Kada se grijaća cijev od titana razreda 12 savije na 3D radijus i zatim-otpusti naprezanje na 540 stupnjeva, kako obnavljanje zaostalog naprezanja u vanjskom radijusu mijenja svoj potencijal udubljenja u 5% NaCl na 90 stupnjeva?

Titan stupnja 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) koristi se za grijače cijevi u situacijama koje sadrže klorid zbog svoje vrhunske otpornosti na piting. Kada je cijev savijena na uski radijus 3 puta veći od promjera cijevi (3D), plastična vlačna deformacija od 10 – 15% javlja se na vanjskom radijusu. Ovaj hladni rad dovodi do zaostalog vlačnog naprezanja, povećane gustoće dislokacija i može dovesti do orijentacije zrna alfa-faze. Potencijal udubljenja je elektrokemijski potencijal pri kojem nastaju stabilni udubljenja. Potencijal pitinga se smanjuje s povećanjem hladnog rada. Žarenje za ublažavanje naprezanja u trajanju od 30 minuta na 540 stupnjeva vraća dio naprezanja, smanjuje zaostalo naprezanje i omogućuje rekristalizaciju. Ublažavanje-naprezanja savijene cijevi smanjuje potencijal udubljenja samo za 50-100 mV u usporedbi s nesavijenim stanjem, umjesto depresije od 150-250 mV za savijenu cijev bez rasterećenja.

Mehanizam oporavka zaostale deformacije i obnove potencijala pitinga

Plastična deformacija savijanjem uzrokuje rast i gomilanje dislokacija na granicama zrna stvarajući visoko{0}}energetske točke koje su idealna mjesta za inicijaciju jamica. Zaostalo vlačno naprezanje na vanjskom radijusu dodatno destabilizira pasivni sloj. Žarenje-za ublažavanje naprezanja na 540 stupnjeva omogućuje penjanje i uništenje dislokacije, smanjujući gustoću dislokacije za 60-80%. Ovaj postupak također smanjuje zaostalo vlačno naprezanje sa 150-250 MPa na 30-60 MPa. Tijekom žarenja, molibden i nikal u stupnju 12 redistribuiraju se kako bi obogatili površinu i poboljšali stabilnost pasivnog filma. Pasivni film postaje ujednačeniji, smanjuje se broj aktivnih mjesta za inicijaciju jamica i obnavlja se potencijal pitinga.

Kvantitativni potencijal udubljenja u odnosu na savijanje i smanjenje naprezanja

Potencijali pitinga titanskih cijevi Grade 12 pod kontroliranim testovima u 5% NaCl na 90 stupnjeva utvrđeni su za različite situacije. Za nesavijenu, žarenu cijev (osnovna linija), potencijal udubljenja je +0.45 do +0.60 V u odnosu na Ag/AgCl, bez udubljenja nakon 1000 sati. Za cijev savijenu na 3D radijus u-savijenom stanju i bez rasterećenja, potencijal udubljenja smanjuje se na +0.20 do +0.35 V i udubljenje počinje nakon 100–300 sati, s dubinom udubljenja od 0,1–0,3 mm nakon 500 sati. Za cijev savijenu na 3D polumjer i napetost-otpuštenu na 540 stupnjeva tijekom 30 minuta, potencijal udubljenja vraća se na +0.35 do +0.50 V, udubljenje se javlja nakon 500–1500 h, a dubine udubljenja su 0,05–0,15 mm nakon 500 h. Za savijenu cijev 5D ​​radijusa (blaži savoj) s smanjenjem naprezanja, potencijal udubljenja je +0.40 do +0.55 V, vrlo blizu nesavijene osnovne linije. Cijev je savijena na 3D radijus i napetost je smanjena na 480 stupnjeva (nije dovoljno vruće). Uočen je djelomični oporavak s potencijalom pitinga od +0.25 do +0.40 V.

