מניעת פיצוח קורוזיה במתח של צינורות חימום טיטניום טהור TA2 בבינוני כלוריד

טיטניום תעשייתי טהור TA2 מתגאה בעמידות יוצאת דופן בפני חומרי הדפסה המכילים כלוריד- כגון מי ים ותמלחת, מה שהופך אותו לחומר החימום המועדף עבור פרויקטים ימיים והתפלה. עם זאת, טיטניום עדיין רגיש לפיצוח קורוזיה (SCC) תחת פעולה משולבת של מתח שיורי מתיחה, טמפרטורה מוגברת וסביבת כלוריד מרוכזת. בניגוד לנירוסטה, ל-Titanium SCC יש תנאי גירוי וכללי התרחבות ייחודיים, ובקרת תהליכים ממוקדת יכולה לחסל את רוב כשלי הפיצוח.

1. מנגנון היווצרות של פיצוח קורוזיה במתח טיטניום

טיטניום יוצר באופן ספונטני סרט פסיבי TiO₂ צפוף בתמיסות כלוריד ניטרליות ומחמצנות. כאשר מתח מתיחה קיים בתוך גוף הצינור, מיקרו-סדקים יוצרים על גבי סרט התחמוצת המשטח. יוני כלוריד חודרים לקצה הסדק, וממיסים את מטריצת הטיטניום הטרי ברציפות. הלחץ מתרכז בחזית הסדק כדי להניע התפשטות נוספת של סדקים זעירים, ולבסוף מתפתח לסדקים שבירים חודרים ללא עיוות פלסטי ברור על פני השטח החיצוניים. תקלה זו מתרחשת לעתים קרובות בפתאומיות במהלך-פעולה יציבה לטווח ארוך, ומביאה לסיכונים של דליפה בינונית וכיבוי ציוד.

2. מקורות עיקריים של מתח מתיחה על צינורות חימום טיטניום

(1) מתח כיפוף קר

צינורות חימום טיטניום בצורת -U, בצורת L- ומפותלים דורשים עיבוד כיפוף קר. הקשת החיצונית של אזור הכיפוף מייצרת מתח שיורי מתיחה קבוע, שהוא עמדת הסיכון הגבוהה ביותר- עבור SCC. רדיוס כיפוף לא תקין יגביר את ריכוז המתח בצורה חדה.

(2) מתח שיורי ריתוך

התכה מקומית-בטמפרטורה גבוהה וקירור מהיר במהלך ריתוך בקשת ארגון יוצרים מתח התכווצות תרמי לא אחיד באזור הריתוך והחום-שפגוע. ריתוך טיטניום ללא אמצעי הגנה נוטים להתפרקות חמצן, מה שמפחית עוד יותר את ההתנגדות לסדקים.

(3) מתח הרכבה והתקנה

יישור מאולץ במהלך נעילת אוגן, הידוק קשיח ומשיכת צינורות מפעילים מתח מתיחה חיצוני של הרכבה על גוף הצינור, תוך שילוב של מתח עיבוד פנימי כדי להוריד במידה ניכרת את סף הטמפרטורה הקריטי של SCC.

(4) מתח מחזור תרמי

עליית טמפרטורות וירידה תכופות של צינור החימום מייצרות מתח תרמי לסירוגין, מה שמאיץ את ההתחלה והארכה של סדקים מיקרוניים.

3. תנאי שירות מגבילים הליבה עבור Titanium SCC

טיטניום SCC מתרחש לעתים נדירות בתמיסת כלוריד מדוללת בטמפרטורת -חדר. שלושת הגורמים המעוררים ההכרחיים הם:

מתח מתיחה מתמשך (שיורי או חיצוני);

טמפרטורה בינונית מעל 70 מעלות;

ריכוז יוני כלוריד ברמה גבוהה (מי ים, מי מלח רווי). מערכות חסרות כל תנאי אחד בעצם נמנעות מסיכון פיצוח זה.

4. אמצעים טכניים למניעת תהליכים מלאה

① תקן את פרמטרי תהליך הכיפוף

ציין את רדיוס הכיפוף המינימלי לא פחות מפי 3 מהקוטר החיצוני של צינור הטיטניום כדי למנוע עיוות מתיחה מוגזם בכיפוף. לאחר הכיפוף, בצע חישול-הפחתת מתחים בטמפרטורה נמוכה כדי למנוע יצירת מתח שיורי.

② הגנת ריתוך קפדנית וטיפול לאחר-ריתוך

אמצו ריתוך דו-צדדי דו-צדדי מגן מגן ארגון כדי למנוע חמצון ושבירות ריתוך. עבור צינורות חימום המשמשים בתמיסת מלח בטמפרטורה-גבוהה, יש ליישם טיפול בחום של תמיסת ריתוך לאחר-להומוגנית של מבנה מיקרו ולחסל מתח ריתוך.

③ תקן את מפרטי ההתקנה

לאסור הרכבה כפויה ואילוצים קבועים נוקשים; השתמש באטמים גמישים ובתמיכות הרכבה רופפות כדי למנוע הצגת מתח מתיחה חיצוני נוסף.

④ ייעל את צפיפות ההספק כדי לשלוט בטמפרטורת פני השטח

הגבל את צפיפות ההספק של פני השטח כדי למנוע התחממות יתר מקומית של דופן הצינור, תוך שמירה על טמפרטורת העבודה מתחת לטווח הטמפרטורות הרגיש של טיטניום SCC ככל האפשר.

⑤ הימנע מהשרייה סטטית בינונית-לטווח ארוך

במהלך השבתת הציוד והמתנה, רוקן את התמלחת בתוך המיכל כדי למנוע העשרת יוני כלוריד ועליית טמפרטורה מקומית בתנאים סטטיים.

5. התייחסות חלופית חומרית

אם טמפרטורת העבודה גבוהה לצמיתות מ-120 מעלות עם מי מלח רווי ותנאי מתח מורכבים, ניתן לבחור טיטניום-מתח נמוך ב-TA1 או סגסוגת טיטניום כדי לשפר את הביצועים נגד-SCC. חומרים המכילים פלואוריד- אינם מתאימים לחלוטין לטיטניום ללא קשר לתנאי לחץ.

表格

מַסְקָנָה

לצינורות חימום טיטניום TA2 אין חסינות מוחלטת בפני פיצוח קורוזיה במתח בסביבות כלוריד-בטמפרטורה גבוהה-. ניתוק מקורות מתח מיצירת קישורים, ריתוך והתקנה היא שיטת המניעה הבסיסית ביותר, שיכולה לתת הפעלה מלאה ליתרון הארוך של-החיים של טיטניום בתרחישי חימום נגד-קורוזיה ימיים.