Peittauslinjoilla, joissa käytetään HNO₃-HF-seoksia 50 asteessa, kuinka usein titaaniluokan 2 lämmitysputket on tarkastettava rakeiden välisen hyökkäyksen varalta 5 000 käyttötunnin jälkeen?

Sekoitettuja typpi-fluorivetyhappoliuoksia käytetään ruostumattoman teräksen ja titaaniseosten peittauslinjoissa oksidihilseen ja pinnan epäpuhtauksien poistamiseen. Tyypilliset formulaatiot sisältävät 10-20 % HN03:a ja 1-5 % HF:a 40-60 asteessa. Titaaniluokkaa 2 käytetään usein näiden linjojen uppolämmittimissä, koska se luo passiivisen kerroksen typpihappoon. Mutta fluorivetyhapon (HF) läsnäolo muuttaa periaatteessa korroosiomekanismia. HF hyökkää titaania vastaan ​​liuottamalla passiivikalvon liukoiseksi heksafluorotitanaattiksi (TiF6 2-) . HF voi hyökätä rakeiden rajoja aiheuttaen rakeiden välisen hyökkäyksen (IGA). Toisin kuin tasainen korroosio, IGA etenee raerajoja pitkin pienellä näkyvällä pinnalla, kunnes jyvät ovat alittuneita ja putoavat pois. Mitattujen IGA-läpäisymäärien perusteella 5 000 käyttötunnin jälkeen HNO3-HF-sekoituspeittauslinjoissa paperi ehdottaa tarkastusvälejä luokan 2 titaanilämmitinputkille.

HF{0}}pitoisten happojen viljarajahyökkäyksen mekanismi
HNO3-HF-seoshapot ovat hapettavia ja tavallisesti passivoisivat titaania, mutta HF muodostaa yhdisteen titaani-ionien kanssa ja estää kalvon muodostumisen. Korroosiomekanismi muuttuu aktiiviseksi liukenemiseksi. Liukenemisnopeus kasvaa raerajoilla johtuen seuraavista tekijöistä: epäpuhtauksien (rauta, hiili, happi) erottuminen raerajoilla; lisääntynyt jännitysenergia viljan rajoilla; ja tiettyjen kristallografisten orientaatioiden suosiva hyökkäys.

Luokan 2 titaanin (kaupallisesti puhdas, vähäseospitoinen) raeraja-alueet ovat jonkin verran reaktiivisempia kuin jyvien sisäosat. Raerajojen liukenemisnopeus on 3-10 kertaa suurempi kuin yleinen korroosionopeus 50 asteessa ja yli 0,5 %:n HF-pitoisuuksissa. Pitkän valotuksen jälkeen pintaan vain hieman syövytetyltä näyttävässä putkessa voi olla 50-100 µm syviä raerajauria. Kun nämä urat saavuttavat riittävän syvyyden (yleensä 30-50 % seinämän paksuudesta), rakeita voi pudota ja muodostua kuoppia, jotka rei'ittävät putken nopeasti.

Sekalaiset HNO₃-HF IGA -läpäisynopeudet
Kvantitatiiviset tiedot IGA:n tunkeutumisesta saadaan luokan 2 titaaninäytteiden (hehkutetut, raekoko 20-40 µm) kontrolloidusta upotustestistä peittaushappovalmisteissa 50 asteessa. Paljastetut näytteet leikattiin poikkileikkauksina ja raeraja-iskun enimmäissyvyys mitattiin metallografisesti.

Yleinen korroosionopeus on 0,3-0,5 mm/vuosi 15 % HNO₃ + 3 % HF 50 asteessa (keskimääräinen ruostumattoman teräksen peittauskylpy). IGA tunkeutuu 1,5–2,5 mm vuodessa - 5 kertaa nopeammin. 5000 tunnin (noin 7 kuukauden jatkuvan käytön) jälkeen laskettu IGA-läpäisy on 0,9-1,4 mm. Normaalissa 1,65 mm:n seinäputkessa tämä koskee 55-85 % IGA:n seinänkulutuksesta, eli putkella on suuri riski jyvän putoamisesta ja rei'ittämisestä.

Tavallinen korroosionopeus 10 % HNO3 + 1 % HF:lle (vähemmän aggressiivinen, käytetään titaaniseoksen peittaukseen) on 0,08-0,12 mm/vuosi. IGA:n tunkeutumisnopeus on 0,3-0,5 mm/vuosi. IGA-läpäisy on 0,17-0,29 mm 5 000 tunnin jälkeen tai noin 10-18 % 1,65 mm:n seinästä. Se on tärkeä, mutta ei kiireellinen."

Yleinen korroosionopeus 20 % HNO₃ + 5 % HF:ssä (aggressiivinen high-throughput peittaus) on 0,8-1,2 mm/vuosi, kun taas IGA:n tunkeutumisnopeus on 4-6 mm/vuosi. Mikä tahansa mahdollinen seinämänpaksuus rei'itettäisiin kokonaan IGA-läpäisyllä 2,3-3,4 mm 2000-3000 tunnin kuluttua 5000 tunnin jälkeen.

Tarkastusvälin asettaminen
Tarkastustiheys perustuu 30 % IGA:n tunkeutumiseen seinämän paksuudesta, jolloin viljan putoamisen riski on suuri. 1,65 mm:n seinäputkessa 30 % vastaa 0,5 mm:n IGA-syvyyttä.

