozdíl od rovnoměrné koroze IGA postupuje podél hranic zrn s malou viditelnou změnou na povrchu, dokud se zrna nepodříznou a neodpadnou. Na základě naměřených rychlostí penetrace IGA po 5 000 hodinách provozu ve smíšených HNO3-HF mořicích linkách článek navrhuje intervaly kontrol pro titanové ohřívací trubice 2. třídy.

Mechanismus útoku na hranici zrn u kyselin obsahujících HF -
Směsné kyseliny HNO3-HF jsou oxidační a běžně by pasivovaly titan, ale HF tvoří sloučeninu s titanovými ionty a brání tvorbě filmu. Korozní mechanismus se mění na aktivní rozpouštění. Rychlost rozpouštění se zvyšuje na hranicích zrn v důsledku následujících faktorů: segregace nečistot (železo, uhlík, kyslík) na hranicích zrn; zvýšená deformační energie na hranicích zrn; a preferenční útok konkrétních krystalografických orientací.

U titanu třídy 2 (komerčně čistý, nízký obsah legování) jsou oblasti na hranicích zrn poněkud reaktivnější než vnitřky zrn. Rychlost rozpouštění na hranicích zrn je 3-10krát vyšší než obecná rychlost koroze při 50 stupních a koncentracích HF nad 0,5 %. Po dlouhé expozici může mít trubice, která na povrchu vypadá jen mírně vyleptaná, 50-100 µm hluboké rýhy na hranicích zrn. Když tyto drážky dosáhnou dostatečné hloubky (obvykle 30-50% tloušťky stěny), zrna mohou vypadávat a tvoří se důlky, které rychle perforují trubku.

Smíšené míry penetrace HNO₃-HF IGA
Kvantitativní údaje o penetraci IGA jsou získány z kontrolovaného ponorného testování vzorků titanu Grade 2 (žíhaných, zrnitost 20-40 µm) ve formulacích moření kyseliny při 50 stupních. Exponované vzorky byly rozřezány a byla změřena maximální hloubka napadení hranic zrn metalograficky.

Obecná rychlost koroze je 0,3-0,5 mm/rok v 15% HNO₃ + 3% HF při 50 stupních (průměrná mořicí lázeň z nerezové oceli). IGA proniká rychlostí 1,5–2,5 mm každý rok - 5krát rychleji. Po 5 000 hodinách (asi 7 měsíců nepřetržitého provozu) je vypočtená penetrace IGA 0,9-1,4 mm. Pro standardní 1,65 mm stěnovou trubku to platí pro 55-85 % spotřeby stěny podle IGA, tj. trubka je vystavena vysokému riziku vypadávání zrna a perforace.

Obvyklá rychlost koroze pro 10% HNO3 + 1% HF (méně agresivní, používá se pro moření titanových slitin) je 0,08-0,12 mm/rok. Míra penetrace IGA je 0,3-0,5 mm/rok. Průnik IGA je 0,17-0,29 mm po 5 000 hodinách, nebo přibližně 10-18 % stěny 1,65 mm. Je to důležité, ale ne naléhavé."

Obecná rychlost koroze v 20% HNO₃ + 5% HF (agresivní vysoce{2}}propustné moření) je 0,8–1,2 mm/rok, zatímco rychlost penetrace IGA je 4–6 mm/rok. Jakákoli možná tloušťka stěny by byla zcela perforována penetrací IGA 2,3-3,4 mm po 2000-3000 hodinách po 5000 hodinách.

Nastavení intervalu kontroly
Frekvence kontrol je založena na 30% průniku IGA tloušťky stěny, kdy je riziko vypadávání zrna vysoké. Pro 1,65 mm stěnovou trubku se 30 % rovná hloubce 0,5 mm IGA.

Na základě výše uvedených rychlostí průniku IGA je čas pro hloubku IGA 0,5 mm:

Pro 15 % HNO 3 + 3 % HF 0,5 mm/(1,5–2,5 mm/rok)=0.2-0.33 rok=1, 750–2 900 hodin. Doporučená kontrola po 2000 hodinách (asi . 3 měsíců).

