Quan un tub d'escalfador de titani de grau 12 es doblega a un radi 3D i, a continuació, s'alleuja l'estrès a 540 graus, com canvia la recuperació de la tensió residual al radi exterior el seu potencial de perforació en un 5% de NaCl a 90 graus?

El titani de grau 12 (Ti-0,3Mo{-0,8Ni) s'utilitza per a tubs d'escalfament en situacions que contenen clorur a causa de la seva resistència superior a la picada. Quan el tub es doblega a un radi estret de 3 vegades el diàmetre del tub (3D), es produeix una tensió de tracció plàstica del 10 al 15% al ​​radi exterior. Aquest treball en fred provoca una tensió de tracció residual, una major densitat de dislocació i pot provocar l'orientació dels grans de la fase alfa-. El potencial de perforació és el potencial electroquímic al qual s'inicien les fosses estables. El potencial de picat es redueix amb l'augment del treball en fred. El recuit d'alleujament de l'estrès durant 30 min a 540 graus recupera part de la tensió, disminueix l'estrès residual i permet una mica de recristal·lització. L'alleujament-d'estrès d'un tub doblegat deprimeix el potencial de picat només entre 50 i 100 mV en comparació amb la condició sense doblegar, en lloc de la depressió de 150-250 mV per a un tub doblegat sense alleujar l'estrès.

Mecanisme de recuperació de la tensió residual i restauració del potencial de picking

La deformació plàstica per flexió fa que les dislocacions creixin i s'acumulin als límits del gra creant taques d'alta-energia que són llocs ideals per a l'inici de la fossa. La tensió residual de tracció al radi exterior desestabilitza encara més la capa passiva. El recuit-d'alleujament de l'estrès a 540 graus permet l'ascens i l'aniquilació de la luxació, reduint la densitat de la luxació en un 60-80%. Aquest procediment també redueix l'esforç de tracció residual de 150-250 MPa a 30-60 MPa. Durant el recuit, el molibdè i el níquel del grau 12 es redistribueixen per enriquir la superfície i millorar l'estabilitat de la pel·lícula passiva. La pel·lícula passiva es torna més uniforme, es redueix el nombre de llocs actius per a l'inici de la fossa i es restaura el potencial de picking.

Potencial de picadura quantitatiu versus flexió i alleujament de l'estrès

S'han establert els potencials de picadura dels tubs de titani de grau 12 sota proves controlades en NaCl al 5% a 90 graus per a diverses situacions. Per a un tub recoit sense doblegar (línia de base), el potencial de picat és de +0.45 a +0.60 V en comparació amb Ag/AgCl, no s'observa cap picada després de 1.000 hores. Per a un tub doblegat a un radi 3D en la condició de-corbat i sense alleujament de tensió, el potencial de picat es redueix a +0.20 a +0.35 V i la picada comença al cap de 100 a 300 hores, amb una profunditat de fosa de 0,1 a 0,3 mm després de 500 hores. Per a un tub doblegat a un radi 3D i la tensió-alleujada a 540 graus durant 30 min, el potencial de picat es recupera a +0.35 a +0.50 V, la picada es produeix després de 500-1.500 h i les profunditats de fosa són de 0,05 a 0,15 h després de 500 h. Per a un tub doblegat de radi 5D (corba més suau) amb alleujament de tensió, el potencial de picada és de +0.40 a +0.55 V, molt a prop de la línia de base no doblegada. El tub es va doblegar a un radi 3D i l'estrès es va alleujar a 480 graus (no prou calent). Es va observar una recuperació parcial amb un potencial de picadura de +0.25 a +0.40 V.

