Како квалитет завареног шава титанијумске грејне цеви утиче на њену отпорност на пуцање од корозије под притиском у врућим хлоридним медијима?

Титанијум је осетљив на пуцање од корозије под напоном (СЦЦ) у једном од ретких услова, медијуму са врућим хлоридом. Врући хлоридни медијум се генерално дефинише као изнад 60 степени и са садржајем хлорида већим од 1.000 ппм. СЦЦ се брзо шири кроз зид цеви, са мало визуелних индикација, за разлику од питинга или опште корозије. Заварени шав титанијумске грејне цеви је највероватније место за почетак СЦЦ. Преостала затезна напрезања унесена поступком заваривања и микроструктурне промене у зони утицаја топлоте (ХАЗ), значајно мењају гранични напон материјала за пуцање. Важно је разумети утицај одређених карактеристика квалитета шава, као што су боја, пенетрација, ниво оксидације и третман након-завара, на отпорност на СЦЦ како би се изабрали грејачи за сервис врућег хлорида.

Металуршки СЦЦ иницијацијски механизми у титанијумским завареним спојевима

Заваривање титанијума на ваздуху ствара карактеристичан низ боја који указује на контаминацију површине. Сребрна или бледа сламната нијанса значи мање оксидације и довољну заштиту. Плаве, љубичасте или сиве боје указују на превелику апсорпцију кисеоника, што резултира ломљивим слојем алфа-случаја. Овај-слој обогаћен кисеоником је тврђи, али знатно мање жилав и, што је критично, има нижи праг за формирање СЦЦ у хлоридима. Брзи термички циклуси унутар ХАЗ-а стварају игличасти алфа-примарни мартензит у комерцијално чистим врстама, који је склонији апсорпцији водоника од основног метала са равномерном осовином. Механичка покретачка сила су често заостала затезна напрезања на врху шава, која су реда границе течења (240-340 МПа за степен 2). Адсорпција хлоридних јона на оксидираној површини настаје када врући раствори хлорида дођу у контакт са подручјем завара и настају микропукотине услед концентрације напона на таласима или подрезима шава. Ове пукотине се затим трансгрануларно пропагирају кроз ХАЗ дуж руте максималног заосталог напрезања.

Квантитативни параметри квалитета шава и њихови прагови за СЦЦ

Контролисано лабораторијско испитивање коришћењем претходно{0}}напуклих компактних затегнутих узорака у кључалом магнезијум хлориду (155 степени , 42% МгЦл2) показало је квантитативне односе:

Ниво оксидације шава: Завари сребра/сламе имају гранични интензитет напрезања К ИСЦЦ од око 55 МПа√м. Плави завари показују нижи К_ИСЦЦ од 30-35 МПа√м. За сиве или беле заваре (тешка оксидација), К_ИСЦЦ је испод 15 МПа√м и пукотине брзо расту при ниским примењеним оптерећењима.

Висина арматуре завара (продирање прекомерног пуњења): Сваких 0,5 мм арматуре изнад спољног пречника цеви удвостручује локални фактор концентрације напона. За заварене шавове са арматуром мањом од 0,2 мм време настанка СЦЦ је веће од 2000 х. Ојачање преко 1,0 мм смањује време почетка на испод 200 сати.

Дубина подрезивања завара: Подрезивање од 0,1 мм смањује површину локалног попречног{1}}попречног пресека за око 5%, али повећава локални напон за 15–20%. Сервис са врућим хлоридом: подрезивање веће од 0,3 мм није прихватљиво.

Термичка обрада након{0}заваривања (ПВХТ): Смањење напона на 540-650 степени у трајању од 30 минута смањује заостала напрезања у завару за 60-75% и повећава време до појаве СЦЦ-а за фактор 5-10.

Примена на основу Водича за избор квалитета заваривања

Следећа табела представља оквир избора за успостављање квалитета заваривања титанијумског грејача у односу на озбиљност употребе хлорида и безбедносне стандарде.

Сервисни услови и поузданост врући хлорид Захтевани приоритет за квалитет заваривања Основни образложење и модификација ризика од СЦЦ-а
Хлориди 1.000-5.000 ппм 60-80 степени Чисто решење Нециклични рад Сребрна сламната боја, ојачање Мање или једнако 0,3 мм, без видљивог подреза. Умерене околности су прихватљиве за стандардне аутогене ГТАВ заваре. Визуелно прегледано у складу са прихватањем АВС Д1.6 класе Б.
Хлориди 5.000–20.000 ппм, 80–100 степени, без зона протока, недељни термички циклуси Лагана нијанса сламе, ојачање Мање од или једнако 0,2 мм, ПВХТ ублажавање напрезања (550 степени, 30 мин) ПВХТ смањује заостали напон испод СЦЦ. Није дозвољена оксидација плаве боје. Сви заварени спојеви се испитују пенетрантом боје.
Continuous Duty, chlorides >20.000 ппм, 100 до 120 ° Ц, морска вода или слана вода Без видљивог оксида (позади је прочишћен аргоном), арматура испирања са земљом ±0,1 мм, неопходна максимална ПВХТ отпорност на СЦЦ Појачала напрезања се уклањају накнадним-брушењем заваривања. Пожељни су основни метали степена 12 или 7.
Врући хлорид, пХ<4 or oxidizing species (Fe3+, Cu2+) Silver weld color + Weld toe cold working (shot peening) Compressive surface stress from peening offsets tensile residual stress. Specialized procedure, more expensive.
Инжењеринг квалитета заваривања и још много тога

Квалитет вара не зависи од дебљине зида цеви и температуре рада. Чак и -завар лошег квалитета може да пробије дебео зид (1,5 мм) за неколико недеља, пошто брзине ширења СЦЦ у титанијуму могу бити и до 1-2 мм/х када се једном успостави. Међутим, танак зид (0,7 мм) са одличним завареним спојем (сребрна боја, ПВХТ, уједначено са земљом) ће трајати годинама у врућој саламури. Такође, класа основног метала има утицај на осетљивост шава: титанијум 12. степена (0,3% Мо и 0,8% Ни) има далеко бољу жилавост заварених хаварија од степена 2. Приликом пројектовања за сервис врућим хлоридом, наведите инспекцију пенетранта боје (АСТМ Е165) на свим завареним спојевима и не прихватајте само заваре. Повратно пражњење аргоном током заваривања није обавезно, потребно је да се спречи оксидација унутрашње површине која се не може видети спољашњим прегледом.

Како направити добру спецификацију

(1) боја завара која није тамнија од светле сламе према АВС А5.16 табели боја; (2) максимална арматура завара 0,2 мм; (3) нема подрезивања; (4) 100% инспекција пенетранта боје са писаним извештајем; (5) термичка обрада после-заваривања за сервис изнад 90 степени . Када се специфицирају цеви за грејање од титанијума за окружења са врућим хлоридом изнад 60 степени , препоручљиво је да се у спецификацију набавке унесу следећи захтеви за квалитет заваривања: Захтевајте квалификационе записе о поступку заваривања (ПКР) који показују да критеријуми добављача одговарају овим критеријумима. Ово чини квалитет шава доминантним параметром дизајна, који омогућава инжењеру да директно регулише ризик од СЦЦ-а у раду са врућим хлоридом и да претвори завар од места иницирања квара у поуздан део склопа грејача.