**Kuidas 316Ti roostevabast terasest sukelsoojendi puhul, mida kasutatakse 8% oksaalhappe + 2% vesinikkloriidhappega roostevabast terasest peitsivannis temperatuuril 55 kraadi , kuidas titaani lisamine hoiab ära sensibiliseerimise ja sellele järgneva teradevahelise korrosiooni pärast 200 termilist tsüklit?**
Tüüp 316Ti roostevabast terasest sukelküttekehasid kasutatakse tavaliselt roostevabast terasest peitsimisvannides, mis sisaldavad 8% oksaalhapet (H2C₂O4) ja 2% vesinikkloriidhapet (HCl) temperatuuril 55 kraadi. Agressiivset happesegu kasutatakse pinnaoksiidide ja saaste eemaldamiseks roostevabast terasest toorikutelt enne edasist töötlemist. Tavalistes tingimustes võib standardne 316L roostevaba teras kannatada keevitussoojus{7}}mõjutatud tsoonis (HAZ) teradevahelise korrosiooni tõttu, mis on tingitud sensibiliseerimisest – kroomkarbiidide sadenemine keevitamise ajal terade piiridel, mis jätab kroom{8}}vaesed tsoonid rünnakule vastuvõtlikuks. Titaani lisamine 316Ti-s (ligikaudu 0,5% Ti) stabiliseerib sulamit, moodustades kroomkarbiidide asemel titaankarbiidid, vältides kroomi ammendumist. Pärast 200 termilist tsüklit vahemikus 55 kraadi (marineerimistemperatuur) kuni 25 kraadi (jahutus) avaldab 316L HAZ-is olulist teradevahelist rünnakut, samas kui 316Ti ei näita mõõdetavat rünnakut. Titaanist stabiliseerimine välistab vastuvõtlikkuse teradevahelisele korrosioonile selles agressiivses peitsimiskeskkonnas.
**Titaani stabiliseerimise ja sensibiliseerimise ennetamise mehhanism**
Stabiliseerimata 316L roostevabas terases difundeerub süsinik keevitamise ajal terade piiridesse ja ühineb kroomiga, moodustades Cr23C6 karbiidid. See sade tarbib kroomi naabermaatriksist, luues kroomi -vaesestatud tsoonid, mille kroomisisaldus on alla 12%, mis on passiivsuse säilitamiseks ebapiisav. Oksaalhappe-vesinikkloriidhappe peitsimislahustes lahustuvad need tühjenenud tsoonid eelistatavalt, põhjustades teradevahelise rünnaku. 316Ti-s on titaanil suurem afiinsus süsiniku suhtes kui kroomil. 0,5% titaani lisamisest piisab süsiniku (tavaliselt 0,02–0,03% C) sidumiseks titaankarbiididena (TiC). Need karbiidid tekivad tahkumisel ega kahanda kroomimaatriksit. 316Ti HAZ säilitab oma täieliku kroomisisalduse, säilitades ühtlase korrosioonikindluse. Soojustsükkel vahemikus 55 kuni 25 kraadi ei põhjusta täiendavat tundlikkust, kuna titaankarbiidid on stabiilsed ega lagune nendel temperatuuridel.
**Kvantitatiivne võrdlus graanulitevahelisest rünnakust 316L vs. 316Ti**
Kontrollitud testid, kasutades 316L ja 316Ti roostevabast terasest torusid (12 mm OD, 1,2 mm sein) autogeensete TIG keevisõmblustega, mis on sukeldatud 8% oksaalhappesse, 2% HCl-i temperatuuril 55 kraadi 200 termilise tsükli jooksul (8 tundi 55 kraadi juures, 16 tundi AZ-i rünnakut 5 kraadi juures).
| Materjal|Titaanisisaldus (%)|Süsinikusisaldus (%)|Sensibiliseerimine HAZ-is|Aeg esimese intergranulaarse rünnakuni (tunnid)|Teradevaheline rünnaku sügavus pärast 200 tsüklit (mm)|HAZ Seisukord pärast 200 tsüklit |
|----------|---------------------|---------------------|----------------------|--------------------------------------------|-------------------------------------------------|--------------------------------|
| 316L (standard) |<0.02 | 0.020 – 0.030 | Yes – severe | 50 – 100 | 0.20 – 0.35 | Significant intergranular cracking |
| 316L (madala süsinikusisaldusega, 0,015% C) |<0.02 | 0.010 – 0.015 | Yes – moderate | 150 – 250 | 0.10 – 0.18 | Moderate attack at grain boundaries |
| 316Ti (0,3% Ti)|0,25 – 0,35|0,020 – 0,030|Minimaalne|400 – 700|0,03 – 0,06|Väike pinnakarestus |
| 316Ti (0.5% Ti) | 0.45 – 0.55 | 0.020 – 0.030 | None | >1,500 | <0.01 | No visible attack |
| 316Ti (0.7% Ti) | 0.65 – 0.75 | 0.020 – 0.030 | None | >2,000 | <0.01 | No visible attack, pristine |
Andmed näitavad, et 0,5% titaaniga 316Ti kõrvaldab teradevahelise rünnaku HAZ-i juures vähemalt 200 termilise tsükli jooksul . 316L ilma titaani stabiliseerimiseta näitab olulist rünnakut 50–100 tunni pärast (ligikaudu 6–12 termilist tsüklit).
