Hvernig hefur afgangsspennustigið (glæður vs. -soðið) í títan 5 hitarörum áhrif á spennutæringarsprungur í metanólískum HCl þjónustu?

Metanólískt HCl (vetnisklóríð í metanóli) er notað við myndun lyfja og sérefna fyrir viðbrögð sem krefjast vatnsfrís sýruskilyrða. Hitunarrör í þessari þjónustu úr títangráðu 5 (Ti-6Al-4V) eru næm fyrir tæringarsprungum (SCC), sérstaklega þegar afgangsspenna frá suðu eða mótun er til staðar. Metanólísk HCl sprunga er umkornótt og gerist hratt, jafnvel við stofuhita á meðan vatnskennt klóríð SCC er millikornótt. Glæðing til að létta afgangsálagi eykur SCC viðnám verulega. Magnmæling er gerð á áhrifum eftirstreitustigs á réttum tíma þar til SCC hefst og kröfur eru settar fyrir 5. stig í metanólískum HCl þjónustu.

SCC vélbúnaður í metanólískum HCl
Títan er viðkvæmt fyrir filmu-rofkerfi SCC í metanóllausnum sem innihalda klóríðjónir. Rafstuðull metanóls er lágur og lausnarmáttur þess ófullnægjandi, með þeim afleiðingum að klóríðjónir eru illa verndaðar. Þeir ráðast kröftuglega á óvirku filmuna á stöðum þar sem togspenna er. Þegar byrjaðar sprungur breiðist hratt út og við vatnsfríar aðstæður er komið í veg fyrir endurlífgun. Vatnsinnihald yfir 1-2% bælir SCC. Vatnsfrí skilyrði eru nauðsynleg fyrir nokkra starfsemi.

5. stig er með tveggja-fasa örbyggingu (alfa + beta) sem leiðir til galvanískra breytinga á milli fasa. Afgangs togspenna leiðir til opnunar á brotum meðfram alfa-beta tengi eða í gegnum alfa korn. Fyrir 5. stig er álagsþröskuldurinn fyrir SCC í 0,1% HCl í metanóli um 150-200 MPa.

Afgangsálagsstig í 5. bekk
Afgangsspenna er mikil í eins og-soðnum 5. flokks rörum:

GTAW (gas wolfram bogasuðu) suðusvæði: 200-400 MPa togstreita leifar (venjulega yfir flæðistyrk á staðnum)

Hitaáhrifasvæði (HAZ): 150-300 Mpa

Rörbeygja (kaldbeygð, spenna létt): 100-250 MPa

Dregið rör (engin álagslosun): 100 til 200 MPa, langsum

Glæðing 700-750 gráður. C í 1-2 klukkustundir í lofttæmi eða argon leiðir til afgangsspennu sem er lægri en 50 MPa yfir allan íhlutinn. Til viðmiðunar er afrakstursstyrkur 5. stigs 830-900 MPa (glæðingur) eða 900-950 MPa (aldraður), þess vegna er 50 MPa aðeins 5-6% af uppskeru.

SCC upphafstími (metanólískt HCl)
Prófun á U-beygjusýnum af gráðu 5 (ASTM G30) í 1% HCl í vatnsfríu metanóli við 25 gráður:

Eins og soðið (afgangsspenna 250-350 MPa við suðutá): Sprungur hefjast innan 2-10 klst. Sýni brotnuðu eftir 24 til 72 klst. Viðkvæmasta svæðið er suðusvæðið.

Eins og-beygt (kaltmyndað, engin streitulosun, afgangsspenna 150-250 MPa): Sprungur myndast eftir 10 til 50 klukkustundir. Brot á milli 100 og 500 klst.

Hreinsað (afgangsstreita<50 MPa): No cracks seen after 1,000 hours in U-bend testing (residual stress removed, bending stress persists). Applied stress (internal pressure, thermal expansion) may still generate SCC during actual service , however the onset time is extended to 500-1,000+ hours

Hreinsuð + þjöppunaryfirborðsmeðferð (skothreinsuð) : Þrýstispennan (neikvæð) getur komið í veg fyrir brotmyndun að fullu . 2.000 klukkustundir, engar sprungur.

Áhrif glæðingar á aðra eiginleika [12]
Glæðing dregur úr styrkleika 5. stigs: afrakstursstyrkur 900-950 MPa (aldraður) í 830-900 MPa (glæðingur). Þessi lækkun er oft ásættanleg fyrir hitarör þar sem rekstrarálag er í meðallagi (innri þrýstingur almennt<20 bar, which corresponds to hoop stress <50 MPa). The benefit of annealing (removal of SCC risk) far overweighs the small loss in strength.

Notkunarfylki af stigi 5 í metanólískum HCl
Hlutaástand Afgangsálagsstig (MPa) SCC upphafstími (0,1% HCl/MeOH, 25 gráður) Hentar fyrir þjónustu
Eins og -soðið, engin streitulosun 250-400 2-10 klst. Nei
Eins-beygt (kalt) engin streitulosun 10-50 klst. 150-250 Nei
Sem-dregin slöngur 100-200 50-200 klst.Nei (lélegur fyrir mjög stuttar lotur)
Hreinsað (700-750 gráður, 1-2 klst.)<50 500-1,000+ hrsYes (monitoring)
Gleruð + kúluhreinsuð Þjöppun > 2.000 klst. Já (mælt með fyrir mikilvæga þjónustu)
Lausn meðhöndluð (mikill styrkur) eldaður Mismunandi (fer eftir slökun) Slæmt (mikið afgangsálag) Ekki mælt með
Hagnýtar tillögur um smíði hitara
Fyrir títan gráðu 5 hitarör í metanólískum HCl þjónustu:

Allar soðnar samsetningar skulu vera eftirsuðuglöddar. Hreinsunarhiti 700-750 gráður, biðtími 1-2 klst/25 mm þykkt, argon andrúmsloft til að forðast oxun.

Notaðu slöngur án lengdarsuðu (óaðfinnanlegur). Kalddregin óaðfinnanlegur hólkur þarf enn að vera glæður.

Ekki kalt beygja. Notaðu slöngur með ástandsglæðingu fyrir beygju eða heitbeygju (600-700 gráður).

Bættu vatni við aðferðina ef efnafræðilega mögulegt. -0.5-1.0% vatnsinnihald eykur SCC viðnám 10-100 sinnum.

Skoðið árlega með litarefni eða hvirfilstraumi við suðu og beygjur.

The residual stress level is the primary governing element of SCC resistance in Grade 5 titanium heating tubes for methanolic HCl application. As-welded components with residual stresses >200 MPa sprunga á klukkustundum til dögum. Glæðing dregur úr afgangsálagi niður í < 50 MPa, sem eykur upphafstíma í 500-1,000+ klukkustundir, sem gerir hagnýta þjónustu kleift með reglulegri skoðun. Fyrir mikilvægar notkunarþættir sem þurfa óendanlega líftíma, ætti yfirborð rörsins að vera skothreinsað eða leysirhögghreinsað til að koma á þjöppunarafgangi. • Bekkur 5: Hitarar fyrir metanólískt HCl: "glæður og streituléttir, afgangsspenna<50 MPa per ASTM E837" "seamless tubing, hot bent." Do not accept as-welded or cold-bent components, regardless of wall thickness, because SCC will lead to quick failure irrespective of the corrosion allowance. If SCC risk is not tolerable, consider substitution by Grade 7 or Grade 12 which has better resistance to methanolic SCC or add water to the process to suppress cracking.