Miten saumattoman titaanilämmittimen putken vedon vähennyssuhde (15 % vs

Saumattomasta titaanista valmistetut lämmitinputket valmistetaan vetämällä muotin läpi, jolloin vähennykset ovat yleensä 15-30 prosenttia kulkua kohti. Pelkistyssuhde määrää kylmätyön määrän, dislokaatiotiheyden ja kristallografisen rakenteen lopullisessa putkessa. Vety-indusoitu krakkaus (HIC) tapahtuu happamissa käyttöympäristöissä, mukaan lukien vetysulfidi (H2S) 60 asteessa, kun paikallinen vetypitoisuus ylittää terminaalisen kiinteän liukoisuuden. HIC-kynnysjännitys, eli pienin vetojännitys, jolla halkeilu tapahtuu tietyllä vetypitoisuudella, on suoraan riippuvainen putken mikrorakenteesta. Lisääntynyt pelkistyssuhde (30 %) johtaa hienompaan raekokoon ja korkeampaan dislokaatiotiheyteen, mikä lisää vedyn vangitsemiskohtia ja lisää kynnysjännitystä. Pienempi 15 %:n pelkistyssuhde johtaa suurempiin jyviin ja vähemmän loukkuihin ja siten kynnysjännityksen pienenemiseen 40–70 MPa.

Vetypysäytys- ja halkeamien alkamismekanismi vedetyssä putkessa

Titaanissa dislokaatiot, raeraajat ja tyhjät paikat toimivat vetyloukkuina. Suuremmista pelkistyssuhteista saadut hienommat rakeet tarjoavat enemmän raeraja-aluetta tilavuusyksikköä kohti, mikä jakaa vetyä tasaisemmin ja viivästyttää hydridin saostumista. HIC:n kynnysjännitys saadaan suhteesta σ_th=σ_0 + k × ρ_dislocations^{0.5}, jossa σ_0 on sisäinen vastus ja ρ_dislokaatiot on dislokaatiotiheys. Dislokaatiotiheydet ovat \\sim 10^{14}-10^{15} m^{-2} 30 %:n vähennyssuhteelle ja \\sim 10^{13}-10^{14} m^{-2} 15 %:n vähennykselle. Tämä ero nostaa σ_th:tä 30–50 MPa. Myös korkeampien pelkistyssuhteiden kristallografinen rakenne kohdistaa rakeita vastustamaan vedyn diffuusiota perustasoja pitkin.

Kynnysjännitys erilaisille vähennyssuhteille - Kvantitatiivinen

Luokan 2 titaaniputkien HIC-kynnysjännitykset on määritetty kontrolloidulla testauksella happamassa suolaliuoksessa (5 % NaCl, 0,5 % etikkahappo, kyllästetty H2S:llä, pH 3,5) 60 asteessa katodisella varauksella. 15 %:n pelkistyssuhteella (matala kylmätyöstö) kynnysjännitys on 120-150 MPa, vetypitoisuus murtumishetkellä 250-350 ppm ja raekoko ASTM 6-7. Kun vähennys on 20 %, kynnysjännitys kasvaa arvoon 150–180 MPa, vetypitoisuus rikkoutuessa nousee arvoon 300–400 ppm ja raekoko on ASTM 7–8. Kynnysjännitys 25 %:n vähennyksellä: 170–200 MPa; pitoisuus vikaantuessa: 350–450 ppm H; raekoko: ASTM 8–9. Kynnysjännitys 30 %:n vähennyksellä (suuri kylmätyöstö)=190-220 MPa Vetypitoisuus rikkoutuessa=400-500 ppm Raekoko=ASTM 9-10 Sitä vastoin täysin hehkutettujen putkien, joissa on 0 % kylmätyöstö, kynnysjännitys on vain 80-110 ASTM-kokoa ja granaa 5 MPa.

