Undir hvaða sérstöku samsetningu pH (11) og hitastigs (150 gráður) verður títan hitari næm fyrir ætandi tæringarsprungum?

Fyrir vinnslufræðing sem notar títaníumdýfingarhitara í háhita basískri lausn, svo sem styrkleika ætandi goss, kvoða og pappírsmelta eða súrálhreinsun, gefur samsetningin af pH 11 og hitastigi 150 gráður sérstakt skilyrði fyrir ætandi tæringarsprungu (SCC). Almennt er títan af stigi 2 ónæmt fyrir ætandi lausnum upp að pH 12 við hitastig undir 120 gráður. TiO2 óvirka kvikmyndin sem verndar yfirborðið er leysanlegt í óblandaðri hýdroxíðlausnum við pH 11 og 150 gráður sem framleiðir leysanlegar títanattegundir (Ti(OH)6 2- eða HTiO3 -). Sprungur byrja við snertingu málm-oxíðs og fjölga sér um korn undir áhrifum álagsálags eða leifar af togspennu (yfir 50% af flæðistyrk). Fyrir ætandi SCC er lyklasamsetningin pH > 10,5 og hitastig hærra en eða jafnt og 130 gráður með verstu sprunguna við pH 11-12 og 150-200 gráður. Kaustic SCC er sjaldgæft undir 130 gráður. Títan helst óvirkt við öll hitastig undir pH 10.

Bætaspennu tæringarsprungubúnaður títan.
Efnafræðileg upplausn Ti óvirku filmunnar í óblandaðri ætandi lausnum við háan hita: TiO 2 + 2OH - → TiO 3 2- + H 2 O (eða TiO 2 + 2OH - → HTiO 3 - + OH - ) Upplausnarhraðinn er veldisvísis háður hitastigi og [OH{8}]. Á beru málmyfirborði (td á sprunguodda þar sem óvirka húðin hefur rofnað) verður anodisk upplausn títan: Ti+4OH−→Ti(OH)4+4e−, fylgt eftir með myndun leysanlegra títanöta. Sprunga á sér stað þegar þrjú skilyrði eru uppfyllt samtímis: (1) viðkvæmt efni (2. stigs títan er viðkvæmt í ætandi efni yfir 130 gráður), (2) tiltekið umhverfi (pH hærra en eða jafnt og 10,5, hitastig meira en eða jafnt og 130 gráður) og (3) fullnægjandi togspenna (venjulega > 1501 MPa). Brotútbreiðsluhraði á virka svæðinu er venjulega 0,1-1,0 mm/klst. Þannig á sér stað bilun hratt.

Magngreining á ætandi SCC næmi með pH og hitastigi
Hitastig (oC)|pH|SCC næmni títan stigs 2|Tími til að bila við 150 MPa streitu (klst.)|Forvarnaráætlun um sprunguform
11 120 Engin > 10.000 Engin sprungaStöðug óvirk filma 130 11 Lítil 5.000-10.000 einstaka grunnar sprungurFjarlægja streitu eða hitastig 140 11 Miðlungs 1.000-5.000 Sprungur transkornótt Nota 7. eða 10. bekk {01., 10., 10} Umfangsmikil umkorna sprunga Ekki mælt með fyrir gráðu 2 160 11 Alvarleg 10-100 gráðu 2 ekki við hæfi 150 10 Lág > 10.000 Engin sprunga (pH of lágt) Viðunandi 150 12 Alvarleg 10-100Hröð sprunga Stig 2 óviðeigandi við hæfi {{205d} svæði {{205d} HAZ Álagslosun eftir suðu nauðsynleg
Títanhitarar – Caustic Service – Atburðarás-Leiðbeiningar
Alvarleg þjónustuskilyrði.H. Hitastig (C) Beitt álag Títan hentugleiki Mælt er með aðgerð
Ætandi þvottur, þynntur, lágur styrkur10 80 Lítill Excellent Standard Grade 2
Geymslutankur, ætandi 12 40 Low Excellent (hitastig lágt) 2. stigs staðall
Bætastyrkur (1. áhrif) 11 120 Miðlungs ásættanleg stig 2 með árlegri skoðun
Bætastyrkur (endanleg áhrif) 11 140 Miðlungs jaðaruppfærsla í 7. eða 12.
Bætastyrkur (endanleg áhrif) 11 150 Miðlungs léleg stig 2 ekki ráðlagt
Kvoða meltingartæki (hvítávöxtur) 12 165 Mikið (hitaálag) Óhentugt nikkelblendi (td Alloy 600)
Súrálhreinsunarstöð (Bayer áfengi) 13 150 Í meðallagi Ekki viðeigandi Kolefnisstál með fóðri
Súlfíð (minnkandi) Ætandi 11 150 Miðlungs Mjög léleg Ekki viðeigandi fyrir títan
Verkfræðiaðlögun ætandi SCC
Ef nota þarf títan hitara í ætandi þjónustu við pH > 10,5 og hitastig > 130 gráður, geta þrjár mótvægisaðgerðir dregið úr hættu á SCC. Aðal mótvægið er að lækka afgangsálagið. Eftir-suðuhitameðferð (540 gráður í 1 klst.) dregur úr afgangsálagi á soðnum eða bognum svæðum. Hámarks þjónustuálag ætti að vera takmarkað við 100 MPa (um 36% af uppskeru). Önnur mótvægisuppfærsla er uppfærð í títan gráðu 12 (Ti-0,3 Mo-0,8 Ni). Notkun mólýbdens bætir stöðugleika óvirku filmunnar við háan hita og veitir gráðu 12 betri ætandi SCC viðnám. Gráða 12 sýnir ekkert SCC við þrýsting allt að 200 MPa við pH 11 og 150 gráður. Þriðja mótvægið er að lækka hitastigið um 10-20 gráður (td keyrt við 130 gráður í stað 150 gráður) sem dregur úr hættu á ætandi SCC um 10-100. Ef ferlistakmarkanir koma í veg fyrir að hitastigið lækki, er 12 gráðu eða nikkelblendi nauðsynleg.

Ályktun: Critical Caustic SCC Combination pH Stærra en eða jafnt og 10,5 og T Stærra en eða jafnt og 130 gráður fyrir Grade 2 Ti
At the combination of pH 11 and temperature 150°C, grade 2 titanium is susceptible to caustic stress corrosion cracking. The essential values are pH > 10.5 and temperature ≥ 130°C. The most severe cracking occurs at pH 11-12 and 150-200°C. Caustic SCC is unusual below 130°C. Titanium is passive at temperatures below pH 10. Under the condition of pH 11 and 150°C, Grade 2 titanium with tensile stress >100 MPa myndi sprunga á bilinu 100-1.000 klst. Aðferðin er upplausn óvirku filmunnar í óblandaða hýdroxíðinu, fylgt eftir með útbreiðslu anodískrar sprungu. Uppfærðu í Grade 12 títan (Ti-0.3Mo-0.8Ni) eða lækkaðu vinnuhitastig niður fyrir 130 gráður fyrir ætandi þjónustu yfir 130 gráður. Þegar pantað er títan hitara fyrir hvaða háhita sem er ætandi notkun, veitir birgir pH, hitastig og spáð álag sem gerir rétta einkunnaval (2. bekk á móti 12. bekk) og hitameðferð þarf til að koma í veg fyrir bilun í ætandi SCC.