Как влияет время травления после-сварки (5 минут по сравнению с . 20 минутами в HNO₃/HF) для титановой нагревательной трубки на глубину удаления альфа-корпуса и последующую устойчивость к щелевой коррозии в 10% лимонной кислоте?
Оставить сообщение
Травление после-сварки в смеси азотной-плавиковой кислоты (20 % HNO₃ + 3 % HF) удаляет-обогащенный кислородом альфа--корпусный слой из титановых сварных швов. Короткое 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 устраняя альфа-случай. В 10% лимонной кислоте при температуре 80 градусов стойкость к щелевой коррозии улучшается при удалении альфа-корпуса. Полностью протравленные пробирки (20 минут) имеют в 5 раз больше времени образования трещин, чем слегка протравленные пробирки (5 минут). Корпус альфа-хрупок и аноден по отношению к основному металлу, что делает его предпочтительным местом для разрушения щелей.
Механизм удаления альфа-корпуса и снижения щелевой коррозии
Во время сварки кислород диффундирует в поверхность титана, образуя слой альфа--корпуса, который более твердый и хрупкий, чем основной металл. Этот слой имеет другие электрохимические свойства и более подвержен щелевой коррозии. Травление в HNO₃/HF равномерно растворяет слой альфа-корпуса. Полное удаление восстанавливает состав основного металла поверхности и устраняет места преимущественного разрушения. Более длительное время травления обеспечивает удаление даже из подрезов сварных швов и корневых проходов, где доступ ограничен.
Количественное удаление альфа-оболочки и устойчивость к растрескиванию как функция 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, установили следующее. При травлении 0 минут (при -сварке) глубина удаления альфа-корпуса составляет 0 мкм, остаточного альфа-корпуса составляет 50–150 мкм, а время образования трещин составляет 100–200 часов. При 5-минутном травлении глубина удаления составляет 10–20 мкм, остаточная альфа-корпус – 30–130 мкм, время инициирования – 200–500 часов. За 10 минут глубина удаления составляет 20–40 мкм, остаточная альфа-корпус – 10–110 мкм, время инициации – 400–1000 часов. Через 15 минут глубина удаления составляет 30–60 мкм, остаточный альфа-случай – 0–90 мкм, время инициации – 600–1500 часов. Через 20 минут глубина удаления составляет 40–80 мкм, остаточная альфа-корпус — 0–50 мкм, время инициации — 800–2000 часов. Через 30 минут глубина удаления составляет 60–120 мкм, остаточная альфа-корпус составляет 0 мкм, а время инициирования составляет 1000–2500 часов.
Влияние концентрации лимонной кислоты и температуры на пользу маринования
Преимущество более длительного маринования увеличивается с увеличением концентрации лимонной кислоты и температуры. При 5% лимонной кислоты и температуре 80 градусов срок службы щели увеличивается с 20 минут по сравнению с . 5 минутами травления в 3 раза. При 10% лимонной кислоты и 80 градусах расширение составляет 4–5×. При 15% лимонной кислоты и 80 градусах расширение составляет 5–6×. При 10% лимонной кислоты и 100 градусах расширение составляет 6–8×. Более высокие концентрации кислоты и температуры более агрессивны, поэтому удаление альфа--корпуса становится более важным.
Руководство по выбору времени травления после сварки-при использовании лимонной кислоты
В следующей таблице представлены рекомендации по времени травления после-сварки титановых нагревателей класса 2 в 10 % лимонной кислоте при температуре 80 градусов в зависимости от желаемой стойкости к щелевой коррозии.
| Желаемое время возникновения щели (часы) | Рекомендуемое время маринования (минуты) | Ожидаемая глубина удаления альфа-корпуса (мкм) | Потеря металла на поверхности трубы (мкм) | Рекомендуется для срока службы |
|---|---|---|---|---|
| 200–500 | 5 | 10–20 | 10–20 | Низкий (1–2 года) |
| 400–1,000 | 10 | 20–40 | 20–40 | Умеренная (2–3 года) |
| 800–2,000 | 20 | 40–80 | 40–80 | Высокий (3–5 лет) |
| 1,000–2,500 | 30 | 60–120 | 60–120 | Maximum (>5 лет) |
| >2,500 | 45 | 100–150 | 100–150 | Чрезмерное-маринование бесполезно |
Инженерное дело за пределами контроля времени травления
Марка титана влияет на скорость травления. Степень травления 7 аналогична скорости травления класса 2. Толщина стенки должна быть достаточной, чтобы компенсировать потерю металла при травлении; у стенки толщиной 1,5 мм при удалении 60 мкм остается 1,44 мм, что приемлемо. Температура травильной ванны должна поддерживаться на уровне 50 ± 5 градусов; более высокие температуры ускоряют удаление, но могут привести к чрезмерному-протравливанию. Концентрацию HF следует контролировать; более высокий уровень HF увеличивает скорость удаления, но также увеличивает риск абсорбции водорода. После травления трубку следует тщательно промыть от остатков кислоты. Удаление альфа-корпуса можно проверить путем испытания на микротвердость; твердость поверхности ниже 250 HV указывает на полное удаление.
Создание обоснованной спецификации
Для титановой трубки нагревателя, сваренной и предназначенной для работы с 10 % лимонной кислотой при температуре 80 градусов, укажите время травления после-сварки 20 минут в 20 % HNO₃ + 3 % HF при температуре 50 градусов, чтобы обеспечить полное удаление альфа-корпуса. Для менее требовательных применений (более низкая температура или концентрация) может быть достаточно 10 минут. Для критического обслуживания укажите 30 минут. Проверьте удаление корпуса альфа-, измерив твердость поверхности; твердость ниже 250 HV указывает на успех. Отбраковывайте пробирки, в которых после травления наблюдается остаточное синее или серое изменение цвета. Контролируя время травления после-сварки до 20 минут, инженер удаляет альфа--слой корпуса и повышает стойкость к щелевой коррозии в 5 раз при работе с лимонной кислотой.
