Mikä titaaniseos (luokka 7 tai luokka 12) kestää paremmin hitsauslämmön-vaikutusalueen hyökkäystä jätteenpolttomärkäpesurissa pH:ssa 1,5?

Jätteenpolttolaitosten märkäpesureiden käyttöolosuhteet ovat erittäin vaativat. Savukaasut sisältävät kloorivetyä, rikkidioksidia, raskasmetalliklorideja ja joskus fluoriyhdisteitä. Puhdistusnestettä käytetään normaalisti pH:ssa 1,5–2,5 ja lämpötilassa 60–80 astetta. Näihin pesureihin sijoitettujen titaani-uppolämmittimien on kestettävä bulkkilipeän lisäksi myös paikallisia hitsausliitoksia. Hitsauksen lämpö-vaikutusalue (HAZ) on haavoittuvin alue hitsauksen aikana mikrorakenteen muutosten, jäännösjännitysten ja mahdollisen saastumisen vuoksi. Grade 7 (Ti-0.15Pd) ja Grade 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) titaaniseokset on suunniteltu parantamaan korroosionkestävyyttä pelkistävissä hapoissa. Mutta hitsin HAZ-suojaus saavutetaan erillisillä mekanismeilla, ja siksi suorituskyky on huomattavasti erilainen matalan pH:n, kloridipitoisissa pesurin olosuhteissa.

Hitsaa HAZ-hyökkäysmekanismit märissä pesurin olosuhteissa

HAZ altistuu 500 asteen lämpötiloille aina sulamispisteen alapuolelle hitsauksen aikana. Tämä luokan 2 titaanin lämpösykli luo neulamaisia ​​alfa-perusmartensiitin ja karkean raerajoja, jotka ovat alttiimpia happohyökkäykselle. Luokka 7: Palladium rikastetaan ensisijaisesti raerajoilla jähmettymisen ja jäähdytyksen jälkeen. Katodinen katalyytti palladium auttaa vedyn rekombinaatiossa ja hapen pelkistymisessä. Tämä rikastus suojaa HAZ:ia, vaikka perusmetallin passiivinen pinnoite olisi heikentynyt. Hitsauksen aikana molybdeeni ja nikkeli jakautuvat beetafaasiin luokassa 12. Näiden seosaineiden rikastaminen beetafaasissa tarjoaa paremman termodynaamisen stabiilisuuden pelkistävissä happoissa. Beetavaiheen jakautuminen HAZ:ssa ei kuitenkaan ole tasaista, mikä saattaa aiheuttaa galvaanisia kennoja lejeeringillä{11}}vähentäneiden ja seostettujen{12}}rikastettujen paikkojen välillä.

Hitsauksen HAZ-hyökkäyssuhteiden kvantitatiivinen vertailu

Kontrolloidut testaukset simuloidussa pesurilipeässä (pH 1,5, 2 000 ppm Cl-, 500 ppm SO42-, 50 ppm F-, 70 astetta) ovat määrittäneet seuraavat HAZ-korroosionopeudet kullekin seokselle:

Luokka 2 (vastaanotettuna, ei seosttavia lisäaineita) HAZ-korroosionopeus: 0,45 mm/vuosi. Tasainen hyökkäys koko HAZ:n yli suositellun raeraajan etsauksella. Hitsausraudoituksen nopeutettu oheneminen. 20–30 kuoppaa/cm² HAZ-tiheys.

Luokka 7 (palladiumstabiloitu): 0,08 mm/vuosi korroosionopeus HAZ:ssa. Palladiumin raerajarikastus tarjoaa paikallisen suojan. HAZ on usein korroosionkestävämpi kuin perusmetalli. Suurin kuopan syvyys<20 µm after 5,000 hrs. No preference in attack of weld metal.

Grade 12 (molybdeeni/nikkeli): HAZ-korroosionopeus 0,15 mm/v. Beta-vaiheen rikastus tarjoaa hyvän mutta ei johdonmukaisen suojan. 2. Mikro-karhennettu pinta . 2. Selektiivinen alfa-vaiheen hyökkäys beeta-rikkaiden alueiden vieressä. Suurin kuopan syvyys 50-80 mm 5000 tunnin jälkeen

Pitkän-lämpöpyöräilykäyttäytyminen

Märkäpesurit käyvät läpi säännöllisen lämpökierron polttokuorman muuttuessa. Lämpöpyöräily nopeuttaa HAZ:n huononemista:

Luokka 7 500 lämpösyklin jälkeen (20-70 astetta): HAZ-korroosionopeus muuttumaton 0,08 mm/vuosi. Palladiumin rikastus pysyy samana. Hitsausvarpaissa ei ole halkeamia tai nopeaa hyökkäystä.

