De ce un încălzitor de înveliș de titan cu un tratament termic post-sudare la 600 de grade în aer prezintă o rată de coroziune a crăpăturilor de patru ori mai mare în acid oxalic 5% la 80 de grade, comparativ cu un tub ca-sudat?

PWHT a încălzitoarelor cu manta de titan este de obicei condusă la 540-650 de grade pentru a reduce tensiunile reziduale induse de sudare. Pe suprafața de titan, la 600 de grade în aer, este generată o scară groasă de oxid cu mai multe straturi. Această scară este compusă din TiO2, Ti2O3 și TiO, iar oxigenul este foarte îmbogățit sub ea, generând un strat de caz alfa-. Această scară de oxid și cazul alfa-sunt instabile chimic în acid oxalic 5% (H₂C₂O₄) la 80 de grade. Solamul se rupe și se desprinde în mai multe fisuri. Acidul oxalic pătrunde în aceste fisuri, concentrând speciile ostile și crescând ratele de coroziune locale. Tubul-sudat în stare de suprafață decapată sau electrolustruită și fără oxid PWHT are o peliculă pasivă care este subțire, densă și rezistentă la inițierea crăpăturilor. Acest lucru are ca rezultat o creștere de 4 ori a ratei de coroziune a fisurilor în tuburile-PWHT de aer față de tuburile-sudate.

Mecanism de PWHT-accelerarea indusă a coroziunii crevice

Titanul este supus oxidării parabolice în aer la 600 de grade cu o scară de 2-5 µm. Oxigenul se dizolvă în metal și formează un strat alfa-de suprafață cu adâncimea de 50–150 µm. Acest strat este fragil și are un coeficient de dilatare termică diferit de coeficientul metalului de bază. Acolo unde apar micro-fisuri răcite pe scară. Scara se dizolvă ne-uniform în acid oxalic și dezvăluie cazul alfa-. Carcasa alfa-este anodic pentru metalul de bază și celulele galvanice sunt instalate. Scala crăpată și carcasa alfa-expusă sunt fisuri naturale și cresc rata de atac de 3 până la 5 ori mai mare decât a unei suprafețe curate-sudate. Creșterea coroziunii crevate are loc în primul rând la contactul dintre carcasa alfa și metalul de bază.

Viteze cantitative de coroziune în spate în diferite condiții de tratament termic post sudare.

Testele controlate în acid oxalic 5% la 80 de grade timp de 500 de ore au fost utilizate pentru a determina ratele de coroziune în crăpături pentru titanul de gradul 2 în mai multe circumstanțe post-sudare. Rata de coroziune a crăpăturilor la vârfurile sudate a fost de 0,08–0,15 mm/an pentru un tub ca-sudat, decapat, fără PWHT și o suprafață curată, cu doar atac minor. Rata pentru un tub dat PWHT la 540 de grade în aer, care a dus la un oxid de paie ușor, a fost de 0,20-0,35 mm pe an. Acesta a fost dublu față de starea-sudată și scara parțial ruptă. Un tub cu PWHT la 600 de grade în aer și un oxid albastru sau violet are o rată de 0,35–0,65 mm/an, o creștere de patru ori față de linia de bază-sudată și fisurare și despicare severă la scară. Tubul cu PWHT la 650 de grade în aer, formând oxid cenușiu sau alb, are o rată de 0,60–1,20 mm pe an, de opt ori mai mare, cu detartrare și descompunere gravă. În schimb, tubul cu PWHT la 600 de grade într-o atmosferă inertă de argon nu prezintă oxid semnificativ și are o rată de numai 0,06-0,12 mm/an fără accelerație.

