Mikä on kriittinen hitsausvahvikekorkeus, joka kolminkertaistaa paikallisen eroosion nopeuden titaaniputkinipulle, jota käytetään peittausliuoksen (8 % HNO₃ + 2 % HF) lämmittämiseen 55 asteessa?

Titaanilla on havaittava tasainen korroosionopeus, noin 0,1-0,3 mm vuodessa peittausnesteessä, joka sisältää 8 % typpihappoa ja 2 % fluorivetyhappoa 55 asteessa. Kuitenkin hitsausvahvistus eli putken pinnan ulkopuolelle työntyvän hitsimetallin määrä aiheuttaa geometrisen epäjatkuvuuden, joka kiihdyttää suuresti paikallista eroosiota-korroosiota. Hitsauksen ulkonema toimii esteenä, joka häiritsee virtausta ja aiheuttaa turbulenssia myötävirtaan. Lipeähiukkaset (hilseestä tai lieteestä) osuvat hitsausvahvikkeen alavirran reunaan. Jos hitsausraudoituskorkeus on suurempi kuin kriittinen arvo, paikallinen eroosionopeus kasvaa kertoimella kolme verrattuna tasaiseen, hiottuun tasaiseen hitsiin. Keskimääräisillä peittausnesteen virtausnopeuksilla 1-2 m/s tämä kriittinen korkeus on 0,3 mm.

Eroosion nopeuttamisen-perusmekanismi hitsausvahvistuksessa

Virtaus ulkonevan hitsin yli luo erotuskuplan raudoituksen jälkeen. Virtaus kierrättää tämän kuplan sisällä 2-5 kertaa bulkkinopeudella. Hankaavia hiukkasia-rautafluoridisaostumia, liukenematonta kalkkia tai suspendoituneita kiintoaineita- kulkeutuu kierrätysvyöhykkeelle ja ne törmäävät toistuvasti titaanin pintaan. Passiivinen pinnoite poistetaan mekaanisesti ja paljastunut titaani liukenee erittäin nopeasti HF-pitoiseen happoon. Eroosionopeus on suhteutettu paikalliseen virtausnopeuteen teholain avulla, joka on suunnilleen verrannollinen kuutioon nopeuteen. 0,3 mm:n hitsausvahvistus johtaa kierrätysvyöhykkeeseen, jonka paikallisnopeus on 2–3 m/s. 0,6 mm:n vahvistus johtaa paikallisiin nopeuksiin 4-6 m/s, mikä lisää eroosion nopeutta kertoimella 8-27. Ratkaiseva 0,3 mm:n kynnys on korkeus, jolla kierrätysvyöhyke on täysin kehittynyt ja omavarainen.

Kvantitatiivinen eroosionopeus eri hitsausraudoituskorkeuksilla.

Eroosio-korroosionopeudet hitsin alavirran reunassa määritettiin kontrolloidulla silmukkatestauksella 8 % HNO{sub 3} + 2 % HF 55 C:ssa 1 % suspendoituneen kiintoaineen kanssa (50 {mikro}m rautafluoridipartikkeleita, virtausnopeus 1,5 m/s) 500 tunnin ajan. Kun hitsi hiotaan putken pinnan tasolle (uloke 0 mm), eroosion -korroosionopeus on 0,12–0,20 mm vuodessa, mikä on käytännössä yhtä suuri kuin perusmetallin tasainen korroosionopeus. Nopeus kasvaa 0,15–0,28 mm:iin/vuosi 0,1 mm:n vahvistuksella, mikä on mitätön 1,3{32}}-kertainen kiihtyvyys. Nopeus on 0,25–0,45 mm vuodessa 0,2 mm:llä, noin kaksi kertaa perusviivaan verrattuna. Kriittisellä 0,3 mm:n kynnyksellä nopeus nousee 0,40–0,70 mm:iin vuodessa, kolmin-neljänkertainen nousu. Tämä nopeus kasvaa 0,80-1,50 mm yr-1 0,5 mm:n kynnyksellä, kahdeksankertainen kasvu. Eroosio-korroosionopeus 1,0 mm:n raudoituksella on 2,0-4,0 mm/vuosi. Urat ja rei'itys kehittyvät nopeasti, viikkojen kuluessa.

