בקרת סיכוני פיצוח קורוזיה במתח של צינור חימום טיטניום TA2 בסביבת מלח בטמפרטורה גבוהה

ספירת מילים: 576 טיטניום טהור TA2 בעל עמידות יוצאת דופן בפני קורוזיה של יוני כלוריד במי ים ובאמצעי מלח, והוא מאומץ באופן נרחב עבור גופי חימום בהתפלה, הנדסה ימית ותעשייה כימית מלח. עם זאת, תחת הצימוד המשולב של מתח שיורי מתיחה, טמפרטורה גבוהה מתמשכת ותמיסת כלוריד מרוכזת, חומר טיטניום עדיין יפיק פיצוח קורוזיה שביר (SCC). לכשל כזה אין דילול מתכת ברור בחלק החיצוני, וסדקים מתרחבים במהירות לאורך מבנה הגביש, ומעוררים בקלות חדירת צינור פתאומית ודליפה בינונית ללא אזהרה מוקדמת. מאמר זה מרחיב את מנגנון ההיווצרות ואת ערכת מניעת התהליכים המלאה-.

1. מנגנון של פיצוח קורוזיה במתח טיטניום

טיטניום יוצר באופן ספונטני סרט פסיבי TiO₂ קומפקטי במדיום כלוריד ניטרלי כדי לבודד קורוזיה מטריצה. כאשר גוף הצינור נושא מתח מתיחה מעיבוד או הרכבה, מיקרו-קרעים מופיעים על סרט התחמוצת המשטח. יוני כלוריד פולשים ללא הרף לקצה הסדק, וממיסים מצע טיטניום טרי ליצירת סביבה מיקרו חומצית מקומית. מתח מתרכז בקצה הקדמי של סדקים זעירים ודוחף סדקים להתרחב במהירות לאורך גבול התבואה או הכיוון הטרנסגרנולי. כל תהליך השבר שייך לכשל שביר, כמעט ללא עיוות פלסטי, ולכן קשה לגלות סכנות נסתרות באמצעות בדיקת מראה קבועה. שלושה תנאים הכרחיים עבור SCC: מתח מתיחה, טמפרטורה בינונית מעל 70 מעלות, מדיום כלוריד בריכוז גבוה. החמצה של כל תנאי אחד יכול להפחית מאוד את ההסתברות לפיצוח.

2. מקורות עיקריים של מתח מתיחה על צינורות חימום טיטניום

(1) מתח כיפוף קר

צינורות חימום טיטניום בצורת -U, בצורת L- ומפותלים מכופפים ונוצרים בקור. הקשת החיצונית של אזור הכיפוף יוצרת מתח מתיחה קבוע, שהוא המיקום המועד ביותר ל-SCC. רדיוס כיפוף קטן מדי יגרום לריכוז מתח חמור ויקצר בחדות את מחזור השירות הבטוח.

(2) מתח תרמי לריתוך

ריתוך קשת ארגון מייצר חימום וקירור לא אחידים. תפר הריתוך והאזור המושפע-בחום שומרים על מתח התכווצות גדול. אם הגנת הריתוך אינה שלמה, תתרחש התפרקות חמצן וחנקן על הריתוך, מה שמפחית עוד יותר את סף הלחץ הקריטי לסדקים.

(3) הרכבה מתח חיצוני

יישור מאולץ במהלך נעילת אוגן, הידוק קשיח ומשיכת צינורות מפעילים עומס מתיחה נוסף על גוף הצינור, כשהוא מושפע עם עומס עיבוד מובנה, מה שגורם לחומר להיכנס למרווח SCC הרגיש בטמפרטורה נמוכה יותר.

(4) מתח מתח מחזורי תרמי

הפעלה וכיבוי תכופים מובילים להתרחבות והתכווצות חוזרים ונשנים של דופן הצינור, ויוצרים מתח מחזורי לסירוגין, אשר מאיץ את הייזום וההתפשטות של מיקרו-סדקים.

3. אמצעי מניעה ובקרה היררכיים טכניים

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 בעיקול. לאחר יצירת כיפוף, בצע חישול הפחתת מתח בטמפרטורה-נמוכה כדי למנוע מתח שיורי מהמקור.

② ריתוך מוגן ארגון דו-צדדי קפדני-

אמצו הגנת ארגון מלאה בצד האחורי במהלך הריתוך כדי למנוע התפרקות ריתוך. עבור צינורות חימום המשמשים בתמיסת מלח רוויה מעל 90 מעלות, בצע טיפול בחום של תמיסה מוצקה לאחר-ריתוך כדי להומוג את מבנה המיקרו ולחסל את הלחץ השיורי של הריתוך.

③ אמץ מבנה התקנה גמיש

לאסור הרכבה כפויה ואילוצים קבועים נוקשים; השתמש באטמים אלסטיים מסוג PTFE וברווחי התפשטות שמורים במהלך חיבור האוגן כדי להימנע מהכנסת מתח מתיחה חיצוני נוסף.

④ שליטה סבירה בצפיפות הכוח

בצע אופטימיזציה של עומס הכוח על פני השטח כדי למנוע התחממות יתר מקומית של דופן הצינור, שמור את טמפרטורת ההפעלה לטווח ארוך מתחת לטווח הטמפרטורות הרגיש של טיטניום SCC ככל האפשר, ותנתק את מצב עידוד הטמפרטורה.

⑤ ייעל את ניהול כיבוי הציוד

רוקן לחלוטין את שאריות התמלחות בתוך המיכל במהלך-כיבוי והמתנה לטווח ארוך כדי למנוע העשרת יוני כלוריד במדיום סטטי ולהימנע מיצירת מיקרו-סביבה-בקורוזיה גבוהה.

4. כיוון שדרוג החומר לתנאי עבודה קשים במיוחד-

אם מצב העבודה הוא מי מלח רווי עם טמפרטורה גבוהה ביציבות מ-120 מעלות ולחץ מורכב מרובה-מקורות, ניתן לבחור טיטניום טהור תעשייתי TA1 עם תכולת זיהומים נמוכה יותר וקשיחות טובה יותר כדי לשפר את הביצועים נגד-SCC. יש להדגיש כי חומרי טיטניום אינם מסוגלים לחלוטין לעמוד בפני חומרים המכילים פלואוריד-, ולא ניתן להשתמש בהם בתנאי עבודה עם חומצה הידרופלואורית ויוני פלואוריד.

表格

מַסְקָנָה

לשפופרות חימום טיטניום TA2 אין חסינות מוחלטת בפני פיצוח קורוזיה במתח בסביבות-טמפרטורות גבוהות ומליחות- גבוהה. ניתוק מתח מתיחה מיצירת קשרים, ריתוך והרכבה, יחד עם ניהול טמפרטורה ובינוני, יכול למנוע ביעילות כשל פתאומי של פיצוח פריך ולתת משחק מלא ליתרון האנטי-ארוך נגד קורוזיה-של טיטניום בתנאי עבודה עשירים בכלוריד.