Kāpēc pēc-metināšanas šuves termiskā apstrāde (atlaidināšana 540 grādu leņķī) neatjauno pilnu izturību pret koroziju, ko rada auksti-apstrādāts titāna sildītājs?

Kad procesa inženieris nosaka liektu titāna sildītāju, kam nepieciešama aukstā locīšana un pēcmetināšanas termiskā apstrāde (PWHT), ir svarīgi saprast atlaidināšanas ierobežojumus. Atlaidināšana 1 stundu 540 grādos mazināja atlikušos spriegumus un atjaunoja elastību, bet ne izturību pret koroziju aukstā -apstrādātā līkuma apgabalā. Atlikušā korozijas ātrums pēc atkausēšanas ir 1,5-2,5 reizes lielāks nekā pamatmetālam, salīdzinot ar 5–10 reizēm, salīdzinot ar lieces stāvokli. Šos paliekošos bojājumus izraisa auksta liece, kas izraisa trīs neatgriezeniskas izmaiņas, proti, pasīvās plēves virsmas plaisāšanu, titāna hidrīda nogulsnēšanos pie graudu robežām un titāna oksīda ieslēgumus, kurus nevar noņemt atkausējot. Atlaidināšanas temperatūra 540 grādi ir pārāk zema, lai pārkristalizētu graudu struktūru (kurai nepieciešami 650–700 grādi), un pārāk zema, lai izšķīdinātu hidrīdus vai izārstētu virsmas lūzumus.

Neatgriezeniskās izmaiņas aukstās lieces dēļ
Auksti līdz 5 x OD rādiusam saliektas titāna caurules ekstrados (ārējais līkums) tiek pakļauts 10% nospriegojumam. Šis celms rada 3 veidu bojājumus: Pirmkārt, trauslā TiO2 pasīvā plēve saplīst mikroplaisu tīklā ar platumu 1-10 µm. Otrkārt, spriedzes dēļ dislokācijas blīvums palielinās 100–1000 reižu, kas rada vēlamas vietas ūdeņraža absorbcijai un hidrīda nokrišņiem. Treškārt, virsmas oksīdi un virsmas piesārņotāji ir iekļauti titāna virsmā. Atlaidināšana 540 grādu leņķī samazina atlikušos spriegumus (par 60-80%) un dislokācijas blīvumu (par 50-70%), bet neārstē virsmas plaisas - plaisas paliek kā fiziski caurumi pasīvajā pārklājumā. Atkausēšanas temperatūra ir nepietiekama, lai izšķīdinātu titāna hidrīdu (> 600 grādi) vai pārkristalizētu graudu struktūru (> 650 grādi). Iestrādātie virsmas oksīdi joprojām ir lokalizētas korozijas sākuma vietas.

Korozijas ātruma atjaunošanās kvantitatīvā noteikšana atlaidināšanas stāvoklī Liekuma rādiuss (×OD) Korozijas ātrums (mm/gadā) 10% NaCl, 80 grādu korozijas ātruma attiecība (liece/sākotne) Atlikušais spriegums (MPa) Virsmas plaisu blīvums (plaisas/cm)
Pamatmetāls (nelocīts) - 0.02 1.0× < 20 0
Kā-auksti saliekts (bez atlaidināšanas) 5× 0.15 7.5× 200-250 20-50
Auksti saliekta + 540 grādu atlaidināšana (1 stunda) 5× 0.04 2.0× 50-80 15-40 (nesadzijusi)
Auksti saliekta + 650 grādu atkvēlināšana (pārkristalizācija) 5× 0.025 1.25× < 20 < 5 (daļēja sadzīšana)
Auksti saliekts + 540 grāds + elektropulēšana 5× 0.022 1.1× 50-80 0 (pēc pulēšanas)
Karsti saliekts (600 grādos, liekot, bez staba-lieces atlaidināšanas) 5× 0.025 1.25× 30-50 5-10
Rūdīšana 540 grādu leņķī samazina korozijas ātrumu no 0,15 mm/gadā līdz 0,04 mm/gadā, kas atbilst 73% atgūšanai, bet līkums joprojām korodē divreiz vairāk nekā pamatmetāla ātrums (0,04 pret 0,02 mm/gadā). Lai pilnībā atjaunotu pamatmetāla līmeni, ir nepieciešama pārkristalizācijas atkvēlināšana 650 grādu leņķī (kas var deformēt cauruli) vai elektropulēšana, lai noņemtu salauzto virsmas slāni.

