Proč titanový ohřívač pláště s dodatečným-tepelným zpracováním při 600 stupních na vzduchu vykazuje čtyřnásobně vyšší míru štěrbinové koroze v 5% kyselině šťavelové při 80 stupních ve srovnání s as-svařovanou trubkou?

PWHT titanových ohřívačů pláště se běžně provádí při 540–650 stupních, aby se snížilo zbytkové napětí způsobené svařováním. Na povrchu titanu se při 600 stupních na vzduchu generuje silná, vícevrstvá-oxidová vrstva. Tato stupnice se skládá z TiO2, Ti2O3 a TiO a kyslík je pod nimi vysoce obohacen a vytváří vrstvu alfa-pouzdra. Tato oxidová stupnice a alfa-pouzdro jsou chemicky nestabilní v 5% kyselině šťavelové (H2C2O4) při 80 stupních. Vodní kámen se láme a odlupuje v několika trhlinách. Kyselina šťavelová proniká těmito trhlinami, koncentruje nepřátelské druhy a zvyšuje místní korozní rychlost. Svařovaná trubka ve stavu mořeném nebo elektrolyticky leštěném povrchu a bez oxidu PWHT má pasivní film, který je tenký, hustý a odolný proti iniciaci štěrbiny. To má za následek čtyřnásobné zvýšení rychlosti štěrbinové koroze u vzduchových{20}trubek PWHT oproti-svařovaným trubkám.

Mechanismus PWHT-indukovaného zrychlení štěrbinové koroze

Titan je vystaven parabolické oxidaci na vzduchu při 600 stupních se stupnicí 2-5 µm. Kyslík se rozpouští v kovu a vytváří povrchovou alfa-pouzdrou vrstvu 50–150 µm hlubokou. Tato vrstva je křehká a má koeficient tepelné roztažnosti odlišný od koeficientu základního kovu. Kde se ve váze vyskytují chlazené mikro{10}}trhliny. Stupnice se v kyselině šťavelové rozpouští nerovnoměrně-a odhaluje případ alfa-. Alfa{15}}pouzdro je anodizované k podkladovému kovu a galvanické články jsou nastaveny. Prasklé šupiny a odkrytý alfa-pouzdro jsou přirozené trhliny a zvyšují četnost napadení 3 až 5krát rychleji než čistý svařovaný povrch. Růst štěrbinové koroze je primárně na kontaktu mezi pouzdrem alfa a základním kovem.

Kvantitativní rychlost štěrbinové koroze za různých podmínek tepelného zpracování po svařování.

Kontrolované testy v 5% kyselině šťavelové při 80 stupních po dobu 500 hodin byly použity ke stanovení rychlosti štěrbinové koroze pro titan Grade 2 za několika okolností po-svaření. Rychlost štěrbinové koroze na špičkách sváru byla 0,08–0,15 mm/rok u svařované, mořené trubky bez PWHT a čistého povrchu pouze s malým napadením. Rychlost pro trubici, která byla aplikována PWHT při 540 stupních ve vzduchu, což vedlo k lehkému oxidu slámy, bylo 0,20–0,35 mm za rok. To byla dvojnásobná rychlost ve srovnání s-svařením a částečným odlupováním okují. Trubka s PWHT při 600 stupních na vzduchu a modrým nebo fialovým oxidem má rychlost 0,35–0,65 mm/rok, čtyřnásobný nárůst oproti svařované základní linii a vážné praskání a odlupování okují. Trubka s PWHT při 650 stupních na vzduchu, tvořící šedý nebo bílý oxid, má rychlost 0,60–1,20 mm za rok, osmkrát vyšší, s vážným okujením a odlupováním. Naproti tomu trubice s PWHT při 600 stupních v inertní atmosféře argonu nevykazuje žádný významný oxid a má rychlost pouze 0,06–0,12 mm/rok bez zrychlení.