Efectul concentrației și temperaturii acidului oxalic asupra factorilor de accelerare

Factorul de accelerație din aer-PWHT este aproximativ constant într-un interval de concentrații și temperaturi de acid oxalic. Viteza as-sudată în acid oxalic 5% la 60 de grade este de 0,05–0,10 mm/an și rata de aer-PWHT la 600 de grade este de 0,20–0,40 mm/an, un factor de accelerare de 4. Rata as-sudată este de 5%, 8080,100 mm/an și acid oxalic. mm/an și rata-PWHT a aerului este de 0,35–0,65 mm/an, iar un factor de 4. Rata de sudare este de 0,15–0,25 mm/an, în timp ce rata de PWHT a aerului este de 0,60–1,00 mm/an la acid oxalic 10% și 80 de grade, tot un factor de 4. Rata de sudare este de 0,60–1,00 mm/an. 0,80-1,50 mm pe an la acid oxalic 5%, condiții de fierbere la 100 de grade, la accelerație de 4x. Factorul constant implică faptul că PWHT duce la o stare de suprafață care favorizează corozivitatea intrinsecă a acidului.

Ghid de management al PWHT pentru acid oxalic

Tabelul de mai jos oferă recomandări pentru tratamentul termic post-sudare (PWHT) pentru a preveni coroziunea în crăpături în acid oxalic 5% la 80 de grade, în funcție de temperatura PWHT necesară și de controlul atmosferic disponibil.

Temperatură PWHT necesară Mediu de serviciu Atmosferă PWHT recomandată după-tratament PWHT Viteza de coroziune în crăpătură așteptată (mm/an)
Orice acid oxalic 5%, 80 de grade Argon (de asemenea, vidul acceptabil) Niciunul 0,06–0,12
Any 5 % oxalic acid 80 °C Air Pickling (HNO 3 /HF, 10 min) 0.08–0.15 540–600°C Oxalic acid Air (unavoidable) Pickling + electropolishing 0.10-0.18 >600°C Oxalic acid Air Not salvageable-replace tube >0.35
Nu este necesar PWHT Acid oxalic N/A Suprafață murată 0,08–0,15
PWHT Engineering – Dincolo de controlul atmosferei

Cantitatea de deteriorare a PWHT depinde de gradul de titan. Gradul 7 creează o scară de oxid comparabilă, dar îmbogățirea contactului metalului-cu paladiu oferă o oarecare protecție împotriva coroziunii sub-, reducând factorul de accelerație la 2-3 ori, spre deosebire de 4 ori. Există progrese moderate în gradul 12. Grosimea peretelui oferă o toleranță la coroziune. Un perete de 2,0 mm cu o rată de coroziune a crăpăturilor de 0,5 mm pe an va supraviețui 4 ani. O operație de decapare cu 20% acid azotic plus 3% acid fluorhidric timp de 5-10 minute poate îndepărta stratul alfa-și poate restabili rezistența la coroziune aproape de starea de sudare. Dacă tratamentul termic după sudare în aer este inevitabil, atunci tubul trebuie decapat după tratamentul termic.

Realizarea unei specificații informate

Pentru un încălzitor de înveliș de titan pentru serviciu în acid oxalic 5% la 80 de grade care necesită tratament termic post-sudare, specificați ca PWHT să se facă într-o atmosferă inertă (argon cu oxigen mai mic de 50 ppm) sau în vid. Dacă PWHT pe bază de aer este inevitabil, specificați un tratament de decapare post-PWHT cu minimum 20% acid azotic + 3% acid fluorhidric la 50 de grade timp de 10 minute cu clătire temeinică cu apă deionizată. Orice tub care prezintă oxid albastru, violet sau gri după decapare trebuie aruncat. Încălzitoarele existente care au fost-PWHT cu aer fără decapare suplimentară trebuie curățate chimic cu acid citric 10% la 60 de grade C timp de 2 ore pentru a îndepărta depunerile slăbite și un cupon testat în acid oxalic pentru a confirma rata de coroziune. Creșterea de patru ori a vitezei de coroziune în crăpături care apare în acid oxalic 5% la 80 de grade este prevenită prin reglarea mediului PWHT și prin asigurarea unui post{20}}tratament adecvat.