Yllä olevien IGA-läpäisymäärien perusteella 0,5 mm:n IGA-syvyyden aika on:

15 % HNO3 + 3 % HF 0,5 mm/(1,5-2,5 mm/v)=0.2-0.33 v=1,750-2900 h. Suositeltu tarkastus 2000 tunnin kohdalla (noin{10}} kuukautta).

10 % HNO₃ + 1 % HF: 0,5 mm/(0,3-0,5 mm/v)=1.0-1.67 v=8,800-14 600 h 8 000 tuntia (noin 11 kuukautta) OK tarkastettavaksi

IGA-läpäisy on jo 0,9-1,4 mm (55-85 % seinästä) putkella, joka on toiminut 5000 tuntia 15/3 kylvyssä. Poista putki välittömästi käytöstä riippumatta siitä, miltä se näyttää ulkopuolelta. 10/1 kylvyssä 5 000 tuntia on 0,17-0,29 mm IGA. Tässä vaiheessa on suoritettava tarkastus todellisen leviämisen mittaamiseksi ja jäljellä olevan käyttöiän ennustamiseksi.

Sovellusmatriisin tarkastusvälit
Peittaushappojen koostumus Lämpötila Läpäisynopeus (mm/vuosi) luokan 2 IGATaika 30 %:n seinämän tunkeutumiseen (1,65 mm putki) Ensimmäinen tarkastus Suositeltu tarkastusmenetelmä
10 % HNO3 + 1 % HF 50 astetta 0.3-0.5 8,800-14600 tuntia 5000-6000 tuntia Ultraääni seinämittaus + metallografinen replikaatio
10 % HNO3 + 2 % HF 50 astetta 0.8-1.2 3,700-5500 t 3000-4000 h Ultraääni + pyörrevirta 15 % HNO3 + 3% HF 50 astetta 1.5-2.5 1,750-2900 t. 2900 t. epäluotettava Poista ja osa
20 % HNO₃ + 5 % HF 50 astetta 4.0-6.0 700-1, 100 tuntia 500 tuntia Ei suositella luokalle 2; käytä Grade 7 tai Hastelloy
Mikä tahansa koostumus 60 astetta (versus 50 astetta) 60 astetta 2-3-kertainen nopeus 50 asteessa 2-3-kertainen välin lyhennys Säädä tarpeen mukaan Kuten edellä IGA-tunnistustarkastusmenetelmät
Raerajojen hyökkäys ei aiheuta tasaista, yhdensuuntaista seinämän menetystä, joten tavanomainen ultraäänipaksuuden mittaus ei yleensä sovellu IGA:lle. Ultraäänisignaali voi heijastua syvimmistä raerajaurista, mutta välirakeita voidaan silti kiinnittää. Rakeilla, jotka irtoavat 0,8 mm:n todellisesta jäljellä olevasta seinämästä, voi esiintyä 1,2 mm:n paksuuslukema (signaali syvimpään uraan).

Luotettavampia tapoja ovat:

Metallografinen replikaatio: Osa kiillotetusta ja syövytetystä putken pinnasta kopioidaan selluloosa-asetaatille ja raeraja-iskua voidaan tutkia mikroskoopilla putkea leikkaamatta. Jäljennökset pystyvät havaitsemaan 20–30 µm:n ja matalamman IGA-syvyyden.

Pyörrevirtatestaus Suurtaajuiset pyörrevirrat (100-500 kHz) ovat herkkiä raeraajan epäjatkuvuuksille, ja niitä voidaan käyttää IGA:n vakavuuden kartoittamiseen putken pinnoilla.

Leikkaus ja suora mittaus. Olennaisissa sovelluksissa lämmitin poistetaan tarvittavin väliajoin ja poikkileikkaukset useista kohdista (suorat osat, mutkat, hitsit) leikataan ja IGA-syvyys mitataan metallografin alla. Tämä tarjoaa lopullisia tietoja jäljellä olevan eliniän ennustamiseen.

Titaaniluokan 2 lämmitysputket peittauslinjoille, joissa on 15 % HNO3 + 3 % HF 50 asteen seosta, vaaditaan 2000 tunnin jälkeen (noin 3 kuukauden jatkuva käyttö). Tyypillisesti 5 000 tunnin kuluttua IGA:n tunkeuma on 55-85 % 1,65 mm:n seinämästä, ja putki tulee vaihtaa. Vähemmän aggressiivisten 10 % HNO3 + 1 % HF formulaatioiden osalta tutkimus 5 000 tunnin jälkeen on järkevää. Metallografista replikaatiota tulisi käyttää IGA:n syvyyden määrittämiseen. Vaihto tulee tehdä, kun IGA:n syvyys ylittää 0,5 mm. Titaaniluokkaa 2 ei suositella happokoostumuksille, joissa HF > 3 % tai lämpötila > 50 astetta. Luokka 7 (2-3 kertaa vahvempi IGA-vastus) tai Hastelloy C-276 tulee toimittaa. Kysy ostaessasi hehkutettua putkia, joissa on hienoraekoko (ASTM 7-8, 20-25 µm), koska sen IGA-nopeudet ovat alhaisemmat kuin karkearaeisella materiaalilla.