Efecte del radi de flexió i la temperatura{0}}d'alleujament de tensió sobre el potencial de picadura

Es demostra que la recuperació del potencial de picadura depèn tant del radi de flexió com de la temperatura d'alleujament de tensió. La flexió 3D com a depressió del potencial de picadura doblegada és 150-250 mV per sota del valor no doblegat. L'alleujament de l'estrès a 480 graus recupera 30-50 mV, deixant una depressió de 120-200 mV. L'alleujament de l'estrès a 540 graus recupera de 100 a 150 mV, deixant una depressió de 50 a 100 mV. L'alleujament de l'estrès a 600 graus recupera 150-200 mV, però deixa una depressió de 20-50 mV, però el procés pot donar lloc a la producció de casos alfa-si no es realitza en una atmosfera inert. En el cas d'una corba 5D, la depressió tan-doblada és només de 50-100 mV, i l'alleujament de l'estrès a 540 graus recupera completament el nivell no doblegat. Per a un revolt 2D (més ajustat que el 3D) la depressió tal com es doblega és de 200-350 mV. Fins i tot la reducció de l'estrès a 540 graus, només recupera 80-120 mV deixant una gran depressió.

Grau 12 Servei de clorur calent Guia de selecció del radi de flexió i l'alleujament de l'estrès

Les recomanacions per a la flexió de tubs d'escalfador de titani de grau 12 per al servei al 5% de NaCl a 90 graus es mostren a la taula següent, en funció del radi de flexió, el tractament d'alleujament de tensió i la resistència a la picada desitjada.

Radi de flexió (R/D) com a-Potencial de picadura doblegada (V vs. Ag/AgCl) Temperatura d'alleujament de tensió (graus) Post-Potencial de picadura d'alleujament (V vs. Ag/AgCl)Aplicació suggerida
5D +0.30 a +0.45 540 grau +0.45 a +0.60 Servei d'alta fiabilitat
5D +0.30 a +0.45 Cap +0.30 a +0.45 Servei moderat
3D +0.20 a +0.35 540 grau +0.35 a +0.50 Adequat amb la inspecció 3D +0.20 a +0.35 Cap +0.20 a +0.35 No recomanat per a clorur calent 2D +0.05 a +0.20 540 grau +0.15 a +0.15 a +0.05 a Avoid+0.05 a +0.20 a +0.50} +0.20 600 grau (argó) +0.25 a +0.40 marginal amb enginyeria de tractament d'alleujament de l'estrès de grau 7

El potencial de picadura i la recuperació de l'alliberament de l'estrès depenen del grau de titani. El grau 7 té un potencial de picadura de referència de 100 a 200 mV superior al grau 12, per tant, fins i tot un tub de grau 7 en 3D pot ser adequat per a moltes aplicacions (+ 0.30 a + 0.45 V). El gruix de la paret no influeix en el potencial de perforació sinó que afecta el temps de propagació de la fossa; El 95% d'una paret de 2,0 mm roman amb una profunditat de fosa de 0,1 mm. El medi ambient és important per alleujar l'estrès. El recuit a l'aire a 540 graus produeix un òxid prim, que no degrada la resistència a la picada, però es prefereix el recuit en argó o buit. La velocitat de refredament després de l'alleujament de l'estrès no té cap influència significativa en el potencial de picadura.

Desenvolupar una especificació informada

Especifiqueu el recuit-d'alleujament de tensió a 540 graus durant 30 minuts en un entorn d'argó després de doblegar-lo, per a un tub d'escalfament de titani de grau 12 que requereixi un corbat 3D per al servei en NaCl al 5% a 90 graus . Realitzeu proves de polarització cíclica en una mostra del tub doblegat i alleujat per l'estrès per confirmar el potencial de picking; el potencial de picadura ha d'estar dins dels 100 mV del valor de línia de base no doblegat de +0.45 a +0.60V. Per a corbes més estretes que 3D, utilitzeu titani de grau 7 o augmenteu el radi de corbat a 5D. Si no s'aconsegueix l'alleujament de l'estrès, accepteu una vida útil reduïda i examineu l'àrea doblegada periòdicament per detectar-hi picades. El potencial de circuit obert-de l'escalfador s'ha de controlar en funcionament, amb un potencial inferior a +0.20 V en comparació amb Ag/AgCl augmentant el risc de picat. L'estrès de l'enginyer-s'alleuja a 540 graus després de doblegar-se per recuperar el potencial de picades del titani de grau 12 a uns 50-100 mV de la condició sense doblegar, de manera que el titani pot funcionar de manera fiable en servei de clorur calent.