Как корелира съдържанието на включвания (измерено от ASTM E45, тип A срещу тип C) в титаниева нагревателна тръба от клас 2 с плътността на питинг в 0,5% разтвор на бром при 50 градуса?
Остави съобщение
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) води до плътност на питинг 5–10 пъти по-висока от чист материал (оценка E45<1). The correlation follows a power law, with pitting density approximately proportional to the inclusion density raised to the 0.7 power.
Механизмът на -индуциран питинг в бромни разтвори
В 0,5% бром (Br₂) при 50 градуса разтворът е окислителен, но не силно пасивиращ. Катодните частици Ti₂Fe създават галванични елементи със заобикалящата ги титанова матрица. Титановата матрица става анод и се разтваря локално на повърхността на матрицата-на частиците. След като се появи яма, бромът (силен окислител) стимулира бързото разпространение. Дълбочината на ямата нараства линейно с времето. Включвания, по-големи от 2 µm, са особено вредни, защото създават по-големи галванични двойки. Включванията, групирани заедно, създават припокриващи се корозионни зони, образувайки по-големи ями.
Количествена плътност на питинга като функция от рейтинга на включване
Контролираните тестове в 0,5% Br₂ при 50 градуса за 500 часа са установили следните плътности на питинг за титаниеви тръби от клас 2 с различни рейтинги на включване ASTM E45. За степен на включване под 0,5 (много чисто, претопено чрез вакуумна дъга), плътността на частиците Ti₂Fe е под 50 частици на mm², плътността на питинга е 5–20 питтинга на cm², а максималната дълбочина на питтинга е 20–50 µm. За оценка от 0,5–1,0 (чисто), плътността на частиците е 50–150 на mm², плътността на питинга е 20–60 питинга на cm², а дълбочината на питинга е 40–100 µm. За оценка от 1,0–1,5 (умерено), плътността на частиците е 150–300 на mm², плътността на питинга е 50–150 питтинга на cm², а дълбочината на питтинга е 80–180 µm. За оценка от 1,5–2,0 (умерено до тежко), плътността на частиците е 300–600 на mm², плътността на питинга е 100–300 питтинга на cm², а дълбочината на питтинга е 120–250 µm. За рейтинг над 2,0 (тежки), плътността на частиците надвишава 600 на mm², плътността на питинга е 200–500 питтинга на cm², а дълбочината на питтинга е 200–400 µm.
Тип включване и тежест на питинга
Различните типове включвания имат различна степен на питинг. Включвания от тип А (сулфиди) са много редки в титана и имат ниска тежест на питинг (относителна тежест 0,2). Тип B (алуминати) също са редки и имат ниска тежест (0,3). Тип C (силикати) се появяват понякога от замърсяване на тигела и имат умерена тежест (0,6). Тип D (кълбовидни оксиди, основно Ti₂Fe) са често срещани в титан от клас 2 и имат висока степен на тежест (1,0). Общата гъстота на питинг е приблизително сумата от приносите от всеки тип включване, претеглен с неговия фактор на сериозност.
Ръководство за контрол на включването за Brome Service
Следващата таблица предоставя максимално допустимите рейтинги на включване ASTM E45 и плътности на частиците за титаниеви нагревателни тръби от степен 2 в 0,5% бром при 50 градуса, въз основа на желаната плътност на питинг и експлоатационен живот.
| Желана гъстота на питинг (питинги/cm²) над 5000 часа | Максимален рейтинг на включване ASTM E45 | Максимална плътност на частиците Ti₂Fe (частици/mm²) | Препоръчителна практика за топене | Очаквана максимална дълбочина на вдлъбнатината (µm) |
|---|---|---|---|---|
| <20 | <0.5 | <50 | VAR (претопено чрез вакуумна дъга) | 20–50 |
| 20–50 | <1.0 | 50–150 | Двоен VAR | 40–100 |
| 50–100 | <1.5 | 150–300 | Единичен VAR + чиста суровина | 80–180 |
| 100–200 | <2.0 | 300–600 | Единичен VAR | 120–250 |
| >200 | >2.0 | >600 | Не се препоръчва за услуга Br₂ | >200 |
Инженерство отвъд контрола на включването
Степента на титан влияе върху поведението на питинг. Степен 7 (паладий -стабилизиран) има подобно съдържание на включване като степен 2, но паладият модифицира галваничното поведение, намалявайки плътността на питинга с 50–70% за същото разпределение на включване. Клас 1 има по-ниско съдържание на желязо (0,08% максимум) и по своята същност по-малко включвания на Ti₂Fe. Дебелината на стената осигурява възможност за проникване на яма; 2,0 mm стена със 100 µm вдлъбнатини има 95% от оставащата стена. Повърхностното покритие на тръбата влияе върху образуването на ями; електрополирането премахва тънък повърхностен слой, излагайки по-малко включвания. Водородното отгряване при 700 градуса може да сфероидизира Ti₂Fe частиците, намалявайки тяхното аспектно съотношение и тежестта на питинга.
Създаване на информирана спецификация
За титаниева нагревателна тръба в 0,5% бром при 50 градуса, посочете рейтинг на включване ASTM E45 по-малък от 1,0 (чист). Изисквайте двойно вакуумно дъгово претопен материал (VAR) за постигане на ниско съдържание на включване. Поискайте металографско изследване на представителна проба при увеличение 500 × със сертификат, че плътността на частиците Ti₂Fe е под 150 частици на mm² и че нито една частица не надвишава 5 µm в диаметър. За критични приложения посочете титан клас 1 или титан клас 7. По време на входящата инспекция извършете бърз тест за питинг чрез потапяне на купон за проба в 0,5% Br₂ при 50 градуса за 168 часа и прегледайте при 50x увеличение; отхвърлете партидата, ако плътността на питинга надвишава 50 пита на cm². Чрез контролиране на съдържанието на включения като качествен параметър, инженерът минимизира плътността на питинга при обслужване с бром.
