Kā intermetālisko Ti₂Fe daļiņu izmēru sadalījums 2. pakāpes titāna sildītāja caurulē korelē ar bedrīšu blīvumu karstā alumīnija sulfāta šķīdumā 80 grādu leņķī?

In the Grade 2 titanium, iron is present as an impurity up to 0.20–0.30 wt% and forms intermetallic Ti2Fe particles. These particles are cathodic against the surrounding alpha-titanium matrix. In hot aluminum sulfate (Al2(SO4)3) solution at 80°C-commonly used in water treatment and paper manufacturing-the cathodic Ti2Fe particles form galvanic cells. These galvanic cells initiate pitting at the particle-matrix interface. The size distribution of these particles (number per unit area, average and maximum diameter) is closely correlated to the pitting density. greater pit densities are achieved by larger particles (>5 µm) and greater particle densities (>500 daļiņas/mm²). Mazākās daļiņas < 2 µm un mazāks blīvums < 200 daļiņas / mm2 uzrāda daudz mazāku jutīgumu pret punktveida izsitumiem, tāpēc sildītāja kalpošanas laiks ir paredzams.

Alumīnija sulfātā Ti2Fe-inducētās punktveida veidošanās mehānisms

Galvaniskās strāvas blīvums Ti2Fe daļiņai daļiņas malā ir 10-100 μA/cm2, kas ir pietiekami, lai izšķīdinātu blakus esošo titāna matricu. Karsts alumīnija sulfāts 80 grādu temperatūrā nodrošina nedaudz stabilu pasīvo plēvi. Kad bedre ir uzsākta, augstā sulfāta koncentrācija un augstā temperatūra veicina bedres paplašināšanos. Bedres blīvumam ir spēka likuma saistība ar daļiņu blīvumu: bedres blīvums ≈ 0,1 (daļiņu blīvums) 0,7. Tāpēc ir svarīgi pārvaldīt Ti$_2$Fe daļiņu izplatību, izvēloties piemērotu materiālu un termisko apstrādi, lai alumīnija sulfāta apkalpošanā varētu paredzēt un samazināt bedrīšu veidošanos. lielākas daļiņas rada lielākus galvaniskos pārus un paātrina bedres iedarbināšanu.

Punktu veidošanās blīvuma un daļiņu kvantitatīvā korelācija

Kontroles metalogrāfiskā izmeklēšana un 10% Al 2(SO 4 ) 3 korozijas pārbaude 80 grādu temperatūrā 500 stundas atklāja šādas korelācijas 2. pakāpes titāna caurulēm. Paraugi ar Ti 2 Fe daļiņu blīvumu<100 particles per mm 2 and average particle size <2 µm show pitting densities of 5-20 pits per cm 2 with maximum pit depths of 20-50 µm. This is a good performance for 5 years or longer with 1.5 mm wall thickness. Particle density of 100 to 300 particles/mm2 and average size of 2 to 4 μm produces pitting density of 30 to 80 pits/cm2 and pit depths of 50 to 120 μm, which is marginal for 2 to 3 years of service. 300–600 particles per square millimeter with a size of 3–5 µm result in a pitting density of 100–250 pits per square centimeter and depths of 100–200 µm, which are considered a high pitting risk. But any density above 600 particles per square millimeter with particle sizes larger than 5 µm leads to a pitting density bigger than 300 pits per square centimeter and depths bigger than 200 µm, which is not acceptable for any long term service.

Dzelzs satura un termiskās apstrādes ietekme uz daļiņu sadalījumu

Ti2Fe daļiņu sadalījumu kontrolē dzelzs koncentrācija un termiskās apstrādes vēsture. 1. pakāpes titāns, atkvēlināts ar šķīdumu (700 grādi, rūdīšana ar ūdeni), ar 0,05–0,08 masas% dzelzs, tā daļiņu blīvums ir mazāks par 50 daļiņām/mm2 un daļiņu izmērs ir mazāks par 1 µm. 2. klase ar 0,12 masas % dzelzs rūdītā stāvoklī (700 grādi, gaisa vēss) uzrāda 80–150 daļiņu blīvumu uz mm2 un izmēru 1–2 µm. Tipiskā 2. klase ar 0,20 masas % dzelzs dzirnaviņas{22}}atlaidinātā stāvoklī ir 200-400 daļiņu/mm2, un izmērs ir 2-4 mm. 2. pakāpes dzelzs saturs (0,25 masas%) stiepes stāvoklī sasniedz 400–700 daļiņu/mm2 blīvumu un 3–6 μm lielumu. Beta atkvēlināšana (lēna dzesēšana no virs 900 grādiem), neraugoties uz samazinātu blīvumu, rada ievērojamas rupju daļiņu 5-10 µm bedres.