**Miks 0,5% titaan on optimaalne lisand**
The titanium-to-carbon ratio is critical for effective stabilization. For 316Ti, the titanium content should be at least 5–10 times the carbon content. With 0.02–0.03% carbon, 0.5% titanium provides a Ti:C ratio of approximately 20:1, which is sufficient to tie up all carbon as TiC. The optimal titanium content is 0.5% because lower titanium (0.3%) may not completely stabilize the alloy, while higher titanium (>0,7%) võivad moodustada titaannitriide või titaanoksiide, mis võivad toimida muude rünnakute initsiatsioonikohtadena. 0,5% tase tagab täieliku stabiliseerumise ilma negatiivsete kõrvalmõjudeta.
**Stsenaariumi-põhine valikujuhend: 316Ti vs
| Kasutusseisund|Happesegu|Temperatuur|Soovitatav materjal|Eeldatav HAZ-i eluiga (tsüklid)|Tehniline põhjendus |
|--------------------|--------------|-------------|---------------------|---------------------------|----------------------------|
| Continuous pickling, long-term reliability | 8% oxalic + 2% HCl | 55°C | 316Ti (0.5% Ti) | >500|Kõrvaldab teradevahelise rünnaku |
| Extended campaign (>500 cycles) | 8% oxalic + 2% HCl | 55°C | 316Ti (0.5% Ti) | >500|Konservatiivne disain maksimaalse töökindluse tagamiseks |
| Madalam temperatuur (45 kraadi, vähendatud rünnak)|8% oksaalhapet + 2% HCl|45 kraadi|316L (madala süsinikusisaldusega, 0,015% C)|200 – 300|Madalam temperatuur vähendab rünnaku kiirust |
| Madalam oksaalhape (5%, vähem agressiivne)|5% oksaalhapet + 2% HCl|55 kraadi|316L (madala süsinikusisaldusega, 0,015% C)|150 – 250|Vähendatud oksaalhape võimaldab madalama sulami |
| Lühiajaline{0}}operatsioon (<50 cycles) | 8% oxalic + 2% HCl | 55°C | 316L (standard) | 50 – 100 | Acceptable for temporary service |
**Praktilised kaalutlused 316Ti spetsifikatsiooni jaoks**
Oksaal-vesinikkloriidhappega peitsimise teenuse puhul on soovitatav määrata 316Ti, mille sertifitseeritud titaanisisaldus on 0,45–0,55%. Titaanisisaldust tuleks kontrollida veski testimise sertifikaadiga. Lisaks tuleks süsinikusisaldus hoida alla 0,030%. Keevitusprotseduur peaks kasutama madalat soojussisendit, et minimeerida HAZ-i laiust, ja keevisõmblust tuleks visuaalselt kontrollida ühtsuse suhtes. 316Ti puhul pole keevitusjärgset kuumtöötlust- vaja, kuna titaani stabiliseerimine on keevitatud olekus tõhus. 316Ti kulutasu üle 316L on tavaliselt 10–15%, mis taastub pikendatud kasutusea ja kõrvaldatud teradevahelise pragunemise tõttu.
**Järeldus**
316Ti roostevabast terasest sukelsoojendite puhul, mis sisaldavad 8% oblikhapet ja 2% vesinikkloriidhapet 55-kraadises peitsivannis, välistab 0,5% titaani lisamine pärast 200 termilist tsüklit graanulitevahelise rünnaku keevitussoojus{5}}mõjutatud tsoonis. Stabiliseerimata 316L näitab olulist teradevahelist rünnakut pärast 50–100 tundi (6–12 tsüklit), mis on tingitud kroomkarbiidi sadenemisest ja kroomi kahanemisest terade piiridel. 316Ti koostises olev titaan moodustab stabiilsed titaankarbiidid, vältides kroomi ammendumist ja säilitades ühtlase korrosioonikindluse. Oksaal-vesinikkloriidhappega peitsimise teenuse jaoks küttekehasid määravad insenerid peaksid valima 316Ti pidevaks tööks koos termilise tsükliga. See sulami spetsifikatsioon hoiab ära domineeriva rikkerežiimi oblikhappega peitsimise kuumutamise rakendustes.
