Зашто грејач за урањање титанијума са полираним завареним врхом (фактор концентрације напрезања)<1.2) Outlast an As-Welded Joint (SCF >3) фактором 5 у систему катодне заштите морске воде од 90 степени?

Титанијумски грејачи у систему катодне заштите морске воде од 90 степени били су нападнути корозијом и водоничним кртошћу. Ножни врх завара је подручје високе концентрације напона. СЦФ за-заварених спојева је 3-5, а полираних заварених врхова испод 1,2. Већи СЦФ доводи до повећаног затезног напрезања, а самим тим и до повећаног пуцања изазваног водоником и иницирања прслине услед замора. Полирање ради смањења СЦФ продужава животни век за фактор 5. Побољшање се види у титанијумском омотачу и отпорној жици унутра.

Улога фактора концентрације стреса у животу замора

Заварени спој је зарез у коме врх вара концентрише примењена и заостала напрезања. Напон врха завара је дат са σ_мак=СЦФ пута σ_номинал. Са СЦФ од 4 за као-заварени спој, номинални напон од 50 МПа производи локални напон од 200 МПа, близу границе попуштања титанијума 2. разреда. Са СЦФ=1.2 за полирани спој, 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 до положаја максималног троосног напона на врху завара где се хидриди таложе и настају пукотине. Нижи СЦФ смањује покретачку силу за акумулацију водоника.

Животни век замора као функција стања врха завара, квантитативно

Заморни век заварених спојева од титанијума степена 2 је добијен контролисаним цикличним тестовима оптерећења у морској води од 90 степени са катодном заштитом на -0,85 В у односу на Аг/АгЦл. Животни век у односу на -заварени за-заварени спој са оштрим зарезом (СЦФ 4-5) је 10.000-30.000 циклуса до почетка пуцања. За заварени спој са просечном геометријом (СЦФ 3-4), циклуси су 20.000-50.000, а релативни век трајања је 1,5. Глатка фуга (СЦФ 1.5-2) 50.000-150,000 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 мањим од 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

Предност полирања се повећава са негативнијим потенцијалом катодне заштите (више заштитним). Пошто је-век завареног века 100.000-200.000 циклуса. Полирани животни век је 500.000-1.000.000 циклуса. Однос живота је 5 на -0,80 В у односу на Аг/АгЦл. На -0,85 В, заварени век има век од 30.000-60.000 циклуса, полирани има век од 150.000-300.000 циклуса, а однос је и даље 5. Животни век при заваривању на -0.90 В је 10.000-20. 50.000-100.000 циклуса и однос је 5. Животни век при заваривању на -0,95 В је 5.000–10.000 циклуса, полирани век је 25.000–50.000 циклуса и однос је 5. Конзистентно побољшање од 5× показује да апсолутни век трајања механизма за полирање без обзира на корен узрокује полирање.

Водич за облагање заварених прстију за услуге катодне заштите

Табела у наставку 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.

Очекивани циклуси током радног века Потребан СЦФ Препоручени завршетак завареног врха Очекивани век трајања замора (циклуси) у односу на као-заварен<10,000 <4 As-Welded (any) 10,000-30,000 1x 10,000-50,000 <3 As-welded (smooth) 20,000-50,000 1.5x 50,000-150,000 <2 Ground smooth 50,000-150,000 3x 150,000-300,000 <1.5 Mechanically polished 80,000-200,000 4x >300,000 <1.2 Electropolished 150,000-300,000 5-7x Engineering Beyond Weld Toe Finishing

Отпорност на замор зависи од квалитета титанијума независно од СЦФ-а. Степен 7 је слично осетљив на СЦФ, али има већу унутрашњу чврстоћу на замор због обогаћивања паладијумом. За дато оптерећење номинални напон зависи од дебљине зида. Зид од 2,0 мм даје мањи напон од зида од 1,0 мм за исти момент савијања. Мора се узети у обзир облик арматуре завара. Глатки прелаз (радијус > 3 мм) смањује СЦФ више него само брушење. Жарење након{10}заваривања на 540 степени у трајању од 30 минута смањује заостала напрезања за 60–80% и значајно побољшава век трајања. Потенцијал катодне заштите треба да се подеси на -0,80 до -0,85 В, али не негативнији да би се минимизирало ослобађање водоника.

Писање информисане спецификације

Specify electropolish all weld toes to a stress concentration factor less than 1.2 for titanium immersion heater in 90°C seawater cathodic protection service. Require profilometer readings to verify that the weld toe radius is more than 3 mm. For existing heaters with as-welded joints, include a stress-relief anneal and grind the weld toes smooth. During operation, examine the weld area annually using dye penetrant and regrind and repolish if cracks are found. Polishing the titanium heater welds reduces the stress concentration factor from >3 то<1.2 and increases the fatigue life by a factor of 5 in cathodically protected seawater.