Брой думи: 576 Чистият титан TA2 притежава изключителна устойчивост на корозия на хлоридни йони в морска вода и саламура и е широко възприет за нагревателни елементи в обезсоляването, морското инженерство и солната химическа индустрия. Независимо от това, при комбинираното свързване на остатъчно напрежение на опън, продължителна висока температура и концентриран хлориден разтвор, титановият материал все още ще предизвика крехко корозионно напукване (SCC). Такава повреда няма очевидно изтъняване на метала отвън и пукнатините се разширяват бързо по кристалната структура, като лесно предизвикват внезапно проникване на тръбата и изтичане на среда без ранно предупреждение. Този документ разработва механизма за образуване и пълната -схема за предотвратяване на процеса.
1. Механизъм на корозионно напукване на титан
Титанът спонтанно образува компактен TiO₂ пасивен филм в неутрална хлоридна среда, за да изолира корозията на матрицата. Когато тялото на тръбата понася напрежение на опън от обработка или сглобяване, върху повърхностния оксиден филм се появяват микро-разкъсвания. Хлоридните йони непрекъснато нахлуват във върха на пукнатината, разтваряйки свежия титанов субстрат, за да образуват локална кисела микросреда. Напрежението се концентрира в предния край на малките пукнатини и избутва пукнатините да се разширят бързо по границата на зърното или трансгранулираната посока. Целият процес на счупване принадлежи към крехък срив, почти без пластична деформация, така че е трудно да се открият скрити опасности чрез редовна проверка на външния вид. Три незаменими условия за SCC: напрежение на опън, средна температура над 70 градуса, среда с висока концентрация на хлорид. Липсата на което и да е условие може значително да намали вероятността от кракване.
2. Основни източници на напрежение на опън върху титаниеви нагревателни тръби
(1) Остатъчно напрежение при студено огъване
U--образни, L--образни и навити титанови нагревателни тръби са студено огънати и оформени. Външната дъга на зоната на огъване генерира постоянно напрежение на опън, което е най-предразположената позиция за SCC. Твърде малкият радиус на огъване ще доведе до сериозна концентрация на напрежение и рязко съкращаване на безопасния цикъл на обслужване.
(2) Остатъчно термично напрежение при заваряване
Заваряването с аргонова дъга води до неравномерно нагряване и охлаждане. Заваръчният шев и термично-засегнатата зона запазват голямо напрежение на опън при свиване. Ако защитата при заваряване е непълна, на заваръчния шев ще настъпи кислородна и азотна крехкост, което допълнително намалява критичния праг на напрежение за напукване.
(3) Външно напрежение на монтажа
Принудителното подравняване по време на заключване на фланеца, твърдо затягане и издърпване на тръбопровода прилагат допълнително натоварване на опън върху тялото на тръбата, насложено с присъщото напрежение при обработка, карайки материала да влезе в чувствителния SCC интервал при по-ниска температура.
(4) Променливо напрежение в термичния цикъл
Честото стартиране и спиране води до многократно разширяване и свиване на стената на тръбата, образувайки циклично променливо напрежение, което ускорява инициирането и разпространението на микропукнатини.
3. Технически мерки за йерархична превенция и контрол
① Стандартизирайте параметрите на процеса на огъване
Посочете минималния радиус на огъване не по-малко от 3 пъти външния диаметър на титановата тръба, за да избегнете прекомерна деформация на разтягане при завоя. След формоване на огъване извършете отгряване при ниска-температура за освобождаване на напрежението, за да елиминирате остатъчното напрежение при формоване от източника.
② Строго двустранно -заваряване с аргон
Приемете пълна аргонова защита от задната страна по време на заваряване, за да предотвратите крехкост на заваръчния шев. За нагревателни тръби, използвани в наситен солен разтвор над 90 градуса, извършете термична обработка с твърд разтвор след -заваряване, за да хомогенизирате микроструктурата и да елиминирате остатъчното напрежение при заваряване.
③ Приемете гъвкава инсталационна структура
Забранете принудителното сглобяване и твърдите фиксирани ограничения; използвайте PTFE еластични уплътнения и запазени междини за разширение по време на фланцово свързване, за да избегнете въвеждането на допълнително външно напрежение на опън.
④ Контролирайте разумно плътността на мощността
Оптимизирайте натоварването на повърхностното захранване, за да избегнете локално прегряване на стената на тръбата, поддържайте дългосрочната-работна температура под чувствителния температурен диапазон на титанов SCC, доколкото е възможно, и изключете условието за предизвикване на температура.
⑤ Оптимизирайте управлението на изключването на оборудването
Източете напълно остатъчния солен разтвор в резервоара по време на дългосрочно-изключване и режим на готовност, за да предотвратите обогатяване с хлоридни йони при статична среда и да избегнете образуването на силно-корозионна микросреда.
4. Посока за надграждане на материала за ултра-сурови условия на работа
Ако работните условия са наситен солен разтвор с температура, стабилно по-висока от 120 градуса и комплексен стрес от много-източници, може да бъде избран промишлен чист титан TA1 с по-ниско съдържание на примеси и по-добра издръжливост, за да се подобри ефективността на анти-SCC. Трябва да се подчертае, че титаниевите материали са напълно неспособни да устоят на среда, съдържаща флуор-, и не могат да се използват при работни условия с флуороводородна киселина и флуоридни йони.
表格
| Източник на стрес | Склонна към повреда зона | Метод на елиминиране |
|---|---|---|
| Формоване при студено огъване | Външна дъга на огъната секция | Граничен радиус на огъване + отгряване за освобождаване на напрежението |
| Заваръчна обработка | Зона, засегната- от заваряване и топлина | Двустранна аргонова защита +-термична обработка след заваряване |
| Твърд монтаж | Част за фланцово свързване | Гъвкаво уплътнение + запазено разрешение за разширение |
| Термично често пускане-стопиране | Цяло тръбно тяло | Намалете плътността на мощността и стабилизирайте температурните колебания |
Заключение
Титаниевите нагревателни тръби TA2 нямат абсолютен имунитет срещу корозионно напукване при напрежение при висока-температура и висока-соленост. Премахването на напрежението на опън от връзките за формоване, заваряване и сглобяване, заедно с управлението на температурата и средата, може ефективно да избегне внезапно повреда при крехко напукване и да даде пълноценно предимство на дългия-живот-корозионно предимство на титана в богати-на хлорид работни условия.