Pēc-liekļu korozijas pārvaldība: uz scenāriju- balstīta pieeja
Darbības vide un kalpošanas laiks Liekuma rādiuss Vēlamais pēc-Liekuma apstrāde Paredzamais lieces korozijas līmenis (× pamats) Dzīvotspēja
maiga vide (saldūdens, zems hlorīdu līmenis) 5+ gads kalpošanas laiks 5× 540 grādu atlaidināšana tikai 1,5–2,0 × pieļaujams
Jūras ūdens apkārtējā temperatūra 3+ gadi kalpošanas laiks 5 × 540 grādu atlaidināšana + elektropulēšana 1,0–1,2 × Nepieciešams uzticamībai
Jūras ūdens, 60–80 grādi, 2+ gadu kalpošanas laiks 8× atlaidināšana (540 grādi) + elektropulēšana 1,0–1,2 × Obligāti (5 izliekums nav ieteicams)
Karstais hlorīds (80 grādi, 10% NaCl), jebkura kalpošanas laiks 8 × vismaz 540 grādu atkvēlināšana + elektropulēšana + spriedzes samazināšana 1,0–1,1 × izmantojiet karsto liekšanu, nevis aukstu + atkvēlināšanu
Pakalpojums skābā veidā (atšķaidīts H₂SO₄, 50 grādi) 5 × Atlaidināt tikai 540 grādos 1,5–2,0 × Pieņemams, ja korozijas līmenis ir zems
Kritiskais pakalpojums (farmaceitiskais, kodolenerģija) > 8 × karstā locīšana + elektropulēšana 1,0 × aukstā locīšana nav atļauta
Jebkurš nekodīgas gāzes pakalpojums-Neko ārstētNeatbilstošs Korozija nav problēma
Inženiertehniskās alternatīvas aukstajai locīšanai un atkausēšanai
Karstā locīšana (600 līdz 700 grādi lieces laikā) rada nelielu aukstu darbu un virsmas plaisāšanu, kur līkumā ir nepieciešama pilnīga izturība pret koroziju. Karsti veidotajai caurulei nav nepieciešama pēc-formas atlaidināšana, un tās korozijas ātrums ir 10-20% robežās no pamatmetāla. Vēl viena iespēja ir izmantot metinātu elkoņa savienojumu, nevis saliektu cauruli. Metināto šuvi var pārbaudīt un pēc metināšanas termiski apstrādāt, un siltuma ietekmes zona ir mazāka par aukstās lieces bojāto vietu. Trešā metode ir palielināt lieces rādiusu līdz 8 × OD vai lielākam, kas samazina ekstradosa deformāciju no 10% līdz 6,3%, tādējādi izvairoties no virsmas plaisāšanas un samazinot pēcatlaidināšanas korozijas ātrumu līdz 1,2–1,5 × pamatmetāla bez elektropulēšanas.

Secinājums: rūdīšana 540 grādu leņķī atjauno elastību, bet ne pilnīgu izturību pret koroziju
Pēc-metināšanas šuves termiskā apstrāde 540 grādos 1 stundu efektīvi atbrīvo atlikušos spriegumus un atjauno auksti saliekta titāna sildītāja līkuma elastību, bet neatjauno pilnīgu izturību pret koroziju. Korozijas ātrums līkumā ir 1,5-2,5 reizes lielāks nekā pamatmetālam, jo ​​pasīvajā pārklājumā saglabājas virsmas mikroplaisas, iegulti oksīdi un titāna hidrīda nogulsnes, kas nešķīst zem 600 grādiem. Skarbos apstākļos (jūras ūdens virs 50 grādiem, karsti hlorīdi, skābes) ir nepieciešamas papildu procedūras, piemēram, elektropulēšana, lai noņemtu saplaisājušo virsmas slāni, karstā locīšana aukstās lieces vietā vai lielāka lieces rādiusa izmantošana, lai iegūtu izturību pret koroziju, kas ir salīdzināma ar pamatmetāla izturību. Kodīgai apkopei norādiet saliektu titāna sildītāju. Pēc atkausēšanas lieciet lieces apgabalu elektropulēt. Tas noņem visas virsmas plaisas un ļauj vienmērīgi pārveidot pasīvo plēvi.