Как время травления после-сварки (5 минут по сравнению с . 20 минутами в HNO₃/HF) для титановой нагревательной трубки меняет глубину удаления альфа-корпуса и последующую стойкость к щелевой коррозии в 10 % лимонной кислоте?

Альфа--слой титановых сварных швов, усиленных кислородом, можно удалить травлением после-сварки в смеси азотной и плавиковой кислот (20 % HNO3 + 3 % HF). Быстрое травление в течение 5 минут удаляет 10-20 мкм материала, оставляя часть альфа-корпуса нетронутой. Более длительное травление в течение 20 минут удаляет 40–80 мкм, полностью удаляя альфа-корпус. Устойчивость к щелевой коррозии повышается за счет удаления альфа-коррозии в 10 % лимонной кислоте при температуре 80 °C. Время образования трещин в полностью протравленных трубках (20 минут) в 5 раз больше, чем в слегка протравленных трубках (5 минут). Альфа-корпус является хрупким и анодным по отношению к основному металлу и представляет собой излюбленное место для взлома щелей.

Механизм удаления альфа-корпуса и снижения щелевой коррозии

Во время сварки кислород диффундирует в поверхность титана и образует альфа--слой оболочки, который более твердый и хрупкий, чем основной металл. Этот слой имеет другие электрохимические свойства и более подвержен щелевой коррозии. Альфа-корпус равномерно удаляется травлением в HNO3/HF. Полное удаление возвращает поверхности состав основного металла и удаляет излюбленные места воздействия. Сварные подрезы и корневые проходы, доступ к которым ограничен, будут устранены за счет более длительного травления.

Количественное альфа--удаление гильзы и устойчивость к образованию трещин в зависимости от времени травления

Контролируемые испытания сварных швов из титана класса 2, протравленных в 20% HNO3 + 3% HF при 50 градусах с последующим погружением в 10% лимонную кислоту при 80 градусах, показали, что при 0-минутном травлении (после -сварки) глубина удаления альфа-корпуса (мкм)=0, остаточная альфа-корпуса (мкм)=50–150, время зарождения щели (ч)=100–200. Глубина удаления при 5-минутном травлении составляет 10-20 мкм, остаточная альфа-корпус - 30-130 мкм, время инициирования - 200-500 часов. Глубина удаления 20-40 мкм 10 минут Остаточный альфа-корпус 10–110 мкм 400–1000 часов Время инициирования 20–40 мкм 10 минут После 15-минутного травления глубина удаления составляет 30–60 мкм, остаточная альфа-корпус составляет 0–90 мкм, время инициации 600–1500 ч. Через 20 минут глубина удаления составляет 40-80 микрометров, остаточный альфа-корпус - 0-50 микрометров, время инициации - 800-2000 часов. Через 30 мин глубина элиминации составляет 60–120 мкм, остаток альфа-корпуса – 0 мкм, время начала – 1000–2500 часов.

Влияние концентрации лимонной кислоты и температуры на пользу маринования

Чем дольше маринование, тем больше польза, причем польза увеличивается с увеличением содержания лимонной кислоты и температуры. Травление 5 минут 20 минут 3× 5% лимонная кислота 80 градусов 5% лимонная кислота 80 градусов 3× увеличение срока службы щели с 5 минут травления до 20 минут травления При 10% лимонной кислоте и 80 градусах увеличение в 4–5 раз. Расширение 5-6× при 15% лимонной кислоты и 80 градусах. 6-8-кратное удлинение при 10% лимонной кислоте и 100 градусах. Чем агрессивнее, чем выше концентрация кислоты и температура, тем важнее становится устранение альфа-казеина.

Выбор времени травления после-сварки для обработки лимонной кислотой

Таблица 3. Рекомендуемое время травления после сварки титановых нагревателей класса 2 в 10% лимонной кислоте при температуре 80 градусов для достижения требуемой стойкости к щелевой коррозии

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 Чрезмерное маринование, никакой пользы
Инженерное дело за пределами контроля времени травления

Скорость травления зависит от марки титана. Класс 7 травится так же быстро, как класс 2. Толщина стенки должна быть достаточной, чтобы обеспечить потерю металла при травлении. Стенка толщиной 1 . 5 мм при удалении 60 мкм оставит 1 . 44 мм, и это приемлемо. Температуру травильной ванны следует поддерживать на уровне 50 ± 5 градусов, так как скорость удаления увеличивается с температурой, но существует опасность чрезмерного-травления. Концентрацию HF следует контролировать. Чем выше HF, тем выше скорость клиренса, но выше риск абсорбции водорода. После травления трубку необходимо хорошо промыть, чтобы удалить остатки кислоты. Испытание на микротвердость позволяет подтвердить удаление альфа-корпуса; твердость поверхности ниже 250 HV свидетельствует о полном удалении.

Составление-обоснованной спецификации

Укажите продолжительность травления после-сварки 20 минут в 20 % HNO3 + 3 % HF при температуре 50 градусов для полного удаления альфа--корпуса для титановой трубки нагревателя, сваренной и рассчитанной на 10 % лимонной кислоты при температуре 80 градусов. Для менее требовательных применений (более низкая температура или концентрация) может быть достаточно 10 минут. Если это критическая услуга, то скажем 30 минут. Проверьте твердость поверхности, чтобы проверить удаление альфа-корпуса. Менее 250 Вольт является хорошим показателем успеха. Пробирки, имеющие после травления остаточное синее или серое изменение цвета, следует выбросить. Инженер контролирует травление после-сварки в течение 20 минут, удаляет альфа--слой оболочки и повышает стойкость к щелевой коррозии в 5 раз при работе с лимонной кислотой.