Kāds ir maksimālais drošais skābekļa daļējais spiediens (atm) slāpekļa segā virs titāna iegremdējamā sildītāja, kas darbojas 300 grādu leņķī eitektiskā sāls vannā, lai izvairītos no paātrinātas alfa{1}}gadījuma augšanas?
Atstāj ziņu
Titāna iegremdējamie sildītāji ir aizsargāti pret oksidēšanos ar slāpekļa segu eitektiskā sāls vannā 300 grādu temperatūrā. Tomēr, ja skābeklis ir pieejams slāpekļa apvalkā, skābeklis var iekļūt titāna virsmā un izveidot ar skābekli bagātinātu alfa{2} apvalka slāni. Šis trauslais slānis samazina noguruma kalpošanas laiku un elastību. Alfa-gadījuma augšanas ātrums ir parabolisks, dziļums ir proporcionāls laika kvadrātsaknei, kas reizināta ar skābekļa parciālo spiedienu. Šis ir augstākais skābekļa parciālais spiediens, ko var droši izmantot, lai izvairītos no paātrinātas alfa{7}gadījuma pieauguma (ti, mazāk nekā 10 m alfa{11}}gadījuma pēc 10 000 darba stundām). Virs šī līmeņa alfa{15}gadījuma pieauguma temps strauji palielinās, izraisot trauslumu un agrīnu neveiksmi.
Alfa{0}}lietas veidošanās mehānisms ar skābekli 300 grādos
Pie 300 grādiem skābeklis intersticiāli izkliedējas titāna režģī, stabilizējot alfa fāzi. Alfa-korpusa slānis ir cietāks, parasti 300–500 HV, salīdzinot ar parastā metāla 180–220 HV, un būtībā nav -kaļams. Alfa-gadījuma pieaugumu nosaka vienādojums d^2=k_p * t, kur d ir alfa-gadījuma dziļums, k_p ir paraboliskā ātruma konstante un t ir ilgums. Ātruma konstante kp ir proporcionāla skābekļa parciālajam spiedienam ar jaudu 0,5. Ja skābekļa daļējais spiediens ir zem kritiskās vērtības, alfa{16}}gadījuma pieauguma ātrums praktiski kalpošanas laikā ir niecīgs. Virs šī līmeņa augšanas ātrums ir augsts un dažu mēnešu laikā var izraisīt plānsienu apkures caurules trauslumu.
Kvantitatīvā alfa{0}}gadījuma pieaugums pret skābekļa daļēju spiedienu 300 grādos
Kontrolētie testi ar slāpekļa -skābekļa kombinācijām 300 grādu temperatūrā 10 000 stundu ir atklājuši Ti-2. pakāpes augšanas alfa{{4}gadījuma dziļumu. Pie skābekļa daļējā spiediena 0,0001 atm (0,01%), alfa{9}gadījumam nav nozīmes tikai 5 µm dziļumam. īpašības. Dziļums ir 5–10 µm pie 0,0005 atm (0,05% skābekļa), kas ir pieņemams lielākajai daļai lietojumu ar drošības rezervi. Pie kritiskā sliekšņa 0,001 atm (0,1% skābekļa) alfa{20}}kastes dziļums ir 8-15 {micro}m pēc 10 000 stundām, kas ir maksimālais atļautais ierobežojums. Pie 0,002 atm (0,2% skābekļa) dziļums tiek palielināts līdz 15–25 µm un tiek novērots izmērāms elastības zudums. Pie 0,005 atm (0,5% skābekļa) dziļums ir 25–40 µm, un tiek novērots ievērojams trauslums . 35-60 µm alfa korpusa dziļumā pie 0,01 atm (1% skābekļa) ar plaisāšanu termiskā cikla laikā. Pie 0,1 atm (10% skābekļa, tipisks gaisam) dziļums ir lielāks par 100 µm pēc 10 000 stundām ar smagu trauslumu.