Vliv koncentrace kyseliny šťavelové a teploty na akcelerační faktory

Faktor zrychlení ze vzduchu-PWHT je přibližně konstantní v celém rozsahu koncentrací kyseliny šťavelové a teplot. Rychlost svařování v 5% kyselině šťavelové při 60 stupních je 0,05–0,10 mm/rok a rychlost 600° vzduchové{8}}PWHT je 0,20–0,40 mm/rok, faktor zrychlení 4. Rychlost svařování v as{12}}roku – 5,0 mm/rok kyseliny šťavelové – 5,0 mm/8,0 mm kyseliny šťavelové je a rychlost vzduchové{17}}PWHT je 0,35–0,65 mm/rok, tedy opět čtyřnásobek. Svařovací-rychlost je 0,15–0,25 mm/rok, zatímco vzduchová{25}}rychlost PWHT je 0,60–1,00 mm/rok při 10% kyselině šťavelové a 80 stupních, stále faktor 4. Svařovaná rychlost za rok je 0,20}PWHT a vzduch je 0,20{35}mm{35} 0,80-1,50 mm za rok při 5% kyselině šťavelové, 100 stupních varu, při 4× zrychlení. Konstantní faktor znamená, že PWHT vede k povrchovému stavu, který podporuje vnitřní korozivnost kyseliny.

Pokyny pro řízení PWHT pro kyselinu šťavelovou

Níže uvedená tabulka uvádí doporučení pro tepelné zpracování po svařování (PWHT), aby se zabránilo štěrbinové korozi v 5% kyselině šťavelové při 80 stupních v závislosti na potřebné teplotě PWHT a dostupném atmosférickém řízení.

Požadovaná teplota PWHT Servisní prostředí Doporučené prostředí PWHT Atmosféra Post-Ošetření PWHT Očekávaná míra koroze štěrbiny (mm/rok)
Jakákoli 5% kyselina šťavelová, 80stupňový argon (přijatelné i vakuum) Žádný 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
Nevyžaduje se PWHT Kyselina šťavelová N/A Mořený povrch 0,08–0,15
PWHT Engineering – Beyond Atmosphere Control

Rozsah poškození PWHT závisí na kvalitě titanu. Stupeň 7 vytváří srovnatelné oxidové okují, ale obohacení okují-kovu v kontaktu s palladiem poskytuje určitou ochranu proti korozi pod-okují a snižuje faktor zrychlení na 2-3krát oproti 4krát. U stupně 12 došlo k mírnému pokroku. Tloušťka stěny nabízí toleranci vůči korozi. 2,0 mm stěna s rychlostí štěrbinové koroze 0,5 mm za rok vydrží 4 roky. Moření 20% kyselinou dusičnou plus 3% kyselinou fluorovodíkovou po dobu 5–10 minut může odstranit vrstvu alfa-pouzdra a obnovit odolnost proti korozi téměř na stav po svařování. Pokud je tepelné zpracování po svařování na vzduchu nevyhnutelné, pak by měla být trubka po tepelném zpracování mořena.

Vytvoření informované specifikace

U titanového ohřívače pláště pro provoz v 5% kyselině šťavelové při 80 stupních vyžadující tepelné zpracování po-svaření specifikujte, že PWHT se provádí v inertní atmosféře (argon s kyslíkem méně než 50 ppm) nebo ve vakuu. Pokud je nevyhnutelné PWHT na bázi vzduchu-, specifikujte po-moření PWHT minimálně 20% kyselina dusičná + 3% kyselina fluorovodíková při 50 stupních po dobu 10 minut s důkladným opláchnutím deionizovanou vodou. Jakákoli zkumavka, která po moření vykazuje modrý, fialový nebo šedý oxid, by měla být vyhozena. Stávající ohřívače, které byly -PWHT bez dalšího moření, by měly být chemicky čištěny 10% kyselinou citrónovou při 60 °C po dobu 2 hodin, aby se odstranily volné vodní kámen, a kupónem testovaným v kyselině šťavelové, aby se potvrdila rychlost koroze. Čtyřnásobnému zvýšení rychlosti štěrbinové koroze, ke kterému dochází v 5% kyselině šťavelové při 80 stupních, je zabráněno regulací prostředí PWHT a zajištěním správné následné{20}}úpravy.