Kuinka sulkeumien pitoisuus (ASTM E45:llä mitattuna, tyyppi A vs. tyyppi C) A-luokan 2 titaanilämmitysputkessa korreloi 0,5 % bromiliuoksen pistetiheyden kanssa 50 asteessa?
Jätä viesti
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) aiheuttaa 5–10 kertaa korkeamman pistetiheyden kuin puhtaalla materiaalilla (E45-luokitus<1). The correlation follows a power law, with pitting density approximately proportional to the inclusion density raised to the 0.7 power.
Inkluusiomekanismi-Indusoitu Pitting bromiratkaisuissa
0,5-prosenttisessa bromissa (Br2) 50 asteessa liuos on hapettavaa, mutta ei voimakkaasti passivoivaa. Katodiset Ti₂Fe-hiukkaset luovat galvaanisia kennoja ympäröivän titaanimatriisin kanssa. Titaanimatriisista tulee anodi ja se liukenee paikallisesti partikkelimatriisin rajapinnassa. Kun kuoppa alkaa, bromi (vahva hapetin) edistää nopeaa etenemistä. Kuopan syvyys kasvaa lineaarisesti ajan myötä. Yli 2 µm:n sulkeumat ovat erityisen haitallisia, koska ne luovat suurempia galvaanisia pareja. Yhteen ryhmittyneet sulkeumat luovat päällekkäisiä korroosiovyöhykkeitä, jotka muodostavat suurempia kuoppia.
Kvantitatiivinen pistetiheys inkluusioluokituksen funktiona
Kontrolloitu testaus 0,5 % Br2:ssa 50 asteessa 500 tunnin aikana on määrittänyt seuraavat pistetiheydet luokan 2 titaaniputkille, joilla on erilaiset ASTM E45 -luokitukset. Jos inkluusioluokitus on alle 0,5 (erittäin puhdas, tyhjiökaari uudelleensulatettu), Ti₂Fe-hiukkastiheys on alle 50 hiukkasta/mm², pistetiheys on 5–20 kuoppaa/cm² ja kuopan suurin syvyys on 20–50 µm. Arvosanalla 0,5–1,0 (puhdas) hiukkastiheys on 50–150 per mm², pistetiheys 20–60 kuoppaa per cm² ja kuopan syvyys 40–100 µm. Arvoilla 1,0–1,5 (kohtalainen) hiukkastiheys on 150–300/mm², pistetiheys 50–150 kuoppaa/cm² ja kuopan syvyys 80–180 µm. Luokittelulla 1,5–2,0 (keskiarvoisesta raskaaseen) hiukkastiheys on 300–600/mm², pistetiheys 100–300 kuoppaa/cm² ja kuopan syvyys 120–250 µm. Yli 2,0 (raskas) arvolla hiukkastiheys ylittää 600/mm², pistetiheys on 200–500 kuoppaa/cm² ja kuopan syvyys 200–400 µm.
Sisällön tyyppi ja pisteen vakavuus
Eri inkluusiotyypeillä on erilainen pisteen vakavuus. Tyypin A sulkeumat (sulfidit) ovat erittäin harvinaisia titaanissa ja niillä on alhainen pistesyöpymisaste (suhteellinen vakavuus 0,2). Tyyppi B (aluminaatit) ovat myös harvinaisia ja niiden vakavuusaste on alhainen (0,3). Tyyppi C (silikaatit) esiintyy satunnaisesti upokkaan kontaminaatiosta ja niiden vakavuus on kohtalainen (0,6). Tyyppi D (pallomaiset oksidit, pääasiassa Ti2Fe) ovat yleisiä luokan 2 titaanissa ja niillä on suuri vakavuus (1,0). Kokonaispistetiheys on likimäärin kunkin inkluusiotyypin panosten summa painotettuna sen vakavuuskertoimella.
Bromipalvelun sisällyttämisen ohjausopas
Seuraavassa taulukossa esitetään suurimmat sallitut ASTM E45 -luokitukset ja hiukkasten tiheydet luokan 2 titaanilämmitinputkille 0,5 % bromissa 50 asteessa halutun pistetiheyden ja käyttöiän perusteella.
| Haluttu pistetiheys (kuoppa/cm²) yli 5000 tuntia | Suurin sallittu ASTM E45 -luokitus | Ti₂Fe-hiukkasten enimmäistiheys (hiukkasia/mm²) | Suositeltu sulatuskäytäntö | Odotettu suurin kuoppasyvyys (µm) |
|---|---|---|---|---|
| <20 | <0.5 | <50 | VAR (tyhjiökaari uudelleensulatettu) | 20–50 |
| 20–50 | <1.0 | 50–150 | Double VAR | 40–100 |
| 50–100 | <1.5 | 150–300 | Yksittäinen VAR + puhdas raaka-aine | 80–180 |
| 100–200 | <2.0 | 300–600 | Yksittäinen VAR | 120–250 |
| >200 | >2.0 | >600 | Ei suositella Br₂-palveluun | >200 |
Inkluusioohjauksen ulkopuolella olevaa suunnittelua
Titaanilaatu vaikuttaa pistesyttymiskäyttäytymiseen. Asteen 7 (palladium-stabiloitu) inkluusiopitoisuus on samanlainen kuin luokan 2, mutta palladium muuttaa galvaanista käyttäytymistä ja vähentää pistetiheyttä 50–70 % samalla inkluusiojakaumalla. Luokassa 1 on alhaisempi rautapitoisuus (enintään 0,08 %) ja luonnostaan vähemmän Ti2Fe-sulkeumia. Seinämän paksuus mahdollistaa kuopan läpäisyvaran; 2,0 mm seinässä, jossa on 100 µm kuoppia, on jäljellä 95 % seinämästä. Putken pinnan viimeistely vaikuttaa kuopan alkamiseen; sähkökiillotus poistaa ohuen pintakerroksen ja paljastaa vähemmän sulkeumia. Vetyhehkutus 700 asteessa voi sferoidoida Ti2Fe-hiukkasia, mikä vähentää niiden kuvasuhdetta ja pistesyöpymisen vakavuutta.
Tietoisen määrittelyn tekeminen
0,5-prosenttisessa bromissa 50 asteessa olevalle titaanilämmitinputkelle määritä ASTM E45 -luokitukseksi alle 1,0 (puhdas). Vaadi kaksinkertainen tyhjiökaari uudelleensulatettu (VAR) materiaali saavuttaaksesi alhaisen inkluusiopitoisuuden. Pyydä edustavan näytteen metallografista tutkimusta 500-kertaisella suurennuksella ja varmista, että Ti2Fe-hiukkastiheys on alle 150 hiukkasta/mm² ja että yhdenkään hiukkasen halkaisija ei ylitä 5 µm. Kriittisissä sovelluksissa määritä Grade 1 titaani tai Grade 7 titaani. Suorita saapuvan tarkastuksen aikana nopea pistekorvauskoe upottamalla näytekuponki 0,5 % Br2:een 50 asteessa 168 tunniksi ja tutki 50-kertaisella suurennuksella; hylkää erä, jos pistetiheys ylittää 50 kuoppaa/cm². Säätämällä inkluusiopitoisuutta laatuparametrina insinööri minimoi pistetiheyden bromipalvelussa.
