**בתנורי טבילה מטיטניום דרגה 7 המשמשים לשמירה על 85 מעלות בתמיסת 25% מגנזיום כלוריד + 5% סידן כלורי אשלג מי מלח, כיצד רמת הלחץ השיורית של הצינור (כמו-מרותך לעומת מתח-מוקלה ב-550 מעלות למשך שעתיים) תואמת את רמת הלחץ של הצינור{9} בהפחתת הלחץ{9}}. אזור מושפע{10}החום?**
מחממי טבילה מטיטניום דרגה 7 (Ti-0.15% Pd) נמצאים בשימוש נרחב בעיבוד אשלג שבו התמלחת מכילה 25% מגנזיום כלורי (MgCl₂) ו-5% סידן כלורי (CaCl₂) ב-85 מעלות. תמיסת הכלוריד המרוכזת מאוד היא קורוזיבית במידה, אך טיטניום דרגה 7 שומר על סרט פסיבי יציב בתנאים רגילים בשל תוספת הפלדיום. עם זאת, מנגנון כשל ספציפי מתרחש במפרקים מרותכים בצינורות המחמם. האזור המושפע מהחום-(HAZ) מהריתוך מכיל מתחי מתיחה שיוריים מהתכווצות תרמית ומהמרות פאזה. בתמיסות כלוריד חמות, מתחים שיוריים אלה מתחברים עם יוני כלוריד כדי לייצר פיצוח קורוזיה (SCC). תדירות הפיצוח נמצאת בקורלציה ישירה עם גודל מתח המתיחה השיורי ב-HAZ. כמו-צינורות מרותכים שומרים על מתחים שיוריים משמעותיים (150-250 MPa) ונסדקים תוך 1000-2000 שעות. מתח הצינורות-המוקל ב-550 מעלות למשך שעתיים מפחיתים את המתח השיורי ל-30-60 MPa ומספקים שירות חינם-של סדקים מעבר ל-8000 שעות. הבנת המתאם הזה מאפשרת למהנדסים לציין טיפול חום מתאים לאחר ריתוך לשירות אמין בתמלחות כלוריד, אפילו עם העמידות המשופרת של טיטניום דרגה 7.
**מנגנון של כלוריד-SCC המושרה בטיטניום HAZ**
SCC המושרה על ידי כלוריד- בטיטניום מתרחשת באמצעות מנגנון קריעת סרט-. סרט ה-TiO₂ הפסיבי נשבר באופן מקומי ב-HAZ שבו מתח המתיחה השיורי הוא הגבוה ביותר. במשטח המתכת החשוף, יוני כלוריד סופחים ומעודדים פירוק אנודי לאורך גבולות התבואה. ריכוז הלחץ בקצה הסדק מאיץ את הפירוק, בעוד שהרפסיבציה מעוכבת על ידי ריכוז הכלוריד הגבוה. ל-HAZ של טיטניום מרותך יש מבנה מיקרו שעבר טרנספורמציה עם גרגרי אלפא גסים ובהתאם לקצב הקירור, שלב בטא אפשרי או מרטנזיט. מבנה מיקרו זה רגיש יותר ל-SCC מאשר למתכת האם מכיוון שיש לו מתחים פנימיים גבוהים יותר ושטח גבול גרגר גדול יותר. מתח הסף להתחלת SCC בטיטניום דרגה 7 בתמלחות MgCl₂ חמות הוא כ-100-120 MPa - מעט גבוה יותר מדרגה 2 (80-100 MPa) בשל תוספת הפלדיום. מתחת לסף זה, לא מתרחש SCC ללא קשר לזמן החשיפה. מכיוון שצינורות מרותכים- חורגים מהסף הזה, בעוד שצינורות מוקלים- יורדים מתחתיו.
**מתאם כמותי בין מתח שאורי לתדירות SCC**
בדיקות מבוקרות באמצעות צינורות טיטניום דרגה 7 (12 מ"מ OD, 1.2 מ"מ דופן) עם ריתוך TIG אוטוגני (חדירה מלאה, ללא מילוי) טבולות ב-25% MgCl2, 5% CaCl2 ב-85 מעלות עם טיפולי חום ריתוך משתנים לאחר-מדווחים על התנהגות SCC0 השעות הבאות לאחר 5000 שעות:
| פוסט-טיפול ריתוך|מתח שיורי ב-HAZ (MPa)|זמן לסדק ראשון (שעות)|צפיפות סדקים (סדקים לס"מ ריתוך)|עומק סדק מרבי לאחר 5000 שעות (מ"מ)|הפחתת תדרים של SCC |
|---------------------|------------------------------|----------------------------|---------------------------------------|--------------------------------------|-------------------------|
| כפי-מרותך (ללא טיפול)|180 – 240|800 – 1,200|4 – 8|0.25 – 0.40|קו בסיס |
| הפגת מתח בטמפרטורה-נמוכה (300 מעלות, שעתיים)|130 – 170|1,200 – 1,800|3 – 6|0.15 – 0.30|35 – 45% |
| הפגת מתחים סטנדרטית (480 מעלות, שעתיים)|70 – 100|3,000 – 4,500|0.5 – 2|0.05 – 0.10|75 – 85% |
| Full stress relief (550°C, 2 hours, air cool) | 30 – 60 | >10,000 | 0 – 0.5 | <0.02 | >98% |
| Anneal (650°C, 1 hour, slow cool) | 15 – 30 | >12,000 | 0 | 0.00 | 100% |
הנתונים מדגימים אפקט סף ברור. כמו-צינורות מרותכים בדרגה 7 עם מתחים שיוריים מעל 180 MPa נסדקים תוך 800-1,200 שעות - מאוחר משמעותית מדרגה 2 (300-500 שעות) בשל השפעת ההגנה של פלדיום. הפגת מתחים ב-550 מעלות למשך שעתיים מפחיתה את הלחץ השיורי ל-30-60 MPa, מתחת לסף 100-120 MPa, ומבטלת SCC למשך 10,000 שעות לפחות.
