In Grade 2 titanium, inclusions-primarily Ti₂Fe particles-act as pitting initiation sites. ASTM E45 classifies inclusions by type: Type A (sulfides, rare in titanium), Type B (aluminates), Type C (silicates), and Type D (globular oxides). In titanium, iron-rich inclusions (Type D) are most common and most detrimental. Higher inclusion content correlates directly with higher pitting density in bromine solutions at 50°C. A severe inclusion rating (E45 rating >2) dóna com a resultat una densitat de picades de 5 a 10 vegades més gran que un material net (classificació E45<1). The correlation follows a power law, with pitting density approximately proportional to the inclusion density raised to the 0.7 power.

El mecanisme d'inclusió-Pitting induït en solucions de brom

En brom al 0,5% (Br₂) a 50 graus, la solució s'oxida però no passiva fortament. Les partícules catòdiques de Ti₂Fe creen cèl·lules galvàniques amb la matriu de titani circumdant. La matriu de titani es converteix en l'ànode i es dissol localment a la interfície-de la matriu de partícules. Una vegada que s'inicia una fossa, el brom (un fort oxidant) impulsa la propagació ràpida. La profunditat de la fossa augmenta linealment amb el temps. Les inclusions més grans de 2 µm són especialment perjudicials perquè creen parelles galvàniques més grans. Les inclusions agrupades creen zones de corrosió superposades, formant fosses més grans.

Densitat de picadura quantitativa com a funció de la qualificació d'inclusió

Les proves controlades al 0,5% de Br₂ a 50 graus durant 500 hores han establert les següents densitats de perforació per a tubs de titani de grau 2 amb diverses classificacions d'inclusió ASTM E45. Per a una classificació d'inclusió per sota de 0,5 (molt net, arc de buit refós), la densitat de partícules de Ti₂Fe és inferior a 50 partícules per mm², la densitat de picades és de 5 a 20 fosses per cm² i la profunditat màxima de fosa és de 20 a 50 µm. Per a una classificació de 0,5–1,0 (net), la densitat de partícules és de 50–150 per mm², la densitat de picat és de 20–60 pits per cm² i la profunditat de la fossa és de 40–100 µm. Per a una classificació d'1,0–1,5 (moderada), la densitat de partícules és de 150–300 per mm², la densitat de picades és de 50–150 pits per cm² i la profunditat de la fossa és de 80–180 µm. Per a una classificació d'1,5–2,0 (moderada a pesada), la densitat de partícules és de 300–600 per mm², la densitat de picades és de 100–300 pits per cm² i la profunditat de la fossa és de 120–250 µm. Per a una classificació superior a 2,0 (pesada), la densitat de partícules supera els 600 per mm², la densitat de picades és de 200 a 500 pits per cm² i la profunditat de fosa és de 200 a 400 µm.

Tipus d'inclusió i severitat de pitting

Els diferents tipus d'inclusió tenen una severitat de picking diferent. Les inclusions de tipus A (sulfurs) són molt rares en titani i tenen una gravetat de picat baixa (severitat relativa 0,2). Els tipus B (aluminats) també són rars i tenen una gravetat baixa (0,3). El tipus C (silicats) es produeix ocasionalment per contaminació del gresol i tenen una gravetat moderada (0,6). El tipus D (òxids globulars, principalment Ti₂Fe) són comuns al titani de grau 2 i tenen una gravetat elevada (1,0). La densitat total de picadura és aproximadament la suma de les contribucions de cada tipus d'inclusió ponderada pel seu factor de gravetat.

Guia de control d'inclusió per al servei de brom

La taula següent proporciona les classificacions d'inclusió ASTM E45 i les densitats de partícules màximes permeses per a tubs d'escalfador de titani de grau 2 en brom al 0,5% a 50 graus, en funció de la densitat de perforació i la vida útil desitjades.

Enginyeria més enllà del control de la inclusió

El grau de titani afecta el comportament de picking. El grau 7 (pal·ladi-estabilitzat) té un contingut d'inclusió similar al grau 2, però el pal·ladi modifica el comportament galvànic, reduint la densitat de picades entre un 50 i un 70% per a la mateixa distribució d'inclusió. El grau 1 té un contingut de ferro més baix (0,08% màxim) i inherentment menys inclusions de Ti₂Fe. El gruix de la paret proporciona un marge de penetració de la fossa; una paret de 2,0 mm amb fosses de 100 µm té el 95% de la seva paret restant. L'acabat de la superfície del tub afecta l'inici de la fossa; L'electropolit elimina una fina capa superficial, exposant menys inclusions. El recuit d'hidrogen a 700 graus pot esferoidir les partícules de Ti₂Fe, reduint la seva relació d'aspecte i la gravetat de la picada.

Elaboració d'una especificació informada

Per a un tub escalfador de titani amb brom al 0,5% a 50 graus, especifiqueu una classificació d'inclusió ASTM E45 inferior a 1,0 (net). Necessiteu material de refusió amb arc de doble buit (VAR) per aconseguir un baix contingut d'inclusió. Sol·liciteu l'examen metal·logràfic d'una mostra representativa amb un augment de 500 ×, amb la certificació que la densitat de partícules de Ti₂Fe és inferior a 150 partícules per mm² i que cap partícula no superi els 5 µm de diàmetre. Per a aplicacions crítiques, especifiqueu titani de grau 1 o titani de grau 7. Durant la inspecció d'entrada, realitzeu una prova ràpida de picat submergint un cupó de mostra en 0,5% de Br₂ a 50 graus durant 168 hores i examineu-lo amb un augment de 50 ×; rebutjar el lot si la densitat de picadura supera els 50 picadura per cm². En controlar el contingut d'inclusió com a paràmetre de qualitat, l'enginyer minimitza la densitat de picadura en el servei de brom.