Колики је максимални безбедни парцијални притисак кисеоника (атм) у азотном покривачу изнад титанијумског имерзионог грејача који ради на 300 степени у еутектичкој сланој купки да би се избегао убрзани алфа{1}}раст?

Титанијумски урањајући грејачи су заштићени од оксидације азотним покривачем у еутектичком сланом купатилу на 300 степени. Међутим, ако је кисеоник доступан у азотном покривачу кисеоник може да продре до површине титанијума и формира слој алфа-обогаћеног кисеоником. Овај крхки слој смањује век трајања и дуктилност. Брзина раста алфа-случаја је параболична, а дубина је пропорционална квадратном корену времена пута парцијалног притиска кисеоника. Ово је највиши парцијални притисак кисеоника који се може безбедно користити да би се избегао убрзани раст алфа-случаја (тј. мање од 10 м алфа-случаја после 10.000 сати рада). Изнад овог нивоа, стопа раста алфа-случаја се брзо повећава изазивајући кртост и рани отказ.

Механизам формирања алфа{0}} случаја помоћу кисеоника на 300 степени

На 300 степени кисеоник дифундује интерстицијско у решетки титанијума стабилизујући алфа фазу. Алфа-слој кућишта је тврђи, обично 300–500 ХВ у поређењу са 180–220 ХВ за основни метал и у суштини није-дуктилан. Раст у алфа- случају је дат једначином д^2=к_п * т, где је д дубина случаја алфа-, к_п је константа параболичке брзине, а т је трајање. Константа брзине кп је пропорционална парцијалном притиску кисеоника на степен од 0,5. При парцијалним притисцима кисеоника испод критичне вредности, стопа раста алфа-случаја је занемарљива за практичан радни век. Изнад овог нивоа стопа раста је висока и може довести до крхкости танкозидне цеви за грејање за неколико месеци.

Квантитативни алфа{0}}раст случаја у односу на парцијални притисак кисеоника на 300 степени

Контролисани тестови са комбинацијама азота-кисеоника на 300 степени током 10.000 сати су утврдили алфа-дубину раста за Ти-Град 2. При парцијалном притиску кисеоника од 0,0001 атм (0,01% кисеоника) алфа{9}-значајни2–случај утиче само на дубину и стога утиче само на дубоки случај механичких квалитета. Дубина је 5–10 µм на 0,0005 атм (0,05% кисеоника), што је прихватљиво за већину апликација са сигурносном маргином. На критичном прагу од 0,001 атм (0,1% кисеоника) алфа-дубина кућишта је 8-15 {микро}м после 10.000 сати, што је максимално дозвољено ограничење. На 0,002 атм (0,2% кисеоника) дубина се повећава на 15–25 µм и примећује се мерљиви губитак дуктилности. На 0,005 атм (0,5% кисеоника) дубина је 25-40 µм и примећено је значајно крхкост. 35–60 µм дубина алфа-случаја на 0,01 атм (1% кисеоника) са пуцањем при термичком циклусу. На 0,1 атм (10% кисеоника, типично за ваздух) дубина је већа од 100 µм након 10.000 сати са јаком кртошћу.

Температура и време излагања Ефекти на толеранцију кисеоника

Безбедан парцијални притисак кисеоника нагло опада са температуром{0}} µм алфа-дубином кућишта после 10.000 сати на 300 степени и 0,001 атм О2. На 350 степени и истом притиску О2 од 0,001 атм дубина се повећава на 20–35 µм, што је изнад дозвољене границе. На 300 Ц и 0,002 атм О 2 дубина је 15-25 ум, опет преко границе. Толеранције кисеоника су веће на нижим температурама, са дубином од 10.000 х од само 5–10 µм на 250 степени и 0,005 атм О2. Виши нивои кисеоника могу бити прихватљиви за време излагања краће од 10.000 сати. Максимални безбедни парцијални притисак кисеоника током излагања од 1000 сати на 300 степени пење се на 0,005 атм (0,5% кисеоника) са дубином алфа-случаја од 5–10 μм.

Азотна ћебад Водич за контролу парцијалног притиска кисеоника

У следећој табели дате су препоруке за максималне дозвољене парцијалне притиске кисеоника у азотним покривачима преко титанијумских урањајућих грејача у еутектичким сланим купатилима на 300 степени у зависности од потребног радног века и дозвољене алфа-дубине кућишта.

Жељени радни век (сати) Максимална дозвољена Алфа-дубина кућишта (µм) Максимални безбедни парцијални притисак кисеоника (атм) Еквивалентна концентрација кисеоника (%) Препоручена чистоћа азота 5,000 10 0.002 0.2% 99,8% 10,{5}}% 9,{5}}% 9,9% 99. 50,000 20 0.0002 0.02% 99,98% 100,000 25 0.0001 0.01% 99,99%
Инжењеринг изван парцијалног притиска контроле кисеоника

Квалитет титанијума утиче на кинетику производње алфа- кућишта. Оцена 7 се понаша на сличан начин као и оцена 2 у алфа- случају за исти парцијални притисак кисеоника јер паладијум не мења значајно дифузију кисеоника. Дебљина зида нуди материјални додатак. На пример, зид од 2,0 мм са алфа-дубином кућишта од 20 µм има 1,98 мм дуктилног језгра што је прихватљиво, али зид од 1,0 мм са истим алфа- кућиштем има само 0,98 мм дуктилног језгра што може бити маргинално. Континуирани надзор азотног покривача треба да се одржава коришћењем анализатора кисеоника који је подешен да алармира на 0,05% кисеоника (0,0005 атм) да би се обезбедила сигурносна граница испод границе од 0,1%. Хемија у сланом купатилу такође може утицати на раст алфа-капа; нечистоће хлорида у соли повећавају брзину транспорта кисеоника.

Информед Специфицатион.

За урањајући грејач од титанијума на 300 степени Ц у еутектичком сланом купатилу са азотним покривачем, наведите максимални парцијални притисак кисеоника од 0,001 атм (0,1 проценат кисеоника) за животни век од 10.000 сати. Праћење кисеоника у азотном покривачу треба да буде континуирано са алармом на 0,05% кисеоника и блокадом за искључивање грејача ако је кисеоник већи од 0,2%. Наведите азот минималне чистоће 99,9%, тачку росе испод -60 степени да бисте обезбедили сувоћу. Наведите 99,95% азота (0,05%О₂) за дужи радни век преко 20.000 сати или инсталирајте систем за добијање кисеоника. Приликом пуштања у рад важно је проверити ниво кисеоника на површини грејача, не само на улазу за довод гаса, јер ваздух може да уђе кроз заптивке. Да би спречио убрзани раст алфа кућишта и крхкост титанијумских грејача у високотемпературном сланом купатилу, инжењер контролише парцијални притисак кисеоника на мање од 0,001 атм.