Sovelletun jännityksen ja vetypitoisuuden vaikutus halkeiluon

Vikaantumiseen kuluvan ajan ja jännitys{0}}vetypitoisuuden väliset suhteet ennustetaan pelkistyssuhteen funktiona. Käytettäessä 100 MPa:n jännitystä putki, jonka vähennys on 15 %, saavuttaa kriittisen vetypitoisuuden 300 ppm, mikä kestää noin 1 vuoden vedyn absorptionopeudella 1 ppm/vrk. Saman putken, jossa on 30 %:n vähennys, kriittinen pitoisuus on 450 ppm ja käyttöikä 1,8 vuotta. 15 %:n pelkistysputki rikkoutuu 200 ppm:n vetytasolla 150 MPa:n rasituksessa 7 kuukaudessa, kun taas 30 %:n pelkistysputki rikkoutuu 350 ppm:n vetytasolla 14 kuukaudessa. Putki 15 %:n vähennyksellä epäonnistuu nopeasti 200 MPa:n jännityksellä ja alle 100 ppm:n vetypitoisuudella, kun taas 30 %:n vähennyksellä varustettu putki vaatii 280 ppm vetyä ja kestää 11 kuukautta.

Vähennyssuhteen valintaopas Hapan palvelu 140 asteessa F

Alla oleva taulukko antaa ohjeita putken vedon pienennyssuhteen valintaan luokan 2 saumattomille titaanilämmittimille, kun otetaan huomioon H 2 S -osapaine, kohdistettu jännitys ja odotettu käyttöikä.

H2S-osittaispaine (bar) Liuoksen pH Suurin käytetty jännitys (MPa) Suositeltu vähennyssuhde Pienin raekoko (ASTM) Odotettu HIC-kynnysjännitys (MPa)<0.05 >4.0 <100 15–20% 6 >150 0.05–0.10 3.5–4.0 100–150 20–25% 7 >180 0.10–0.20 3.0–3.5 150–200 25–30% 8 >200 0.20–0.50 2.5–3.0 150–180 30% plus Grade 7 9 >220 >0.50 <2.5 >150 Ei suositella arvosanalle 2 N/AN/A
Engineering Beyond the Reduction Ratio Choice

Titaanilaadulla on huomattava vaikutus HIC-resistanssiin pelkistyssuhteesta riippumatta. Palladium-stabiloidun asteen 7 kynnysjännitykset ovat 50–100 MPa korkeammat kuin luokan 2 samalla pelkistyssuhteella, mikä johtuu palladium--katalysoidusta vedyn rekombinaatiosta. Luokassa 12 on kohtalainen parannus 30-50 MPa. Hehkutus vedon jälkeen (stressin lievitys 540 asteessa 30 min.) vähentää dislokaatiotiheyttä ja alentaa myös HIC-kynnystä. Kylmäveto ilman myöhempää hehkutusta on siksi suositeltu putken kunto hapankäyttöön. Kynnysjännitys on seinämän paksuudesta riippumaton, vaikka se muuttaa murtuman etenemisaikaa: 2,0 mm:n halkeama seinämä voi elää pidempään rei'itykseen asti kuin 1,2 mm:n seinämä.

Määritä luottavaisin mielin

• Saumattomalle titaanilämmitinputkelle, joka on hapan käytössä 60 asteessa, määritä kylmävedetyt vähennyssuhteet 25-30 % ilman lisähehkutusta. Vähimmäisraekoko vaaditaan ASTM 8, ja dislokaatiotiheyden sertifiointi vaaditaan röntgendiffraktiopiikin laajenemisanalyysillä. Äärimmäisen hapan palvelua varten, kun H₂S-osapaine on > 0,2 bar, määritä luokan 7 titaani 30 %:n vähennyssuhteella. Vetylataustesti näyteosassa saapuvan tarkastuksen aikana: täytä 400 ppm vetyä, käytä sitten 80 % määritetystä myötörajasta, hylkää erä, jos halkeilu tapahtuu 100 tunnin sisällä. Valitsemalla suuremman 30 %:n vähennyssuhteen 15 %:n sijaan, insinööri parantaa vedyn aiheuttaman halkeilun kynnysjännitystä 40–70 MPa, mikä lisää merkittävästi turvamarginaalia happamissa käyttötilanteissa.