In Grade 2 titanium, inclusions-primarily Ti₂Fe particles-act as pitting initiation sites. ASTM E45 classifies inclusions by type: Type A (sulfides, rare in titanium), Type B (aluminates), Type C (silicates), and Type D (globular oxides). In titanium, iron-rich inclusions (Type D) are most common and most detrimental. Higher inclusion content correlates directly with higher pitting density in bromine solutions at 50°C. A severe inclusion rating (E45 rating >2) are ca rezultat o densitate de sâmburi de 5-10 ori mai mare decât un material curat (evaluare E45<1). The correlation follows a power law, with pitting density approximately proportional to the inclusion density raised to the 0.7 power.

Mecanismul de includere-Punturi induse în soluțiile de brom

În brom 0,5% (Br₂) la 50 de grade, soluția este oxidantă, dar nu se pasivează puternic. Particulele catodice de Ti₂Fe creează celule galvanice cu matricea de titan înconjurătoare. Matricea de titan devine anodul și se dizolvă local la interfața-matricei particulelor. Odată ce o groapă inițiază, bromul (un oxidant puternic) conduce la propagarea rapidă. Adâncimea gropii crește liniar cu timpul. Incluziunile mai mari de 2 µm sunt deosebit de dăunătoare deoarece creează cupluri galvanice mai mari. Incluziunile grupate creează zone de coroziune suprapuse, formând gropi mai mari.

Densitatea cantitativă a pitting-ului ca funcție a evaluării incluziunii

Testarea controlată în 0,5% Br₂ la 50 de grade peste 500 de ore a stabilit următoarele densități de pitting pentru tuburile de titan de gradul 2 cu diferite evaluări de incluziune ASTM E45. Pentru un rating de incluziune mai mic de 0,5 (foarte curat, cu arcul de vid retopit), densitatea particulelor de Ti₂Fe este sub 50 de particule pe mm², densitatea de pitting este de 5–20 de gropi pe cm², iar adâncimea maximă a gropii este de 20–50 µm. Pentru un rating de 0,5–1,0 (curat), densitatea particulelor este de 50–150 per mm², densitatea pitting este de 20–60 gropi pe cm², iar adâncimea gropii este de 40–100 µm. Pentru un rating de 1,0–1,5 (moderat), densitatea particulelor este de 150–300 pe mm², densitatea pitting este de 50–150 gropi pe cm², iar adâncimea gropii este de 80–180 µm. Pentru o evaluare de 1,5–2,0 (moderată până la grea), densitatea particulelor este de 300–600 pe mm², densitatea pittingului este de 100–300 gropi pe cm², iar adâncimea gropii este de 120–250 µm. Pentru un rating de peste 2,0 (grele), densitatea particulelor depășește 600 per mm², densitatea pitting este de 200–500 gropi pe cm² și adâncimea gropii este de 200–400 µm.

Tipul de includere și severitatea pittingului

Diferite tipuri de incluziuni au o severitate diferită a pitting-ului. Incluziunile de tip A (sulfurile) sunt foarte rare în titan și au o severitate scăzută a pittingului (severitate relativă 0,2). Tipul B (aluminați) sunt, de asemenea, rari și au o severitate scăzută (0,3). Tipul C (silicații) apar ocazional din contaminarea creuzetului și au o severitate moderată (0,6). Tipul D (oxizii globulari, în principal Ti₂Fe) sunt obișnuiți în titanul de gradul 2 și au o severitate ridicată (1,0). Densitatea totală de pitting este aproximativ suma contribuțiilor fiecărui tip de includere ponderată cu factorul său de severitate.

Ghid de control al incluziunii pentru serviciul de brom

Următorul tabel furnizează cotele maxime admisibile de incluziune ASTM E45 și densitățile de particule pentru tuburile de încălzire din titan de gradul 2 în brom 0,5% la 50 de grade, pe baza densității și duratei de viață dorite.

Inginerie dincolo de controlul incluziunii

Calitatea de titan afectează comportamentul la pitting. Gradul 7 (stabilizat cu paladiu) are un conținut de incluziune similar cu gradul 2, dar paladiul modifică comportamentul galvanic, reducând densitatea pittingului cu 50-70% pentru aceeași distribuție de incluziune. Gradul 1 are un conținut mai scăzut de fier (0,08% max) și în mod inerent mai puține incluziuni Ti2Fe. Grosimea peretelui asigură o toleranță de penetrare în groapă; un perete de 2,0 mm cu gropi de 100 µm are 95% din perete rămas. Finisajul suprafeței tubului afectează inițierea gropii; electrolustruirea îndepărtează un strat subțire de suprafață, expunând mai puține incluziuni. Recoacere cu hidrogen la 700 de grade poate sferoidiza particulele de Ti₂Fe, reducându-le raportul de aspect și severitatea pitting-ului.

Realizarea unei specificații informate

Pentru un tub de încălzire din titan în brom 0,5% la 50 de grade, specificați un rating de incluziune ASTM E45 mai mic de 1,0 (curat). Pentru a obține un conținut scăzut de incluziuni, necesită material dublu retopit cu arcul de vid (VAR). Solicitați examinarea metalografică a unei probe reprezentative la o mărire de 500×, cu certificarea că densitatea particulelor de Ti₂Fe este sub 150 de particule per mm² și că nicio particule nu depășește 5 µm în diametru. Pentru aplicații critice, specificați titan de gradul 1 sau titan de gradul 7. În timpul inspecției de intrare, efectuați un test rapid de pitting prin scufundarea unui cupon de probă în 0,5% Br₂ la 50 de grade timp de 168 de ore și examinați cu o mărire de 50 ×; respingeți lotul dacă densitatea de sâmburi depășește 50 de gropi pe cm². Prin controlul conținutului de includere ca parametru de calitate, inginerul minimizează densitatea pitting-ului în serviciul cu brom.