Hur ändrar -svetsbetningstiden (5 minuter vs. 20 minuter i HNO₃/HF) för ett värmerör av titan djupet för borttagning av alfa-höljet och den efterföljande motståndskraften mot spaltkorrosion i 10 % citronsyra?

Alfa-höljesskiktet av titansvetsar förstärkta med syre kan avlägsnas genom efter-svetsbetning i en blandning av salpeter- och fluorvätesyror (20 % HNO3 + 3 % HF). En snabb 5 minuters inläggning tar bort 10-20 mum material, vilket lämnar en del alfa-hölje intakt. Den längre inläggningen på 20 minuter tar bort 40–80 µm, vilket tar bort alfa{14}}fallet helt. Spaltens korrosionsbeständighet förbättras genom eliminering av alfa-fall i 10 % citronsyra vid 80oC. Spaltinitieringstiden för helbetade rör (20 minuter) är 5 gånger längre än lättbetade rör (5 minuter). Alfa-höljet är sprött och anodiskt mot basmetallen och ger en favoritplats för sprickangrepp.

Mekanismen för borttagning av alfa-fall och förbättring av spaltkorrosion

Under svetsning diffunderar syre in i titanytan och bildar ett alfa-höljelager som är hårdare och sprödare än basmetallen. Detta skikt har olika elektrokemiska egenskaper och är mer benäget för spaltkorrosion. Alfa-fallet avlägsnas likformigt genom betning i HNO3/HF. Fullständig borttagning återför ytan till basmetallens sammansättning och tar bort de gynnade attackställena. Svetsunderskärningar och rotpassningar där åtkomsten är begränsad kommer att tas bort genom längre betningstider.

Kvantitativ alfa-borttagning av fodral och motstånd mot spricka kontra betningstid

Kontrollerad testning av grad 2 titansvetsar betade i 20% HNO3 + 3% HF vid 50 grader följt av nedsänkning i 10% citronsyra vid 80 grader, har visat att vid 0 minuters betning (som-svetsad) alfa-avlägsnande djup alfa-{9}m alpha,{0}m (µm) (µm)=50–150, spaltinitieringstid (h)=100–200. Borttagningsdjupet vid 5 min betning är 10-20 μm, kvarvarande alfa-fall är 30-130 μm och initieringstiden är 200-500 timmar. Borttagningsdjup 20-40 µm 10 minuter Återstående alfa-case 10-110 µm 400-1 000 timmar Initieringstid 20-40 µm 10 minuter Efter 15 min etsning är borttagningsdjupet 30–60 µm, ca. µm och initieringstiden är 600–1500 timmar. Efter 20 minuter är borttagningsdjupet 40-80 mikrometer, det kvarvarande alfa-fallet är 0-50 mikrometer och initieringstiden 800-2000 timmar. Vid 30 min är eliminationsdjupet 60–120 µm, det återstående alfa-fallet är 0 µm och starttiden är 1 000–2 500 timmar.

Inverkan av koncentration av citronsyra och temperatur på fördelen med betning

Ju längre betning, desto större nytta, och nyttan ökar med citronsyrainnehåll och temperatur. Betning 5 minuter 20 minuter 3× 5 % citronsyra 80 grader 5 % citronsyra 80 grader 3× spaltlivslängd förlängning från 5 minuters betning till 20 minuters betning Vid 10 % citronsyra och 80 grader är förlängningen 4–5 gånger. Förlängning av 5-6× vid 15 % citronsyra och 80 grader 6-8x förlängning vid 10 % citronsyra och 100 grader . Ju mer aggressiv desto högre syrakoncentrationer och temperaturer är, desto viktigare blir elimineringen av alfa-fallet.

Välja en efter-svetsbetningstid för citronsyraservice

Tabell 3. Rekommenderade eftersvetsbetningstider för titanvärmare av grad 2 i 10 % citronsyra vid 80 grader för att uppnå erforderlig spaltkorrosionsbeständighet

Desired Crevice Initiation Time (hours) Recommended Pickling Time (minutes) Expected Alpha-Case Removal Depth (µm) Metal Loss from Tube Surface (µm) Recommended for Service Life 200–500 5 10–20 10–20 Low (1–2 years) 400–1,000 10 20–40 20–40 Moderate (2–3 years) 800–2,000 20 40–80 40–80 High (3–5 years) 1,000–2,500 30 60–120 60–120 Maximum (>2,500 45 100-150 100-150 Överbetning, ingen fördel
Engineering Beyond Time Control

Betningshastigheten beror på graden av titan. Grade 7 pickles lika snabbt som Grade 2. Väggtjockleken bör vara tillräcklig för att ta hänsyn till metallförlusten från betningen. En vägg på 1 . 5 mm med en borttagning på 60 µm skulle lämna 1 . 44 mm och detta är acceptabelt. Betningsbadets temperatur bör hållas vid 50 grader ± 5 grader eftersom borttagningshastigheten ökar med temperaturen men det finns risk för över{10}}betning. Koncentrationen av HF bör hanteras. Ju högre HF, desto högre clearance-hastighet men desto högre risk för väteabsorption. Efter betning måste tuben sköljas väl för att avlägsna syrarester. Mikrohårdhetstestning kan verifiera borttagningen av alfa-fallet; en ythårdhet under 250 HV visar fullständigt avlägsnande.

Gör en väl{0}}informerad specifikation

Ange en efter-betningstid på 20 minuter i 20 % HNO3 + 3% HF vid 50 grader för fullständig borttagning av alfa-hölje för ett värmerör av titan som är svetsat och utformat för 10 % citronsyra vid 80 grader. För mindre krävande applikationer (lägre temperatur eller koncentration) kan 10 minuter vara tillräckligt. Om det är kritisk service, säg 30 minuter. Testa ythårdheten för att kontrollera alfa-borttagning. Mindre än 250 HV är en god indikation på framgång. Rör som har kvarstående blå eller grå missfärgning efter betning ska kasseras. Ingenjören kontrollerar efter-svetsbetning till 20 minuter och tar bort alfa-höljesskiktet och förbättrar spaltkorrosionsbeständigheten med en faktor 5 vid citronsyraservice.