Kloriidikeskkonnas TA2 puhtast titaanist küttetorude pingekorrosiooni pragunemise vältimine

TA2 tööstuslikul puhtal titaanil on suurepärane vastupidavus kloriidi{1}}sisaldavatele ainetele, nagu merevesi ja soolvesi, mistõttu on see eelistatud küttematerjal mere- ja magestamisprojektides. Sellegipoolest on titaan endiselt vastuvõtlik pingekorrosioonipragunemisele (SCC) tõmbejääkpinge, kõrgendatud temperatuuri ja kontsentreeritud kloriidi keskkonna koosmõjul. Erinevalt roostevabast terasest on titaanist SCC-l ainulaadsed ergutustingimused ja paisumisreeglid ning sihipärane protsessijuhtimine võib kõrvaldada enamiku pragunemise tõrkeid.

1. Titaani pingekorrosioonipragunemise tekkemehhanism

Titaan moodustab neutraalsetes ja oksüdeerivates kloriidilahustes spontaanselt tiheda TiO₂ passiivse kile. Kui toru korpuses on tõmbepinge, tekivad pinnale oksiidkilele mikropraod. Kloriidioonid imbuvad pragude otsa, lahustades pidevalt värsket titaanmaatriksit. Stress koondub pragude esiosale, et soodustada väikeste pragude edasist levikut, mis lõpuks arenevad läbistavateks rabedateks pragudeks, ilma välispinnal ilmse plastilise deformatsioonita. See rike ilmneb sageli ootamatult pikaajalise-stabiilse töötamise ajal, mis toob kaasa keskmise lekke ja seadmete seiskumise ohu.

2. Titaanküttetorude tõmbepinge peamised allikad

(1) Külm paindevormimispinge

U--, L-- ja keritud titaanküttetorud vajavad külmpainutamist. Painutusala välimine kaar tekitab püsiva tõmbejääkpinge, mis on SCC kõrgeim-riskiasend. Vale painderaadius suurendab pinge kontsentratsiooni järsult.

(2) Keevitusjääkpinge

Kohalik kõrge{0}}temperatuuriline sulamine ja kiire jahutamine argoonkaarega keevitamise ajal tekitavad keevisõmbluses ja kuumus{1}}mõjutatud tsoonis ebaühtlase termilise kokkutõmbumise pinge. Ilma kaitsemeetmeteta titaanist keevisõmblused on altid hapnikuhaprusele, mis vähendab veelgi pragunemiskindlust.

(3) Montaaži- ja paigalduspinge

Sunnitud joondamine ääriku lukustamise, jäiga kinnituse ja torujuhtme tõmbamise ajal avaldab toru korpusele välist montaaži tõmbepinget, mis kattub sisemise töötlemispingega, et oluliselt alandada kriitilist SCC temperatuuri läve.

(4) Termilise tsükli pinge

Küttetoru sagedane temperatuuri tõus ja langus põhjustavad vahelduvat termilist pinget, mis kiirendab mikropragude teket ja laienemist.

3. Titanium SCC piiravad põhitingimused

Titaani SCC-d esineb toatemperatuuril{0}}lahjendatud kloriidilahuses harva. Kolm vajalikku indutseerivat tegurit on:

Püsiv tõmbepinge (jääk- või väline);

Keskmine temperatuur üle 70 kraadi;

Kloriidioonide kontsentratsioon kõrgel tasemel (merevesi, küllastunud soolvesi). Süsteemid, millel puudub ükski tingimus, väldivad seda mõranemisohtu.

4. Protsessi täielikud ennetamise tehnilised meetmed

① Standardiseerige painutusprotsessi parameetrid

Määrake minimaalne painderaadius, mis on vähemalt 3 korda suurem titaantoru välisläbimõõdust, et vältida painde liigset tõmbedeformatsiooni. Pärast painutamist viige tekkiva jääkpinge kõrvaldamiseks läbi madalal-temperatuuril pinge leevendamine.

② Range keevituskaitse ja keevitusjärgne{0}}töötlus

Keevisõmbluse oksüdeerumise ja rabeduse vältimiseks kasutage kahepoolset{0}}täielikku argooni varjestust. Kõrgetemperatuurilises-soolvees kasutatavate küttetorude puhul rakendage keevituslahuse-järgne kuumtöötlus, et homogeniseerida mikrostruktuur ja kõrvaldada keevituspinged.

③ Paigaldusspetsifikatsioonide standardimine

Keelake sundmonteerimine ja jäigad fikseeritud piirangud; kasutage painduvaid tihendeid ja lahtisi kinnitustugesid, et vältida täiendava välise tõmbepinge tekitamist.

④ Optimeerige pinnatemperatuuri reguleerimiseks võimsustihedust

Piirake pinna võimsustihedust, et vältida toruseina kohalikku ülekuumenemist, hoides töötemperatuuri nii palju kui võimalik titaanist SCC tundlikust temperatuurivahemikust madalamal.

⑤ Vältige pikaajalist{0}}staatilist leotamist

Seadme väljalülitamise ja ooterežiimi ajal tühjendage paagi sees olev soolvesi, et vältida kloriidioonide rikastumist ja kohalikku temperatuuri tõusu staatilistes tingimustes.

5. Materjali alternatiivne viide

Kui töötemperatuur on püsivalt kõrgem kui 120 kraadi küllastunud soolveega ja keeruliste pingetingimustega, saab anti-SCC jõudluse parandamiseks valida madala-pingega titaani või titaanisulami TA1. Fluori{5}}sisaldavad kandjad on titaanile täiesti sobimatud, olenemata stressitingimustest.

表格

Järeldus

TA2 titaanist kuumutustorudel puudub absoluutne vastupidavus pingekorrosioonipragunemisele kõrgel -temperatuuril kõrge-kloriidisisaldusega keskkonnas. Stressiallikate eemaldamine vormimis-, keevitus- ja paigalduslülidest on kõige põhilisem ennetusmeetod, mis võib titaani pika-eluea eelise täielikult ära kasutada korrosioonivastases{5}}kuumutamise stsenaariumides.