Când un tub de încălzire din titan de gradul 12 este îndoit la o rază 3D și apoi eliberat de stres-la 540 de grade, cum își schimbă recuperarea deformației reziduale în raza exterioară potențialul de pitting în 5% NaCl la 90 de grade?

Titanul de gradul 12 (Ti-0,3Mo{-0,8Ni) este utilizat pentru tuburile de încălzire în situații care conțin clorură, datorită rezistenței sale superioare la stropire. Când tubul este îndoit la o rază strânsă de 3 ori mai mare decât diametrul tubului (3D), la raza exterioară apare o tensiune de întindere a plasticului de 10 – 15%. Acest lucru la rece duce la tensiuni reziduale de tracțiune, o densitate crescută de dislocare și poate duce la orientarea granulelor de fază alfa-. Potențialul de pitting este potențialul electrochimic la care sunt inițiate gropi stabile. Potențialul de pitting se reduce odată cu creșterea muncii la rece. Recoacere de reducere a tensiunii timp de 30 de minute la 540 de grade recuperează o parte din deformare, scade stresul rezidual și permite o anumită recristalizare. Reducerea tensiunii-a unui tub îndoit deprimă potențialul de pitting doar cu 50-100 mV în comparație cu starea neîndoită, în loc de o depresiune de 150-250 mV pentru un tub ca îndoit fără detensionare.

Mecanismul de recuperare a deformarii reziduale și restaurarea potențialului de pitting

Deformarea plastică prin îndoire face ca dislocațiile să crească și să se adună la granițele granulelor, creând pete cu energie ridicată-care sunt locuri ideale pentru inițierea gropii. Tensiunea reziduală la tracțiune la raza exterioară destabiliza și mai mult stratul pasiv. Recoacerea-de eliberare a tensiunii la 540 de grade permite urcarea și anihilarea dislocării, scăzând densitatea dislocației cu 60-80%. Această procedură reduce, de asemenea, efortul de tracțiune rezidual de la 150–250 MPa la 30–60 MPa. În timpul recoacerii, molibdenul și nichelul din gradul 12 se redistribuie pentru a îmbogăți suprafața și a îmbunătăți stabilitatea filmului pasiv. Filmul pasiv devine mai uniform, numărul de locuri active pentru inițierea gropii este redus și potențialul de pitting este restabilit.

Potențialul cantitativ de pitting vs. îndoire și eliberare de stres

Potențialele de pitting ale tuburilor de titan de gradul 12 sub teste controlate în 5% NaCl la 90 de grade au fost stabilite pentru diferite situații. Pentru un tub neîndoit, recoacet (linia de bază), potențialul de pitting este de +0.45 până la +0.60 V față de Ag/AgCl, fără pitting după 1.000 de ore. Pentru un tub îndoit la o rază 3D în starea ca-îndoit și fără efort, potențialul de pitting se reduce la +0.20 la +0.35 V și pitting începe după 100–300 de ore, cu o adâncime a gropii de 0,1–0,3 mm după 500 de ore. Pentru un tub îndoit la o rază 3D și efortul-eliberat la 540 de grade timp de 30 de minute, potențialul de pitting revine la +0.35 la +0.50 V, pitting are loc după 500–1.500 h, iar adâncimea gropii este de 0,05–0,15 mm după 500 h. Pentru un tub îndoit cu rază 5D (îndoire mai blândă) cu reducerea tensiunilor, potențialul de pitting este de +0.40 la +0.55 V, foarte aproape de linia de bază neîndoită. Tubul a fost îndoit la o rază 3D și stresul a fost atenuat la 480 de grade (nu suficient de fierbinte). S-a observat o recuperare parțială cu un potențial de pitting de +0.25 la +0.40 V.