Luokan 12 HAZ-korroosionopeus 500 kuumajakson jälkeen nousee 0,25 mm:iin/vuosi. Mikrohalkeamat johtuvat alfa- ja beetafaasien lämpölaajenemisen epäsuhtaisuudesta vaiherajoilla. Molybdeenikarbidin saostuminen raerajoilla alentaa korroosionkestävyyttä.

Luokka 2 nosti HAZ-korroosionopeuden 0,70 mm:iin vuodessa 500 lämpöjakson jälkeen. Lämpöväsymys pahentaa viljarajahyökkäystä. Vahvistuksen varpaat halkeilevat hitsauksissa.

Märkäpesurin huoltoseoksen valintaopas

Seuraava päätösmatriisi auttaa valitsemaan joko Grade 7 tai Grade 12 titaania pesurin käyttöolosuhteiden ja arvioidun käyttöiän perusteella.

Pesurin kunto ja huoltoprioriteetti Suositeltu metalliseosytimen HAZ-suojamekanismi Syy
pH 1,5-2,0, jatkuva käyttö, 5+ vuoden suunniteltu käyttöikä Grade 7 Palladium tarjoaa erinomaisen, tasaisen HAZ-suojan. Perustelee korkeammat alkukustannukset luotettavuudella.
pH 2,0-2,5 ajoittainen palvelu, alhainen kloridi (<1,500 ppm) Grade 12 Mo-Ni additions are adequate for less severe service. It is cheaper, Sub-Grade 7.
Scrubber liquor with fluoride (>100 ppm F-) Grade 7 palladium on vähemmän herkkä fluorikompleksoitumiselle kuin molybdeeni. Luokka 12 antaa liukoisia molybdeenifluorideja.
Scrubber frequent thermal cycling (>2 sykliä päivässä) Luokka 7 Lämpöpyöräily ei vaikuta palladiumin rikastumiseen. Mikrohalkeamia vaiheen rajalla (luokka 12)
Nykyisen luokan 2 lämmittimen HAZ-korroosiojälkiasennusVaihda luokan 7 lämmittimeen Grade 12 ei ehkä näytä paljoa parannusta luokkaan 2 verrattuna aggressiivisessa käytössä.
Muut kuin metalliseosvalinnat

Hitsausmenetelmä on tärkeä tekijä HAZ:n suorituskyvyssä seoslaadusta riippumatta. Sekä Grade 7 että Grade 12 vaativat takaisin-puhdistuksen argonilla (happea alle 50 miljoonasosaa) kontaminaation estämiseksi. Suuri lämmöntuotto (yli 1,5 kJ/mm) lisää HAZ:n leveyttä ja vähentää korroosionkestävyyttä. Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely (550 astetta 30 minuuttia) vähentää jäännösjännitystä, mutta se ei ole koskaan välttämätön luokassa 7 sen itsesuojaavan palladiumrikasteen vuoksi. Luokassa 12 PWHT lisää HAZ-korroosionkestävyyttä 30-40 % molybdeenin tasaisemman uudelleenjakautumisen ansiosta. Hitsausvahvike on hiottava tasolle putken pinnan kanssa, jotta voidaan poistaa jännityskeskittymät, jotka alkavat hyökätä.

Tietäen täsmentää

For a titanium heater on a waste incinerator wet scrubber at pH 1.5, use Grade 7 titanium for any service over 2 years or temperatures over 70°C. Cost-effective Grade 12 for less demanding situations (pH >2,0, lämpötila<60°C, no fluorides) In the procurement specification state that weld HAZ samples will be tested in simulated scrubber fluid for 168 hours. Maximum allowed corrosion rate is 0.15 mm per annum. Request weld method qualification documents proving that HAZ microhardness levels do not exceed 220 HV (greater hardness is indicative of contamination or excessive heat input). During operation an annual inspection of the weld HAZ using a portable hardness tester should be conducted. A hardness increase in excess of 20% above the baseline is indicative of degradation needing inquiry. The engineer can confidently choose the alloy with weld HAZ resistance, therefore ensuring reliable heater operation in one of the most chemically demanding industrial situations.