TA2-titaanilämmitysputken jännityskorroosion halkeiluriskin hallinta korkean lämpötilan suolavesiympäristössä

Sanojen määrä: 576 TA2 puhdasta titaania kestää erinomaisesti kloridi-ionikorroosiota merivedessä ja suolaliuoksessa, ja sitä käytetään laajalti lämmityselementeissä suolanpoistossa, meritekniikassa ja suolakemianteollisuudessa. Siitä huolimatta titaanimateriaali tuottaa edelleen hauraita jännityskorroosiohalkeilua (SCC) yhdistettynä vetojälkijännityksen, jatkuvan korkean lämpötilan ja väkevän kloridiliuoksen yhteydessä. Tällaisella vialla ei ole ilmeistä metallin ohenemista ulkopuolelta, ja halkeamat laajenevat nopeasti pitkin kiderakennetta aiheuttaen helposti putken äkillisen tunkeutumisen ja keskimääräisen vuodon ilman ennakkovaroitusta. Tässä artikkelissa käsitellään muodostumismekanismia ja täydellistä{5}}prosessien estojärjestelmää.

1. Titaanin jännityskorroosiohalkeilun mekanismi

Titaani muodostaa spontaanisti kompaktin TiO₂-passiivikalvon neutraalissa kloridiväliaineessa matriisikorroosion eristämiseksi. Kun putken runkoon kohdistuu käsittelyn tai kokoonpanon aiheuttama vetojännitys, pinnan oksidikalvolle ilmestyy mikro-repeämiä. Kloridi-ionit tunkeutuvat jatkuvasti halkeaman kärkeen liuottaen tuoretta titaanisubstraattia muodostaen paikallisen happaman mikroympäristön. Jännitys keskittyy pienten halkeamien etupäähän ja työntää halkeamia ulottumaan nopeasti raerajaa tai rakeiden välistä suuntaa pitkin. Koko murtumisprosessi kuuluu hauraaseen epäonnistumiseen, jossa ei ole lähes lainkaan plastista muodonmuutosta, joten piileviä vaaroja on vaikea löytää säännöllisellä ulkonäön tarkastuksella. Kolme välttämätöntä ehtoa SCC:lle: vetojännitys, väliaineen lämpötila yli 70 astetta, korkea kloridipitoisuus. Yhden ehdon puuttuminen voi merkittävästi vähentää halkeilun todennäköisyyttä.

2. Titaanilämmitysputkien vetojännityksen tärkeimmät lähteet

(1) Kylmätaivutusjäännösjännitys

U--muotoiset, L--muotoiset ja kierretyt titaanilämmitysputket ovat kylmätaivutettuja ja muotoiltuja. Taivutusalueen ulkokaari synnyttää pysyvän vetojännityksen, joka on SCC:lle alttiin paikka. Liian pieni taivutussäde aiheuttaa voimakasta jännityksen keskittymistä ja lyhentää jyrkästi turvallista huoltojaksoa.

(2) Hitsauksen terminen jäännösjännitys

Argonkaarihitsaus tuottaa epätasaisen lämpenemisen ja jäähdytyksen. Hitsisauma ja lämmön{1}}vaikutusalue säilyttävät suuren kutistumisen vetojännityksen. Jos hitsaussuojaus on epätäydellinen, hitsissä tapahtuu happi- ja typpihaurastumista, mikä edelleen pienentää halkeilun kriittistä jännityskynnystä.

(3) Kokoonpanon ulkoinen jännitys

Pakkokohdistus laipan lukituksen, jäykän kiristyksen ja putkilinjan vetämisen aikana kohdistaa putken runkoon lisävetoluormitusta, jonka päälle on ominaista prosessointijännitys, jolloin materiaali pääsee herkälle SCC-välille alemmassa lämpötilassa.

(4) Lämpösyklin vaihtojännite

Toistuva käynnistys ja sammutus johtavat putken seinämän toistuvaan laajenemiseen ja supistumiseen muodostaen syklistä vaihtuvaa jännitystä, mikä nopeuttaa mikrohalkeamien syntymistä ja etenemistä.

3. Hierarkkiset ennaltaehkäisyn ja valvonnan tekniset toimenpiteet

① Standardoi taivutusprosessin parametrit

Määritä pienin taivutussäde, joka on vähintään 3 kertaa titaaniputken ulkohalkaisija, jotta vältetään liiallinen venytysmuodonmuutos mutkassa. Taivutusmuovauksen jälkeen suorita matalan-lämpötilan jännityksenpoistohehkutus, jotta lähteestä muodostuva jäännösjännitys poistetaan.

② Tiukka kaksipuolinen{0}}argonsuojattu hitsaus

Ota täysi takapuolen argonsuojaus hitsauksen aikana estääksesi hitsin haurastumisen. Lämmitysputkille, joita käytetään kyllästetyssä suolaliuoksessa yli 90 astetta, suorita jälki-hitsauksen kiinteä liuoslämpökäsittely mikrorakenteen homogenoimiseksi ja hitsauksen jäännösjännityksen poistamiseksi.

③ Ota käyttöön joustava asennusrakenne

Estä pakkokokoonpano ja jäykät kiinteät rajoitukset; käytä elastisia PTFE-tiivisteitä ja varattuja laajenemisrakoja laippaliitännässä välttääksesi ylimääräisen ulkoisen vetojännityksen.

④ Säädä tehotiheyttä järkevästi

Optimoi pintatehokuormitus välttääksesi putken seinämän paikallisen ylikuumenemisen, pidä -pitkäaikainen käyttölämpötila titaani-SCC:n herkän lämpötila-alueen alapuolella mahdollisimman paljon ja sulje lämpötilan kannustaminen.

⑤ Optimoi laitteiden sammutuksen hallinta

Tyhjennä säiliön sisältä jäänyt suolaliuos kokonaan pitkän-pysäytyksen ja valmiustilan aikana estääksesi kloridi-ionien rikastumisen staattisessa väliaineessa ja välttääksesi korkean-korroosion mikroympäristön muodostuminen.

4. Materiaalin päivitysohjeet ultra-ankareihin työolosuhteisiin

Jos käyttöolosuhteissa on kyllästetty suolaliuos, jonka lämpötila on vakaasti korkeampi kuin 120 astetta ja monimutkainen moni-lähdejännitys, TA1:n teollista puhdasta titaania, jolla on pienempi epäpuhtauspitoisuus ja parempi sitkeys, voidaan valita parantamaan anti-SCC-suorituskykyä. On syytä korostaa, että titaanimateriaalit eivät täysin kestä fluori{5}}pitoisia väliaineita, eikä niitä voida käyttää työolosuhteissa fluorivetyhapon ja fluoridi-ionien kanssa.

表格

Johtopäätös

TA2-titaanilämmitysputkilla ei ole absoluuttista kestävyyttä jännityskorroosiohalkeilua vastaan ​​korkeissa-lämpötiloissa ja korkean{2}suolapitoisissa ympäristöissä. Muovaus-, hitsaus- ja kokoonpanolinkkien aiheuttaman vetojännityksen katkaiseminen sekä lämpötilan ja väliaineen hallinta voivat tehokkaasti välttää äkillisen hauraan halkeiluvian ja antaa täyden pelin titaanin pitkälle-elävälle-korroosionestoetulle kloridipitoisissa työolosuhteissa.