Alumīnija sulfāta serviss piemērota daļiņu sadale

Nākamajā tabulā parādīti maksimāli pieļaujamie Ti2Fe daļiņu parametri 2. pakāpes titāna caurulēm 10% alumīnija sulfātā 80 grādu temperatūrā vēlamajam kalpošanas laikam un maksimālajam pieļaujamajam bedres dziļumam.

Vēlamais kalpošanas laiks (gadi) Maksimālais bedres dziļums (mm) Maks. Ti2Fe daļiņu blīvums (daļiņas/mm2) Maksimālais vidējais daļiņu izmērs (µm) Termiskās apstrādes ieteikums
5 0.15 <150 <2 Solution annealed (700°C, water quench)
5 0.30 150-250 2-3 Dzirnaviņas rūdīta (700 grādi C, gaisa dzesēšana)
3 0.30 250–400 3–4 Dzirnaviņas rūdītas + marinētas 2 0.50 400–600 4–5 Kā-izvilkts (nav ieteicams)<1 >0.50 >600 >5 Nav piemērots 2. pakāpes inženierzinātnēm, kas pārsniedz daļiņu izplatīšanas kontroli

Titāna kategoriju var izvēlēties, lai pilnībā likvidētu Ti2Fe daļiņas. Šķīduma atkvēlinātajam stāvoklim, kurā dzelzs saturs ir mazāks par 0,08 masas %, 1. pakāpei ir viszemākais punktu veidošanās blīvums. 7. pakāpe (pallādija -stabilizēta) pēc dzelzs satura ir salīdzināma ar 2. pakāpi, taču galvaniskā izturēšanās ir mainīta, samazinot urbumu blīvumu par 50–70% tai pašai daļiņu dispersijai. 12. klasē ir molibdēns un niķelis, kas rada atšķirīgus starpmetālus, kas ir mazāk katodiski nekā Ti2Fe. Sienas biezums pieļauj bedres iespiešanās toleranci. 2.0 mm biezums ar mērenu bedrēm (80 bedres/cm^2, 100 µm dziļums) var kalpot 5–8 gadus, bet 1,2 mm biezums sabojājas agrāk. Virsmas apdare ietekmē bedres sākšanos. Elektropolēšana noņem virsmas slāni, kas bagātināts ar Ti2Fe daļiņām, samazinot efektīvo daļiņu blīvumu.

Informēta specifikācija

2. pakāpes titāna sildītājam karstā alumīnija sulfāta šķīdumā 80 grādu temperatūrā norādiet maksimālo dzelzs koncentrāciju 0,15 masas % un šķīduma atkvēlināšanas stāvokli (700 grādi ± 10 grādi, ūdens dzēšana). Tipiska parauga metalogrāfiskā pārbaude ar palielinājumu 500x. Sertifikācija, ka Ti₂Fe daļiņu blīvums ir mazāks par 250 daļiņām uz kvadrātmilimetru un ka nevienas daļiņas diametrs nav lielāks par 5 mikroniem. Būtiskiem lietojumiem, kur nav pieļaujama bedrīšu veidošanās, izmantojiet 1. pakāpes titānu vai 7. klases titānu. Ienākošā pārbaude. Ātrā iedobuma pārbaude. Iegremdējiet parauga kuponu 10% Al2(SO4)3 80 grādu temperatūrā uz 168 stundām un pārbaudiet ar 50x palielinājumu. Partiju noraidīt, ja bedres blīvums pārsniedz 50 bedrītes uz kvadrātcentimetru. Inženieris kontrolē Ti 2 Fe daļiņu izmēru sadalījumu kā kvalitātes parametru, lai samazinātu caurumu blīvumu un nodrošinātu paredzamo sildītāja kalpošanas laiku, lietojot karstu alumīnija sulfātu.