Grad 12 titan (Ti-0.3Mo-0.8Ni) används för värmerör i kloridhaltiga-miljöer på grund av dess förbättrade gropfrätningsmotstånd. När röret böjs till en snäv radie på 3 gånger rördiametern (3D) utsätts den yttre radien för en plastisk dragpåkänning på 10–15 %. Detta kalla arbete skapar kvarvarande dragspänning, ökar dislokationstätheten och kan rikta in alfa-faskornen. Groppotentialen, som är den elektrokemiska potential vid vilken stabila gropar initieras, minskar med ökande kallarbete. Stress-glödgning vid 540 grader i 30 minuter återställer en del av spänningen, minskar kvarvarande spänning och tillåter viss omkristallisering. Groppotentialen för ett böjt och avspänningsavlastat rör återgår till inom 50–100 mV från det oböjda tillståndet, jämfört med en 150–250 mV depression för ett böjt rör utan stressavlastning.

Mekanismen för återhämtning av reststammar och återställande av groppotential

Under plastböjning förökar sig dislokationer och ackumuleras vid korngränserna, vilket skapar platser med hög-energi som är föredragna för gropinitiering. Återstående dragspänning vid den yttre radien destabiliserar den passiva filmen ytterligare. Stress-glödgning vid 540 grader tillåter dislokationsklättring och annihilation, vilket minskar dislokationstätheten med 60–80 %. Processen minskar också kvarvarande dragspänning från 150–250 MPa till 30–60 MPa. Molybden och nickel i Grad 12 omfördelas under glödgning, berikar ytan och förbättrar passiv filmstabilitet. Groppotentialen återställs eftersom antalet aktiva platser för gropinitiering reduceras och den passiva filmen blir mer enhetlig.

Kvantitativ gropbildningspotential som en funktion av böjning och avspänning

Kontrollerad testning i 5 % NaCl vid 90 grader har etablerat groppotentialer för grad 12 titanrör under olika förhållanden. För ett oböjt, glödgat rör (baslinje) är groppotentialen +0.45 till +0.60 V mot Ag/AgCl, utan att gropfrätning observerats efter 1 000 timmar. För ett rör böjt till en 3D-radie i det -böjda tillståndet utan spänningsavlastning, sjunker groppotentialen till +0.20 till +0.35 V, och gropbildning initieras inom 100–300 timmar, vilket ger ett gropdjup på 0,1–0,3 mm efter 500 timmar. För ett rör böjt till en 3D-radie och påkänning-avlastat vid 540 grader i 30 minuter, återgår groppotentialen till +0.35 till +0.50 V, gropbildning initieras efter 500–1 500 timmar och gropdjupen är 0,05–0,015 mm efter 0,05–0,015 mm. För ett rör böjt till en 5D-radie (mjukare böj) med spänningsavlastning är groppotentialen +0.40 till +0.55 V, vilket är mycket nära den oböjda baslinjen. För ett rör böjt till en 3D-radie och stress-avlastat vid 480 grader (otillräcklig temperatur), är groppotentialen endast +0.25 till +0.40 V, vilket visar partiell återhämtning.

Inverkan av böjradie och avspänningstemperatur på groppotential

Återvinningen av groppotentialen beror på både böjradien och avspänningstemperaturen. För en 3D-böj är den -böjda groppotentialsänkningen 150–250 mV under det oböjda värdet. Stressavlastning vid 480 grader återställer 30–50 mV, vilket lämnar en 120–200 mV depression. Stressavlastning vid 540 grader återställer 100–150 mV och lämnar en depression på 50–100 mV. Stressavlastning vid 600 grader återställer 150–200 mV och lämnar en depression på 20–50 mV, men riskerar alfa-fallsbildning om den inte utförs i en inert atmosfär. För en 5D-böj är den -böjda fördjupningen endast 50–100 mV, och stressavlastningen vid 540 grader återställs helt till den oböjda nivån. För en 2D-böj (snävare än 3D) är den as{33}}böjda depressionen 200–350 mV, och även stressavlastning vid 540 grader återställer endast 80–120 mV, vilket lämnar en betydande depression.

Val av böjningsradie och spänningsavlastningsguide för klass 12 i varmkloridservice

Följande tabell ger rekommendationer för bockning av värmerör av titanium av klass 12 för service i 5 % NaCl vid 90 grader, baserat på böjradie, avspänningsbehandling och önskat gropfrätningsmotstånd.

Engineering Beyond Stress Relief Treatment

Titankvaliteten påverkar den initiala groppotentialen och återhämtningen efter stressavlastning. Grad 7 har en grundlinjepotential 100–200 mV högre än Grad 12, så även ett 3D som-böjt Grad 7-rör (+0.30 till +0.45 V) kan vara acceptabelt för många tillämpningar. Väggtjockleken påverkar inte groppotentialen men påverkar gropens utbredningstid; en 2,0 mm vägg med 0,1 mm gropdjup har 95 % kvar av sin vägg. Den stressavlastande atmosfären är avgörande; glödgning i luft vid 540 grader bildar en tunn oxid som inte skadar gropmotståndet, men glödgning i argon eller vakuum är att föredra. Nedkylningshastigheten efter spänningsavlastning har ingen signifikant effekt på groppotentialen.

Att göra en informerad specifikation

För ett värmerör av grad 12 titan som kräver en 3D-böjning för service i 5 % NaCl vid 90 grader, specificera spännings-avlastningsglödgning vid 540 grader i 30 minuter i argonatmosfär efter böjning. Kräv verifiering av punktfrätningspotential genom cyklisk polarisationstestning på ett prov från det böjda och{8}}avlastade röret; groppotentialen bör vara inom 100 mV från det oböjda baslinjevärdet på +0.45 till +0.60 V. För böjar snävare än 3D, överväg att använda grad 7 titan eller öka böjradien till 5D. Om avspänningsavlastning inte är möjlig, acceptera en kortare livslängd och inspektera böjområdet kvartalsvis för gropfrätning. Under drift, övervaka den öppna-kretsens potential för värmaren; ett fall under +0.20 V vs. Ag/AgCl indikerar ökad risk för gropbildning. Genom att avlasta-påkänning vid 540 grader efter böjning, återställer ingenjören groppotentialen för grad 12 titan till inom 50–100 mV från det oböjda tillståndet, vilket säkerställer tillförlitlig prestanda vid varmkloriddrift.