Kāpēc titāna iegremdējamais sildītājs ar metinātu gala vāciņu ātrāk sabojājas metinājuma saknes spraugas korozijas dēļ, nekā vispārēji atšķaidot 5% nātrija hipohlorīta šķīdumā 60 grādu temperatūrā?

5% nātrija hipohlorīts (NaOCl) 60 grādu temperatūrā ir spēcīgs oksidētājs, un titānam ir zems vienmērīgas korozijas ātrums 0,01–0,05 mm gadā. Tomēr iegremdējamam sildītājam ir plaisa pie metinātā gala vāciņa metinājuma saknes — vieta starp gala vāciņu un caurules sieniņu sildītāja iekšpusē. Šī plaisu ģeometrija aiztur stacionāru elektrolītu. Plaisā hipohlorīts sadalās par hlorīdu un skābekli, un hlorīdi koncentrējas līdz 5-10 reižu lielākai koncentrācijai. Plaisas iekšpusē pasīvais pārklājums tiek iznīcināts un korozijas ātrums palielinās līdz 0,3–1,0 mm gadā, kas ir 10–100 reizes ātrāk nekā vienmērīga retināšana. Bojājums galvenokārt rodas metinājuma saknē, bieži vien bez redzamas ārējās korozijas.

Hipohlorīta spraugas korozijas mehānisms metinājuma saknē

Oksidējošie apstākļi lielapjoma hipohlorīta šķīdumā izraisa stabilas pasīvās plēves veidošanos. Metināšanas saknes spraugas ģeometrija ir ierobežota, tāpēc skābekļa papildināšana nav iespējama. Hipohlorīts sadalās: 2OCl - → O 2 + 2Cl - . Hlorīda koncentrācija palielinās un skābeklis tiek patērēts. Veidojoties hipohlorskābei, lokālais pH pazeminās. Augsta hlorīda, zema skābekļa un zema pH kombinācija kaitē pasīvajai plēvei. Lielais ārējais katods (pārējais sildītājs) rada ātru anodisku izšķīšanu plaisā. Metināšanas saknes ģeometrija satur arī atlikušo stiepes spriegumu no metināšanas, kas veicina lūzuma sākšanos.

Kvantitatīvās korozijas pakāpes plaisas pie metināšanas saknes

Corrosion rates for Grade 2 titanium at different heater positions were determined using controlled tests in 5% NaOCl at 60°C for 1,000 hours. The tube body (smooth surface, no crevice) is uniformly corroded at a rate of 0.01–0.03 mm year−1 and the surface is bright, without pitting. For the outer weld toe (the outside of the welded end cap), the corrosion rate is 0.02~0.05 mm per year and mild etching is seen on the surface. For the weld root crevice (inner gap of 0.1–0.3 mm) crevice corrosion rate is 0.3–0.8 mm per year, considerable grooving is observed, and perforation of a 1.2 mm wall takes place in 1,500–4,000 hours. When the end cap is inadequately fitted (gap >0,5 mm) uz metinājuma saknes, spraugas korozijas ātrums palielinās līdz 0,5–1,2 mm/gadā, un perforācija notiek 1000–2500 stundās.

Hipohlorīta koncentrācijas un temperatūras ietekme uz spraugas korozijas smagumu

Metināšanas sakņu spraugas korozijas smagums palielinās līdz ar hipohlorīta saturu un temperatūru. Plaisu korozijas ātrums 60 grādu temperatūrā un 1 % NaOCl bija 0,15–0,40 mm/gadā. Likme ir 0,30-0,80 mm/gadā pie 5% un 60 grādiem. Likme ir 0,50–1,20 mm yr-1 pie 10% un 60 grādiem. Pie 5% un 40 grādiem ātrums ir 0,10–0,25 mm g–1. Pie 5 % un 80 grādiem ātrums palielinās līdz 0,50 līdz 1,00 mm gadā-1 . Hlorīdu iekļaušana hipohlorīta šķīdumā (no izturēta balinātāja) palielina spraugas korozijas ātrumu vēl par 30-50%.

Hlora servisa metināšanas sakņu projektēšanas un mazināšanas rokasgrāmata

Nākamajā tabulā sniegti ieteikumi gala vāciņa metinājuma konstrukcijai un alternatīvām konstrukcijām, lai novērstu plaisu koroziju 5% nātrija hipohlorītā 60 grādu temperatūrā.

Metināšanas konstrukcijas spraugas Atstarpe (mm) Paredzamais spraugas korozijas ātrums (mm/gadā) 1,2 mm Laiks līdz sieniņas perforācijai (stundas) Padoms
Pilnīga iespiešanās metināšana, slīpēta 0 (bez spraugas)<0.05 >10 000 labākās prakses
Daļēja iespiešanās šuve, sprauga<0.1 mm <0.1 0.15-0.35 3,500-8,000Acceptable for inspection
Daļēja iespiešanās šuve, atstarpe 0,1-0,3 mm 0.1-0.3 0.30-0.80 1500-4000 Robeža
Apmetuma šuve (vāciņš virs caurules), atstarpe 0,3–0,5 mm 0,3–0.5 0.50–1.00 1,200–2500 Nav ieteicams
Sadurmetināšana ar atbalsta gredzenu 0,2–0.4 0.40–0.90 1,300–3000 Izvairieties no projektēšanas, kas pārsniedz metināšanas šuvju dizainu

Titāna klase ietekmē spraugas izturību pret koroziju. 7. pakāpei (pallādija -stabilizēta) ir 3–5 reizes garāks sākuma laiks un par 50–70% mazāks izplatīšanās ātrums nekā 2. pakāpei hipohlorīta spraugās. 12. pakāpe ir vidēja līmeņa uzlabojums. Sienas biezums dod iespēju materiālam . 2.0 mm sienai ar spraugas koroziju 0,5 mm gadā, kalpošanas laiks ir 4 gadi. Gala vāciņam jābūt veidotam tā, lai tas būtu pilnībā caurdurts sadurmetinājums un noslīpēts gan iekšpusē, gan ārpusē. Ja nav iespējams izvairīties no plaisas, vieta tiek noslēgta ar PTFE lenti vai fluorpolimēra blīvējumu, lai novērstu elektrolīta iekļūšanu. Hipohlorīta koncentrācija spraugās tiek samazināta, periodiski skalojot sildītāju ar svaigu ūdeni.

Specifiskums ar noteiktību

Titāna iegremdējamam sildītājam 5% nātrija hipohlorītā 60 grādu temperatūrā gala vāciņam norādiet pilnu iespiešanās sadurmetinājumu, noslīpētu no iekšpuses un ārpuses, lai iegūtu ģeometriju bez plaisām. Ja nevar veikt pilnu iespiešanās metināšanu, ir jānorāda minimālā metinājuma sakņu sprauga, kas ir mazāka par 0,1 mm, un ir jāveic pēc-metināšanas pārbaude, lai apstiprinātu spraugas izmēru. Kritiskiem lietojumiem ir jānorāda 7. pakāpes titāns un jāveic hēlija noplūdes tests, lai pārbaudītu metinājuma integritāti. Reizi ceturksnī pārbaudiet metināšanas zonu darbības laikā, izmantojot boreskopu vai krāsvielu penetrantu. Ja metinātajā šuvē ir redzami korozijas produkti, nomainiet sildītāju. Izstrādājot brīvu{11}metinājuma sakni, tiek novērsts ātrās korozijas mehānisms, ļaujot sildītājam sasniegt kalpošanas laiku, ko ierobežo tikai vienmērīga retināšana.