Temperatūras un iedarbības laika ietekme uz skābekļa toleranci
Drošais skābekļa daļējais spiediens strauji pazeminās līdz ar temperatūras . 8-15 µm alfa-kastes dziļumu pēc 10 000 stundām 300 grādu temperatūrā un 0,001 atm O2. Pie 350 grādiem un tāda paša O2 spiediena 0,001 atm dziļums palielinās līdz 20–35 µm, kas ir virs pieļaujamās robežas. Pie 300 C un 0,002 atm O 2 dziļums ir 15-25 um, atkal pārsniedzot ierobežojumu. Skābekļa tolerances ir augstākas zemākā temperatūrā, 10 000 h dziļumā tikai 5–10 µm pie 250 grādiem un 0,005 atm O2. Augstāks skābekļa līmenis var būt pieņemams, ja iedarbības laiks ir mazāks par 10 000 stundām. Maksimālais drošais skābekļa daļējais spiediens 1000 stundu ekspozīcijas laikā 300 grādu leņķī paaugstinās līdz 0,005 atm (0,5% skābekļa) ar alfa korpusa dziļumu 5–10 μm.
Slāpekļa segas skābekļa daļējā spiediena kontroles rokasgrāmata
Šajā tabulā ir sniegti ieteikumi par maksimāli pieļaujamo skābekļa daļējo spiedienu slāpekļa segās virs titāna iegremdēšanas sildītājiem eitektiskās sāls vannās 300 grādu leņķī atkarībā no vajadzīgā kalpošanas laika un pieļaujamā alfa{1}kastes dziļuma.
Vēlamais kalpošanas laiks (stundas) Maksimālais pieļaujamais alfa{0}}korpusa dziļums (µm) Maksimālais drošais skābekļa daļējais spiediens (atm) Ekvivalentā skābekļa koncentrācija (%) Ieteicamā slāpekļa tīrība 5,000 10 0.002 0.2% 99,8% 10,000 10 0.001 0.1% 2} 9,000 10 0.001 0.1% 2} 9. 99,95% 50,000 20 0.0002 0.02% 99,98% 100,000 25 0.0001 0.01% 99,99%
Inženierzinātnes ārpus skābekļa kontroles daļējā spiediena
Titāna pakāpe ietekmē alfa{0}}kastes ražošanas kinētiku. 7. pakāpe darbojas līdzīgi kā 2. pakāpe alfa-gadījumā ar tādu pašu skābekļa parciālo spiedienu, jo pallādijs būtiski nemaina skābekļa difūziju. Sienas biezums nodrošina materiāla pielaidi. Piemēram, 2,0 mm sienai ar alfa-korpusa dziļumu 20 µm ir 1,98 mm kaļamā serdeņa, kas ir pieņemams, bet 1,0 mm sienai ar tādu pašu alfa{12}}korpusu ir tikai 0,98 mm kaļamā serdeņa, kas var būt nenozīmīga. Jāuztur nepārtraukts slāpekļa segas monitors, izmantojot skābekļa analizatoru, kas iestatīts uz trauksmi pie 0,05% skābekļa (0,0005 atm), lai nodrošinātu drošības rezervi zem 0,1% robežas. Sāls vannas ķīmija var ietekmēt arī alfa{19}gadījuma pieaugumu; hlorīda piemaisījumi sālī palielina skābekļa transportēšanas ātrumu.
Informēta specifikācija.
Titāna iegremdējamam sildītājam 300 ° C temperatūrā eitektiskā sāls vannā ar slāpekļa pārklājumu norādiet maksimālo skābekļa parciālo spiedienu 0,001 atm (0,1 procents skābekļa) 10 000 stundu kalpošanas laikam. Skābekļa uzraudzībai slāpekļa segā jābūt nepārtrauktai ar trauksmi pie 0,05% skābekļa un bloķētāju, lai izslēgtu sildītāju, ja skābeklis ir lielāks par 0,2%. Norādiet slāpekļa minimālo tīrību 99,9%, rasas punktu zem -60 grādiem, lai nodrošinātu sausumu. Norādiet 99,95% slāpekļa (0,05%O₂), lai nodrošinātu ilgāku kalpošanas laiku, kas pārsniedz 20 000 stundas, vai uzstādiet skābekļa uztveršanas sistēmu. Nodošanas ekspluatācijā laikā ir svarīgi pārbaudīt skābekļa līmeni uz sildītāja virsmas, ne tikai pie gāzes padeves ieejas, jo gaiss var iekļūt caur blīvēm. Lai novērstu alfa korpusa paātrinātu augšanu un titāna sildītāju trauslumu augstas temperatūras sāls vannas ekspluatācijā, inženieris kontrolē skābekļa daļējo spiedienu, lai tas būtu mazāks par 0,001 atm.
