Како је дистрибуција величине честица интерметалног Ти₂Фе у цеви за грејање од титанијума 2 степена у корелацији са густином удубљења у врућем раствору алуминијум-сулфата на 80 степени?

In the Grade 2 titanium, iron is present as an impurity up to 0.20–0.30 wt% and forms intermetallic Ti2Fe particles. These particles are cathodic against the surrounding alpha-titanium matrix. In hot aluminum sulfate (Al2(SO4)3) solution at 80°C-commonly used in water treatment and paper manufacturing-the cathodic Ti2Fe particles form galvanic cells. These galvanic cells initiate pitting at the particle-matrix interface. The size distribution of these particles (number per unit area, average and maximum diameter) is closely correlated to the pitting density. greater pit densities are achieved by larger particles (>5 µm) and greater particle densities (>500 честица/мм²). Мање честице < 2 µм и мања густина < 200 честица / мм2 показују много мању осетљивост на питтинг тако да је животни век грејача предвидљив.

Механизам питинга изазваног Ти2Фе-у алуминијум-сулфату

Густина галванске струје до Ти2Фе честице на ивици честице је 10-100 μА/цм2, што је довољно да се раствори суседна титанијумска матрица. Врући алуминијум сулфат на 80 степени даје маргинално стабилан пасивни филм. Када се јама покрене, висока концентрација сулфата и висока температура помажу ширењу јаме. Густина удубљења има однос степена са густином честица: густина удубљења ≈ 0,1 (густина честица)0,7. Због тога је важно управљати дистрибуцијом Ти$_2$Фе честица одабиром одговарајућег материјала и топлотног третмана тако да се може предвидети и минимизирати питинг у сервису алуминијум сулфата. веће честице резултирају већим галванским паровима и убрзавају почетак јаме.

Квантитативна корелација густине питинга и честица

Контролно металографско испитивање и испитивање корозије 10% Ал 2(СО 4 ) 3 на 80 степени током 500 сати открило је следеће корелације за цеви од титанијума степена 2. Узорци са густином Ти 2 Фе честица<100 particles per mm 2 and average particle size <2 µm show pitting densities of 5-20 pits per cm 2 with maximum pit depths of 20-50 µm. This is a good performance for 5 years or longer with 1.5 mm wall thickness. Particle density of 100 to 300 particles/mm2 and average size of 2 to 4 μm produces pitting density of 30 to 80 pits/cm2 and pit depths of 50 to 120 μm, which is marginal for 2 to 3 years of service. 300–600 particles per square millimeter with a size of 3–5 µm result in a pitting density of 100–250 pits per square centimeter and depths of 100–200 µm, which are considered a high pitting risk. But any density above 600 particles per square millimeter with particle sizes larger than 5 µm leads to a pitting density bigger than 300 pits per square centimeter and depths bigger than 200 µm, which is not acceptable for any long term service.

Утицај садржаја гвожђа и топлотне обраде на дистрибуцију честица

Расподела честица Ти2Фе контролише концентрација гвожђа и историја термичке обраде. Титанијум 1. степена, жарен у раствору (700 степени, гашење водом), са 0,05–0,08 теж% гвожђа, има густину честица мању од 50 честица/мм2 и величину честица мању од 1 µм. Степен 2 са 0,12 теж% гвожђа у млин{12}}жареном стању (700 степени, ваздушно хлађење) показује густину од 80–150 честица по мм2 и величину од 1–2 µм. Типичан степен 2 са 0,20 теж% гвожђа у млин{22}}жареном стању има густину од 200-400 честица/мм2 и величину од 2-4 мм. Високо гвожђе Граде 2 (0,25 теж.%) у извученом стању достиже густину од 400–700 честица/мм2 и величину од 3–6 μм. Бета жарење (споро хлађење изнад 900 степени) упркос смањеној густини ствара значајна места удубљења грубих честица од 5-10 µм.

Погодна дистрибуција честица за услугу алуминијум-сулфата

Следећа табела приказује максимално дозвољене параметре честица Ти2Фе за титанијумске цеви степена 2 у 10% алуминијум сулфата на 80 степени за жељени радни век и максималну прихватљиву дубину јаме.

Жељени радни век (године) Максимална дубина удубљења (мм) Максимална густина Ти2Фе честица (честице/мм2) Максимална просечна величина честица (µм) Препорука за топлотну обраду
5 0.15 <150 <2 Solution annealed (700°C, water quench)
5 0.30 150-250 2-3 млин жарен (700 степени Ц, ваздушно хлађен)
3 0.30 250–400 3–4 млин жарено + кисело 2 0.50 400–600 4–5 као-извучено (не препоручује се)<1 >0.50 >600 >5 Није прикладно за инжењеринг 2. разреда изван контроле дистрибуције честица

Класа титанијума се може изабрати да у потпуности елиминише Ти2Фе честице. У раствору{2}}жарено стање са садржајем гвожђа мањим од 0,08 теж.% за степен 1 ​​показује најнижу густину питтинга. Степен 7 (стабилизован са паладијумом{7}}) је упоредив са степеном 2 по садржају гвожђа, али је галванско понашање промењено, смањујући густину питинга за 50–70% за исту дисперзију честица. У степену 12 присутни су молибден и никл који производе различите интерметале који су мање катодни од Ти 2 Фе. Дебљина зида омогућава толеранцију продирања удубљења. 2.0 мм дебљине са умереним рупама (80 јама/цм^2, 100 µм дубине) може да траје 5–8 година, дебљина од 1,2 мм пропада раније. Завршна обрада утиче на почетак јаме. Електрополирањем се уклања површински слој обогаћен Ти2Фе честицама, смањујући ефективну густину честица.

Информисана спецификација

За грејач од титанијума степена 2 у врелом раствору алуминијум сулфата на 80 степени, наведите максималну концентрацију гвожђа од 0,15 теж% и стање -жареног раствора (700 степени ± 10 степени, гашење водом). Металографска инспекција типичног узорка при увећању од 500×. Потврда да је густина Ти₂Фе честица мања од 250 честица по квадратном милиметру и да ниједна честица није већа од 5 микрона у пречнику. За основне примене где се не може дозволити удубљење, користите титанијум степена 1 или титанијум степена 7. Инцоминг Инспецтион. Рапид Питтинг Тест. Потопите купон узорка у 10% Ал2(СО4)3 на 80 степени током 168 сати и прегледајте под увећањем од 50к. Одбацити партију ако густина јама прелази 50 јама по квадратном центиметру. Инжењер контролише дистрибуцију величине честица Ти 2 Фе као параметар квалитета да би се смањила густина питинга и да би се обезбедио предвиђени животни век грејача при употреби врућег алуминијум сулфата.