Pro 10 % HNO₃ + 1 % HF: 0,5 mm/(0,3–0,5 mm/rok)=1.0-1.67 rok=8, 800–14 600 h 8 000 hodin (přibližně 11 měsíců) OK pro kontrolu

Průnik IGA je již 0,9-1,4 mm (55-85% stěna) pro trubku, která pracovala 5000 hodin v 15/3 lázni. Okamžitě vyřaďte trubici z provozu, bez ohledu na to, jak vypadá zvenčí. Pro vanu 10/1 je 5 000 hodin 0,17-0,29 mm IGA. V tomto bodě by měla být provedena kontrola, aby se změřila aktuální penetrace a předpověděla zbývající životnost.

Intervaly kontroly aplikační matice
Složení mořicích kyselin Teplota penetrace (mm/rok) stupně 2 IGAČas do 30 % penetrace stěnou (1,65mm trubice)První kontrola Doporučená metoda kontroly
10 % HNO3 + 1% HF 50 stupňů 0.3-0.5 8, 800–14 600 hodin 5 000–6 000 hodin Ultrazvukové měření stěn + metalografická replikace
10 % HNO3 + 2% HF 50 stupňů 0.8-1.2 3, 700-5 500 hodin 3 000-4 000 hodin Ultrazvuk + vířivý proud 15 % HNO3 + 3% HF 50 stupňů 1.5-2.5 1, 750-2 9000 hodin Odstranit geometrii část GA a nefunkční GA 2
20 % HNO₃ + 5 % HF 50 stupňů 4.0-6.0 700-1, 100 hodin 500 hodin Nedoporučuje se pro stupeň 2; použijte stupeň 7 nebo Hastelloy
Libovolné složení při 60 stupních (proti 50 stupním) 60 stupních 2-3x rychlost při 50 stupních 2-3násobné zkrácení intervaluUpravte podle potřeby Jak je uvedeno výše Metody kontroly detekce IGA
Napadení hranic zrn negeneruje hladkou, paralelní ztrátu stěny, takže konvenční ultrazvukové měření tloušťky obvykle není vhodné pro IGA. Ultrazvukový signál se může odrážet od nejhlubších drážek na hranicích zrn, ale mezilehlá zrna mohou být stále připojena. Odečet tloušťky 1,2 mm (signál do nejhlubší drážky) se může objevit u zrn, která se rozdělí na 0,8 mm skutečné zbývající stěny.

Mezi spolehlivější způsoby patří:

Metalografická replikace: Část leštěného a leptaného povrchu trubice je replikována na acetát celulózy a napadení hranic zrn lze zkoumat pod mikroskopem bez řezání trubice. Repliky mohou detekovat IGA hloubky 20-30 µm a mělčí.

Testování vířivými proudy Vysokofrekvenční vířivé proudy (100-500 kHz) jsou citlivé na diskontinuity hranic zrn a lze je použít k mapování závažnosti IGA na povrchu trubek.

Dělení a přímé měření. Pro základní aplikace se topné těleso odstraní v potřebném intervalu a na několika místech se vyříznou příčné řezy (rovné úseky, ohyby, svary) a změří se hloubka IGA pod metalografem. To poskytuje definitivní data pro předpověď zbývající životnosti.

Kontrola titanových topných trubek třídy 2 pro mořicí linky se směsí 15% HNO3 + 3% HF při 50 stupních je vyžadována po 2000 hodinách (asi 3 měsíce nepřetržitého provozu). Obvykle po 5 000 hodinách bude penetrace IGA 55-85 % stěny 1,65 mm a trubku je třeba vyměnit. U méně agresivních přípravků s 10% HNO3 + 1% HF je rozumné vyšetření po 5 000 hodinách. K určení hloubky IGA by měla být použita metalografická replikace. Výměna by měla být provedena, když hloubka IGA překročí 0,5 mm. Titan Grade 2 se nedoporučuje pro kyselé přípravky, kde HF > 3 % nebo teploty > 50 stupňů. Měl by být poskytnut stupeň 7 (2-3krát silnější odolnost IGA) nebo Hastelloy C-276. Při nákupu požádejte o žíhané trubky s jemnou zrnitostí (ASTM 7-8, 20-25 µm), protože mají nižší hodnoty IGA než hrubozrnný materiál.