Učinak radijusa savijanja i temperature-oslobađanja naprezanja na potencijal pitinga

Pokazalo se da oporavak potencijala pitinga ovisi i o radijusu savijanja i o temperaturi otpuštanja naprezanja. 3D zavoj kao potencijalna depresija savijenog udubljenja je 150-250 mV ispod nesavijene vrijednosti. Ublažavanje stresa na 480 stupnjeva vraća 30–50 mV, ostavljajući depresiju od 120–200 mV. Ublažavanje stresa na 540 stupnjeva vraća 100 do 150 mV, ostavljajući depresiju od 50 do 100 mV. Ublažavanje naprezanja na 600 stupnjeva vraća 150–200 mV, ali ostavlja depresiju od 20–50 mV, ali postupak može rezultirati proizvodnjom alfa-kućišta ako se ne izvodi u inertnoj atmosferi. U slučaju 5D savijanja, sa-savijena depresija je samo 50-100 mV, a smanjenje naprezanja na 540 stupnjeva u potpunosti vraća nesavijenu razinu. Za 2D zavoj (čvršći od 3D) depresija u savijenom stanju je 200-350 mV. Čak i smanjenje stresa na 540 stupnjeva, vraća samo 80-120 mV ostavljajući veliku depresiju.

Vodič za odabir radijusa savijanja i rasterećenja naprezanja stupnja 12 za vrući klorid

Preporuke za savijanje grijačih cijevi od titana Grade 12 za rad u 5% NaCl na 90 stupnjeva prikazane su u sljedećoj tablici, kao funkcija polumjera savijanja, tretmana za smanjenje naprezanja i željene otpornosti na udubljenja.

Radijus savijanja (R/D) As-Potencijal udubljenja savijenog (V naspram Ag/AgCl) Temperatura rasterećenja (stupnjevi) Post-Potencijal udubljenja rasterećenja (V naspram Ag/AgCl) Predložena primjena
5D +0.30 do +0.45 540 stupnjeva +0.45 do +0.60 Usluga visoke pouzdanosti
5D +0.30 do +0.45 Ništa +0.30 do +0.45 Umjerena usluga
3D +0.20 do +0.35 540 stupanj +0.35 do +0.50 Odgovara inspekciji 3D +0.20 do +0.35 Ništa +0.20 do +0.35 Ne preporučuje se za vrući klorid 2D +0.05 do +0.20 540 stupanj +0.15 do +0.30 Izbjegavajte ako je moguće 2D +0.05 do +0.20 600 stupanj (argon) +0.25 do +0.40 marginalno s 7. stupnjem inženjeringa liječenja stresa

Potencijal pitinga i oporavak od naprezanja ovise o kvaliteti titana. Grade 7 ima osnovni potencijal pittinga 100 – 200 mV viši od Grade 12 stoga čak i 3D savijena cijev Grade 7 može biti prikladna za mnoge primjene (+ 0.30 do + 0.45 V). Debljina stijenke ne utječe na potencijal pitinga, ali utječe na vrijeme širenja jama; Ostaje 95% stjenke od 2,0 mm s dubinom udubljenja od 0,1 mm. Okolina je važna za oslobađanje od stresa. Žarenje na zraku na 540 stupnjeva proizvodi tanki oksid, koji ne smanjuje otpornost na piting, ali je poželjno žarenje u argonu ili vakuumu. Brzina hlađenja nakon smanjenja naprezanja nema značajan utjecaj na potencijal pitinga.

Razvijte informiranu specifikaciju

Navedite žarenje-za ublažavanje naprezanja na 540 stupnjeva tijekom 30 minuta u okruženju argona nakon savijanja, za cijev grijača od titana razreda 12 koja zahtijeva 3D savijanje za rad u 5% NaCl na 90 stupnjeva. Izvršite cikličko polarizacijsko ispitivanje na uzorku savijene cijevi bez naprezanja kako biste potvrdili potencijal pitinga; potencijal pitinga trebao bi biti unutar 100 mV nesavijene osnovne vrijednosti od +0.45 do +0.60V. Za zavoje jače od 3D upotrijebite titan razreda 7 ili povećajte radijus zavoja na 5D. Ako se smanjenje naprezanja ne može postići, prihvatite smanjeni radni vijek i povremeno pregledajte savijeno područje radi udubljenja. Treba pratiti-potencijal otvorenog kruga grijača tijekom rada, s potencijalom ispod +0.20 V u odnosu na Ag/AgCl koji povećava rizik od pitinga. Inženjersko naprezanje-opada na 540 stupnjeva nakon savijanja kako bi se potencijal pitinga titana stupnja 12 vratio unutar 50–100 mV od nesavijenog stanja, tako da titan može pouzdano raditi u vrućem kloridu.