Kriittinen vahvistuskorkeus: virtausnopeuden ja kiintoainekuormituksen vaikutukset

Vahvistuksen kriittinen korkeus riippuu suuresti virtausnopeudesta ja kiintoainekuormituksesta. Pienellä virtausnopeudella 0,5 m/s 0,5 % kiintoainepitoisuudella kynnyskorkeus nousee 0,5 mm:iin johtuen hiukkasten alhaisemmasta kineettisesta energiasta, mikä vaatii suuremman esteen tuottamaan tuhoavan kierrätyksen . 0.4 mm kriittinen korkeus nopeudella 1,0 m/s 1,0 % kiintoainepitoisuudella. Kriittinen korkeus standardiolosuhteissa (1,5 m/s, 1,0 % kiintoainepitoisuutta) on 0,3 mm. Nopeudella 2,0 m/s ja 2,0 % kiintoainepitoisuudella kynnyskorkeus laskee 0,2 mm:iin. 2,0 % kiintoainepitoisuudella kriittinen korkeus on vain 0,15 mm nopeudella 2,5 m/s. Suuremmat kiintoainekuormitukset lisäävät hiukkasten iskujen tiheyttä ja vähentävät siten kriittistä vahvistuskorkeutta tietyllä virtausnopeudella. Siksi peittauslipeän lämmittimet korkean-virtauksen tai-kiintoainepitoisuuden korkealla käytöllä vaativat tiukempia hitsausvahvikkeiden säätelyä.

Pickle Liquor Lämmittimet – Hitsausvahvistuksen eritelmät

Seuraavassa taulukossa luetellaan ehdotetut suurimmat sallitut hitsausvahvikkeiden korkeudet luokan 2 titaaniputkinipuille, 8 % HNO 3 + 2 % HF, 55 asteessa virtausnopeuden, kiintoainekuormituksen ja suunnitellun käyttöiän funktiona.

Virtausnopeus (m/s) Kiintoainekuormitus (paino-%) Haluttu käyttöikä (vuosia)Max. Sallittu hitsausvahvistus (mm) Odotettu paikallinen eroosionopeus (mm/vuosi)
<1.0 <0.5 5 0.4 0.15–0.30
1.0–1.5 0.5–1.0 5 0.3 0.20–0.40
1.0–1.5 0.5–1.0 3 0.4 0.30–0.55 1.5–2.0 1.0–2.0 3 0.2 0.25–0.50
1.5-2.0 1.0-2.0 2 0.3 0.35-0.65 >2.0 >2.0 1 0.1 (hionta huuhtelu) 0,40-0,80
Hitsausvahvistuksen ohjaus tekniikan yläpuolella

Hitsausraudoituksen ääriviivat ovat yhtä tärkeitä kuin sen korkeus. Sileä muotoiltu raudoitus, jonka säde on suurempi kuin 5 mm, tuottaa vähemmän turbulenssia kuin terävä ja äkillinen vahvistus. Hitsauksen kärjessä oleva alileikkaus-hitsauksen alaleikkaus-on vielä haitallisempi kuin vahvistus, koska se aiheuttaa paikallista eroosiota alta, riippumatta raudoituksen korkeudesta. Hitsauksen jälkeen hionnan tulee mahdollistaa tasainen siirtyminen hitsistä putken pintaan, jonka kaltevuus on enintään 1:5. Eroosion nopeuteen vaikuttaa pääasiassa hiukkasten vaikutus; titaanilaadulla on vain vähän vaikutusta eroosionopeuteen; Luokka 2 ja luokka 7 osoittavat samanlaista käyttäytymistä hiukkasten vaikutuksesta. Putken seinämän paksuuden lisääminen 1,2 mm:stä 2,0 mm:iin johtaa suurempaan eroosionvaraan, mutta eroosionopeus ei laske. Hyvä putken tuki tärinän estämiseksi vähentää myös mekaanista rasitusta hitsausvahvikkeessa.

Perusteltujen-määrittelyjen tekeminen

Jos titaaniputkinippu on lämmitetty 8 % HNO₃ + 2 % HF peittausnesteellä 55 asteessa, vaadi, että kaikki pitkittäiset ja kehähitsaukset hiotaan tasaisesti 0,1 mm:n tarkkuudella putken pinnasta. Rajoita hitsausraudan korkeus enintään 0,2 mm mittakellolla tai hitsausprofiilivertailijalla mitattuna. Määritä hitsaussiirtymä, jonka säde on vähintään 3 mm ja jossa ei ole näkyvää alaleikkausta. Sovelluksissa, joissa virtausnopeus on yli 1,5 m/s tai kiintoainekuorma yli 1 %, pyydä sähkökiillotus hionnan jälkeen pinnan karheuden minimoimiseksi. Hylkää putki, jossa on hitsausvahvike > 0,3 mm tai näkyvä alileikkaus saapuvan tarkastuksen aikana. Tarkista hitsausalueet käytön aikana ultraäänipaksuuskartoituksella. hio hitsi uudelleen tai vaihda putki, jos paikallinen oheneminen saavuttaa 0,2 mm vuodessa. Insinööri pitää hitsausvahvikkeen korkeuden kriittisen 0,3 mm:n tason alapuolella välttäen eroosion kolminkertaistumisen, mikä voi johtaa ennenaikaiseen häiriöön HF-pitoisessa peittausnestepalvelussa.