У систему катодне заштите од морске воде од 90 степени, титанијумски грејачи су подложни и корозивном нападу и водоничном кртошћу. Врх шава је област високе концентрације напона. Како-заварени спојеви имају фактор концентрације напона (СЦФ) од 3–5, док полирани врхови завара смањују СЦФ на испод 1,2. Већи СЦФ појачава затезна напрезања, промовишући пуцање изазвано водоником- и покретање прслине услед замора. Смањење СЦФ-а полирањем продужава век трајања за фактор 5. Побољшање се примећује и на титанијумском омотачу и на отпорној жици унутар.

Механизам утицаја фактора концентрације стреса на живот замора

У завареном споју, врх завара делује као зарез који концентрише примењена и заостала напрезања. Ефективни напон на врху завара је σ_мак=СЦФ × σ_номинал. За -заварени спој са СЦФ=4, номинални напон од 50 МПа производи локални напон од 200 МПа, приближавајући се граници течења титанијума 2. разреда. За полирани спој са СЦФ=1.2, исти називни напон производи локални напон од само 60 МПа. У систему катодне заштите, атоми водоника се стварају на површини титанијума. Затезни напон вуче водоник у област максималног триаксијалног напрезања на врху завара, где се хидриди таложе и настају пукотине. Нижи СЦФ смањује покретачку силу за акумулацију водоника.

Квантитативни век трајања замора као функција стања врха завара

Контролисано циклично испитивање оптерећења у морској води од 90 степени са катодном заштитом на -0,85 В у односу на Аг/АгЦл је утврдило следеће векове замора за титанијумске заварене спојеве степена 2. За -заварени спој са оштрим зарезом (СЦФ 4–5), циклуси до настанка пукотине су 10.000–30.000, а животни век у односу на -заварен је 1,0. За -заварени спој са просечном геометријом (СЦФ 3–4), циклуси су 20.000–50.000, а релативни век трајања је 1,5. За брушени глатки спој (СЦФ 1,5–2), циклуси су 50.000–150.000, а релативни век трајања је 3,0. За механички полирани спој (СЦФ 1,2–1,5), циклуси су 80.000–200.000, а релативни век трајања је 4,0. За електрополирани спој са СЦФ испод 1,2, циклуси су 150.000–300.000, а релативни век трајања је 5–7 пута већи од стања при заваривању.

Утицај потенцијала катодне заштите на осетљивост СЦФ

Корист од полирања се повећава како потенцијал катодне заштите постаје негативнији (више заштитни). При -0,80 В у односу на Аг/АгЦл, век-завареног века је 100.000–200.000 циклуса, полирани век је 500.000–1.000.000 циклуса, а животни однос је 5. У {{26 В7} век трајања је 0. 30.000–60.000 циклуса, полирани век је 150.000–300.000 циклуса, а однос остаје 5. На -0,90 В, век заваривања је 10.000–20.000 циклуса, век полирања је 50.000–300.000 циклуса, а 50.000–1 циклуса. -0,95 В, животни век при заваривању је 5.000–10.000 циклуса, век полирања је 25.000–50.000 циклуса, а однос је 5. Конзистентно побољшање од 5× указује да се полирање бави фундаменталним механизмом концентрације напона независно од апсолутног века трајања.

Водич за завршну обраду врха завара за катодну заштиту

Следећа табела даје препоруке за завршну обраду врха завара за грејаче од титанијума у ​​системима катодне заштите морске воде од 90 степени, на основу очекиваних захтева цикличког века трајања.

Инжењеринг изван завршне обраде завара

Класа титанијума утиче на отпорност на замор независно од СЦФ-а. Степен 7 има сличну СЦФ осетљивост, али већу снагу унутрашњег замора због обогаћивања паладијумом. Дебљина зида утиче на номинални напон за дато оптерећење; зид од 2,0 мм има мањи напон од зида од 1,0 мм за исти момент савијања. Облик ојачања завара је важан; глатки прелаз са радијусом већим од 3 мм смањује СЦФ више од самог млевења. Жарење након{8}}опуштања напона на 540 степени у трајању од 30 минута смањује заостала напрезања за 60–80%, додатно побољшавајући век трајања. Потенцијал катодне заштите треба контролисати на -0,80 до -0,85 В, не негативнији, да би се минимизирала еволуција водоника.

Израда информативне спецификације

For a titanium immersion heater in 90°C seawater cathodic protection service, specify that all weld toes be electropolished to achieve a stress concentration factor below 1.2. Require profilometer measurements to verify that the weld toe radius exceeds 3 mm. For existing heaters with as-welded joints, add a stress relief anneal and grind the weld toes smooth. During operation, inspect the weld area annually using dye penetrant; if cracks are detected, regrind and repolish. By reducing the stress concentration factor from >3 то<1.2 through polishing, the engineer extends the fatigue life of titanium heater welds by a factor of 5 in cathodically protected seawater.