Efectul razei de curbură și al temperaturii{0}}de reducere a tensiunii asupra potențialului de pitting

Recuperarea potențialului de pitting se dovedește a fi dependentă atât de raza de îndoire, cât și de temperatura de reducere a tensiunii. Îndoirea 3D ca depresiune a potențialului îndoit este cu 150-250 mV sub valoarea neîndoită. Reducerea stresului la 480 de grade recuperează 30–50 mV, lăsând o depresiune de 120–200 mV. Reducerea stresului la 540 de grade recuperează 100 până la 150 mV, lăsând o depresiune de 50 până la 100 mV. Reducerea stresului la 600 de grade recuperează 150–200 mV, dar lasă o depresiune de 20–50 mV, dar procesul poate duce la producerea de cazuri alfa-dacă nu este efectuat într-o atmosferă inertă. În cazul unei curbe 5D, depresiunea ca-îndoită este de numai 50-100 mV, iar reducerea tensiunii la 540 de grade recuperează complet nivelul neîndoit. Pentru o curbă 2D (mai strânsă decât 3D) depresiunea as-bent este de 200-350 mV. Chiar și reducerea stresului la 540 de grade, recuperează doar 80-120 mV, lăsând o depresie uriașă.

Ghid de selecție pentru raza de curbură și reducerea stresului pentru serviciul cu clorură fierbinte de gradul 12

Recomandările pentru îndoirea tuburilor de încălzire din titan de gradul 12 pentru funcționare în 5% NaCl la 90 de grade sunt prezentate în tabelul următor, în funcție de raza de îndoire, tratamentul de reducere a tensiunilor și rezistența dorită la stropire.

Raza de îndoire (R/D) Ca-Potențial de pitting îndoit (V vs. Ag/AgCl) Temperatura de reducere a tensiunii (grade ) Post-Potențial de ameliorare (V vs. Ag/AgCl)Aplicație sugerată
5D +0.30 până la +0.45 540 grad +0.45 până la +0.60 Serviciu de înaltă fiabilitate
5D +0.30 la +0.45 Nici unul +0.30 la +0.45 Serviciu moderat
3D +0.20 până la +0.35 540 grade +0.35 până la +0.50 Adecvat pentru inspecție 3D +0.20 până la +0.35 Niciunul +0.20 până la +0.35 Nerecomandat pentru clorură fierbinte 2D +0.05 până la +0.20 540 grad +0.15 până la +0.05 Avoid +0.20 la +0.50 2D dacă este posibil +0.20 600 grad (argon) +0.25 până la +0.40 Marginal cu Inginerie de tratare a stresului de gradul 7

Potențialul de pitting și recuperarea eliberării tensiunii depind de gradul de titan. Gradul 7 are un potențial de pitting de bază cu 100 – 200 mV mai mare decât gradul 12, prin urmare, chiar și un tub 3D îndoit de grad 7 poate fi potrivit pentru multe aplicații (+ 0.30 până la + 0.45 V). Grosimea peretelui nu influențează potențialul de pitting, dar afectează timpul de propagare a gropii; 95% dintr-un perete de 2,0 mm rămâne cu adâncimea gropii de 0,1 mm. Mediul este important pentru ameliorarea stresului. Recoacerea în aer la 540 de grade produce un oxid subțire, care nu degradează rezistența la sâmburi, dar este preferată recoacerea în argon sau vid. Viteza de răcire după reducerea tensiunii nu are o influență semnificativă asupra potențialului de pitting.

Elaborați o specificație informată

Specificați o recoacere de detensionare-la 540 de grade timp de 30 de minute într-un mediu cu argon după îndoire, pentru un tub de încălzire din titan de gradul 12 care necesită o îndoire 3D pentru service în NaCl 5% la 90 de grade . Efectuați testarea de polarizare ciclică pe o probă din tubul îndoit și eliberat de tensiune pentru a confirma potențialul de pitting; potențialul de pitting ar trebui să se încadreze la 100 mV față de valoarea de bază neînclinată de +0.45 până la +0.60V. Pentru coturi mai strânse decât 3D, utilizați titan de gradul 7 sau măriți raza de îndoire la 5D. În cazul în care reducerea tensiunii nu este realizabilă, acceptați o durată de viață redusă și examinați periodic zona îndoită pentru a depista găuri. Potențialul-de circuit deschis al încălzitorului trebuie monitorizat în funcțiune, cu un potențial sub +0.20 V față de Ag/AgCl crescând riscul de pitting. Solicitarea inginerului-se atenuează la 540 de grade după îndoire pentru a readuce potențialul de pitting al titanului de gradul 12 la 50–100 mV din starea neîndoită, astfel încât titanul poate funcționa în mod fiabil în funcționare cu clorură fierbinte.