Korózia štrbinových štrbín titánového potrubia 9. stupňa: Príčiny a prevencia

Čo je titánová rúra triedy 9

Stupeň 9 (UNS R56320) je zliatina Ti-3Al-2,5V alfa-beta. Rúrkový produkt sa objednáva podľa ASTM B338 pre všeobecné rúry, ASTM B861 pre bezšvíkové rúry a ASTM B862 pre zvárané rúry. Chemické limity sú Al 2,5-}3,5%, V 2,0-3,0%, Fe 0,25% max, O 0,12% max. Minimálne vlastnosti pri izbovej teplote sú 620 MPa v ťahu, 483 MPa 0,2 % ofsetový výťažok a 15 % predĺženie. Zliatina sa nachádza medzi nelegovanou triedou 2 a triedou 5 (Ti-6Al-4V): poskytuje približne 1,8-krát vyššiu pevnosť ako trieda 2 s oveľa lepšou tvárnosťou za studena ako trieda 5, a preto je štandardom pre hydraulické potrubia, prístrojové linky a ľahké obvody na prenos tepla.

Prečo štrbinová korózia začína v prevádzke

Štrbinová korózia je geometriou-spôsobená porucha. Ak dva titánové povrchy alebo titán na ploche tesnenia ponechávajú medzeru asi 0,5 mm alebo menej, dopĺňanie kyslíka vo vnútri medzery je blokované. Chlorid migruje dovnútra, hydrolýza kovových iónov okyslí zachytený roztok na pH 1-2 a pasívny film sa lokálne rozpadne, zatiaľ čo zvyšok povrchu zostáva pasívny. Typickými iniciačnými miestami sú spoje-k-rúrkovému plechu, prírubové preplátované spoje, tesniace plochy, podperné dosky rúrok a akákoľvek oblasť pokrytá vodným kameňom alebo kalom. Nasýtená soľanka nad 120 C je uznávaným agresívnym stavom, rovnako ako akékoľvek stagnujúce miesto, kde sa môžu chloridy koncentrovať niekoľko týždňov.

Navrhnite opatrenia, ktoré odstránia štrbinu

(1) Skrutkové preplátované spoje vymeňte za zvárané spoje všade tam, kde je možné potrubie vyradiť z prevádzky na zváranie. (2) Špecifikujte zvary s úplným{3}}prepichom s hladkým, konvexným uzáverom; podrezanie a hrubá línia prstov pôsobia ako štrbiny. (3) V prípade výmenníkov tepla použite namiesto obyčajného valčekového-expanzného spoja spoje-k-rúrkovému plechu alebo explozívny{8}}dilatačný spoj. (4) Udržujte nekovový tesniaci materiál mimo priameho kontaktu s titánovými plochami, kde je prítomná soľanka; titánové tesnenie alebo lemované kovové tesnenie odstraňuje rozhranie. (5) Odtokové a odvzdušňovacie prípojky umiestnite na skutočne nízke a vysoké body a horizontálne trasy sklonu najmenej 1:100, aby nezostala stáť žiadna kvapalina. (6) Zvýšte bočnú rýchlosť-rúry na približne 1,5 m/s alebo viac v prevádzke soľanky, aby ste potlačili tvorbu usadenín a zároveň zostali pod limitom erózie pre chemické zloženie vody.

Materiál a povrchové miery

Ak štrbinu nemožno navrhnúť, zvýšte potenciál rozpadu zliatiny. Paládiové-triedy sú špecifikované presne z tohto dôvodu: Stupeň 7 (UNS R52400, Ti-0,12-0,25Pd) a Stupeň 16 (UNS R52402, Ti{17}}0,04-0,08Pd) sú dodávané v rovnakej tabuľke ASTM B3 chémie rovnaké rozmery. Zvarový prekrývací krúžok zo zliatiny paládia na čele príruby je bežným kompromisom, keď je ohrozená iba oblasť spoja. Stav povrchu je dôležitý rovnako ako kvalita: zabudované železo z nástrojov, brúsny prach alebo stojany z uhlíkovej ocele lokálne ničia pasivitu. Odvápnite, namočte alebo inak vyčistite titánové povrchy v súlade s ASTM B600 a overte výsledok feroxylovým (neželezným) testom pred uvedením zariadenia do prevádzky. Skladujte a manipulujte s morenou trubicou len v čistom kontakte s neželeznými látkami.

Prevádzka, čistenie a monitorovanie

Vypnúť-chémiu je miesto, kde mnohé zlyhania štrbín začínajú. Vypustite a vysušte okruhy, ktoré budú nečinné, neponechajte na mieste vodu s vysokým-chloridom a vyčistite usadeniny skôr, ako sa zhutnia. Na hydrotestovanie použite vodu s nízkym-chloridom a systém potom osušte, než aby ste ho nechali mokrý. Na-prúde monitorujte-účinnosť prenosu tepla a pokles tlaku; pomalá strata výkonu zvyčajne znamená vytváranie vkladov-presne v oblasti, kde začína štrbina. Hotové rúry sa bežne dodávajú s hydrostatickým testom podľa ASTM B338 a skúmanie inštalovaného zväzku vírivými prúdmi je zvyčajným spôsobom, ako sledovať stratu steny pred perforáciou.

Často kladené otázky

Q:Je stupeň 9 odolnejší voči štrbinovej korózii ako stupeň 2?
Odpoveď: Nie. Legovacie prísady zvyšujú pevnosť, nie odolnosť pasívneho filmu proti jamkám alebo trhlinám. Ak sú prítomné chloridy a tesná medzera, stupeň 7 alebo stupeň 16 ponúka skutočné zlepšenie; Stupeň 9 nie.

Q:Akej veľkosti medzery sa treba pri návrhu vyhnúť?
Odpoveď: Medzery pod približne 0,5 mm sú najškodlivejšie, pretože pripúšťajú chloridy, ale blokujú kyslík. Ak štrbinu nie je možné odstrániť, otvorte ju, aby ste ju mohli prepláchnuť a skontrolovať.

Q:Spôsobuje štrbinový záchvat samotná teplota?
A: Teplota to urýchľuje. Nad asi 120 C v nasýtenej soľanke je iniciácia oveľa pravdepodobnejšia a inkubačná doba prudko klesá.

Q:Môže inhibítor vyriešiť problém?
Odpoveď: Môže spomaliť šírenie, ale nenahrádza správny dizajn spoja. Programy inhibítorov sa ťažko kontrolujú v uzavretých štrbinách, kde sa chemikália nemôže dostať na miesto útoku.

Q:Ako opraviť poškodený spoj?
Odpoveď: Vyrežte štrbinu namiesto toho, aby ste ju zaplátali. Opätovne zvarte spoj alebo prerobte-trubku s tesniacim{2}}zvarovým spojom, aby sa odstránila geometria, ktorá začala útok.