**מדוע 550 מעלות היא טמפרטורת הפגת מתחים אופטימלית עבור טיטניום דרגה 7**
הפגת מתחים של טיטניום דרגה 7 דורשת טמפרטורות מעל סף התגבשות מחדש עבור האזורים המעוותים אך מתחת לטרנסוס בטא (כ-880-900 מעלות). ב-550 מעלות, תהליך ההתאוששות מפחית מתח שיורי באמצעות השמדת נקע ללא התגבשות מחדש. תוספת הפלדיום אינה משנה משמעותית את טמפרטורת הפגת המתח האופטימלית. זמן ההחזקה של 2 שעות מבטיח הפחתת מתח אחידה בכל ה-HAZ. טמפרטורות נמוכות יותר (480 מעלות) מספקות הפגת מתח חלקית אך משאירות מתחים שיוריים ב-70-100 MPa, שזה קרוב לסף SCC עבור דרגה 7 (100-120 MPa). טמפרטורות גבוהות יותר (650 מעלות) מספקות הקלה מלאה יותר של מתח, אך יכולות לגרום לצמיחת גרגרים ולהפחית חוזק מכני. הטיפול ב-550 מעלות, בן שעתיים, מספק את האיזון הטוב ביותר של הפגת מתחים מבלי להתפשר על חוזק או משיכות.
**תרחיש-מדריך בחירה מבוסס: הקלת מתח למחממי מי מלח באשלג**
| מצב תפעול|ריכוז כלוריד|טמפרטורה|לאחר-נדרש טיפול ריתוך|צפוי SCC-חיים חופשיים (שעות)|הצדקה הנדסית |
|--------------------|----------------------|-------------|------------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous potash processing, 8000-hour campaign | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | Stress relief at 550°C, 2 hours | >10,000|מבטל SCC על ידי הפחתת מתח מתחת לסף |
| פעולה לסירוגין (<2000 hours/year) | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | Stress relief at 480°C, 2 hours | 3,000 – 4,500 | Adequate for shorter campaigns; lower cost |
| טמפרטורה נמוכה יותר (70 מעלות, פחות אגרסיבית)|25% MgCl₂ + 5% CaCl₂|70 מעלות|הפגת מתחים ב-480 מעלות, שעתיים|5,000 – 7,000|טמפרטורה נמוכה יותר מעלה את סף SCC |
| Higher chloride concentration (>30% MgCl₂) | >30% MgCl₂ | 85°C | Stress relief at 550°C + peening | >10,000|טיפול משולב לאמינות מירבית |
| לא אפשרי לאחר-טיפול בחום לריתוך|כל|כל|כפי-מרותך (קבל סיכון פיצוח)|800 – 1,200|מקובל רק לשירות זמני |
**שיקולים מעשיים עבור טיפול בחום לאחר-ריתוך**
הפגת מתחים של סלילי חימום טיטניום דורשת שליטה קפדנית בכבשן. את הטיפול של 550 מעלות יש לבצע בכבשן אוויר כשהסליל נתמך למניעת צניחה. יש להגביל את קצב החימום ל-100 מעלות/שעה כדי למזער שיפועים תרמיים. ההחזקה של 2-שעות ב-550 מעלות מלווה בקירור אוויר (לא מרווה). עבור סלילים עם ריתוכים מרובים, יש להוריד את המכלול כולו לאחר השלמת כל הריתוך. הטיפול בחום מוסיף כ-10-15% לעלות הייצור, אך מאריך את חיי השירות מפחות מ-1,200 שעות ליותר מ-10,000 שעות - הצדקה כלכלית משכנעת לפעולות אשלג מתמשכות.
**מַסְקָנָה**
עבור מחממי טיטניום דרגה 7 ב-25% מגנזיום כלוריד, 5% סידן כלורי אשלג תמלחות ב-85 מעלות, רמת הלחץ השיורית HAZ של הצינור מתאם ישירות עם תדירות SCC המושרה על ידי כלוריד. כמו-צינורות מרותכים עם מתחים שיוריים של 180-240 MPa נסדקים תוך 800-1,200 שעות (איחור בהשוואה לדרגה 2 עקב השפעת ההגנה של פלדיום). הפגת מתחים ב-550 מעלות למשך שעתיים מפחיתה את הלחץ השיורי ל-30-60 MPa, מתחת לסף SCC של 100-120 MPa, ומספקת שירות{20}}ללא תשלום של סדק מעבר ל-10,000 שעות. מהנדסים המציינים מחממי טיטניום דרגה 7 לעיבוד אשלג צריכים לדרוש הפחתת מתח ריתוך לאחר-ב-550 מעלות למשך שעתיים כמפרט חובה עבור כל החיבורים המרותכים שנחשפו למלח. מפרט טיפול בחום זה מבטל את מצב הכשל הדומיננטי ביישומי מחממי מלח אשלג.
