كيف يرتبط توزيع حجم جسيمات Ti₂Fe بين المعادن في أنبوب سخان التيتانيوم من الدرجة الثانية بكثافة الحفر في محلول كبريتات الألومنيوم الساخن عند 80 درجة؟
ترك رسالة
In the Grade 2 titanium, iron is present as an impurity up to 0.20–0.30 wt% and forms intermetallic Ti2Fe particles. These particles are cathodic against the surrounding alpha-titanium matrix. In hot aluminum sulfate (Al2(SO4)3) solution at 80°C-commonly used in water treatment and paper manufacturing-the cathodic Ti2Fe particles form galvanic cells. These galvanic cells initiate pitting at the particle-matrix interface. The size distribution of these particles (number per unit area, average and maximum diameter) is closely correlated to the pitting density. greater pit densities are achieved by larger particles (>5 µm) and greater particle densities (>500 جسيم/مم²). تُظهر الجسيمات الأصغر < 2 ميكرومتر والكثافة الأقل < 200 جسيم / مم 2 قابلية تأليب أقل بكثير بحيث يمكن توقع عمر السخان.
آلية حدوث التنقر الناتج عن Ti2Fe- في كبريتات الألومنيوم
كثافة التيار الجلفاني لجسيم Ti2Fe عند حافة الجسيم هي 10-100 μA/cm2، وهو ما يكفي لإذابة مصفوفة التيتانيوم المجاورة. كبريتات الألومنيوم الساخنة عند 80 درجة تعطي طبقة سلبية مستقرة بشكل هامشي. بمجرد إنشاء الحفرة، يساعد التركيز العالي للكبريتات ودرجة الحرارة المرتفعة على توسيع الحفرة. كثافة الحفرة لها علاقة قانون الطاقة بكثافة الجسيمات: كثافة الحفرة ≈ 0.1 (كثافة الجسيمات)0.7. لذلك من المهم إدارة توزيع جزيئات Ti$_2$Fe عن طريق اختيار المادة المناسبة والمعالجة الحرارية بحيث يمكن التنبؤ بالتنقر وتقليله في خدمة كبريتات الألومنيوم. تؤدي الجزيئات الأكبر إلى زيادة الأزواج الجلفانية وتسريع بدء الحفرة.
الارتباط الكمي لكثافة الحفر والجسيمات
كشف فحص فحص المعادن واختبار التآكل بنسبة 10% Al 2(SO 4) 3 عند 80 درجة لمدة 500 ساعة عن الارتباطات التالية لأنابيب التيتانيوم من الدرجة الثانية. عينات ذات كثافة جسيمات Ti 2 Fe<100 particles per mm 2 and average particle size <2 µm show pitting densities of 5-20 pits per cm 2 with maximum pit depths of 20-50 µm. This is a good performance for 5 years or longer with 1.5 mm wall thickness. Particle density of 100 to 300 particles/mm2 and average size of 2 to 4 μm produces pitting density of 30 to 80 pits/cm2 and pit depths of 50 to 120 μm, which is marginal for 2 to 3 years of service. 300–600 particles per square millimeter with a size of 3–5 µm result in a pitting density of 100–250 pits per square centimeter and depths of 100–200 µm, which are considered a high pitting risk. But any density above 600 particles per square millimeter with particle sizes larger than 5 µm leads to a pitting density bigger than 300 pits per square centimeter and depths bigger than 200 µm, which is not acceptable for any long term service.
تأثير محتوى الحديد والمعالجة الحرارية على توزيع الجسيمات
يتم التحكم في توزيع جزيئات Ti2Fe من خلال تركيز الحديد وتاريخ المعالجة الحرارية. التيتانيوم من الدرجة الأولى، محلول صلب (700 درجة، مروي بالماء)، مع 0.05-0.08٪ بالوزن من الحديد، وله كثافة جسيمات أقل من 50 جسيمًا/مم2 وحجم جسيمات أقل من 1 ميكرومتر. الدرجة الثانية التي تحتوي على 0.12% من الحديد في حالة التلدين-في حالة التلدين (700 درجة، هواء بارد) تظهر كثافة تتراوح بين 80-150 جسيمًا لكل مم2 وحجم 1-2 ميكرومتر. الدرجة 2 النموذجية التي تحتوي على 0.20% بالوزن من الحديد في حالة التلدين في المطحنة-تبلغ كثافتها 200-400 جسيم/مم2 وحجمها 2-4 مم. يصل الحديد عالي الدرجة 2 (0.25٪ بالوزن) في الحالة المرسومة إلى كثافة تتراوح بين 400-700 جسيم / مم2 وحجم 3-6 ميكرومتر. التلدين بيتا (التبريد البطيء من فوق 900 درجة) على الرغم من انخفاض الكثافة يخلق مواقع تأليب كبيرة للجسيمات الخشنة 5-10 ميكرومتر.
خدمة كبريتات الألومنيوم التوزيع المناسب للجسيمات
يوضح الجدول التالي الحد الأقصى لمعلمات الجسيمات المسموح بها لـ Ti2Fe لأنابيب التيتانيوم من الدرجة الثانية في 10% كبريتات الألومنيوم عند 80 درجة لمدة الخدمة المطلوبة والحد الأقصى لعمق الحفرة المقبول.
عمر الخدمة المطلوب (سنوات) الحد الأقصى لعمق الحفرة (مم) أقصى كثافة جسيمات Ti2Fe (جسيمات / مم 2) الحد الأقصى لمتوسط حجم الجسيمات (ميكرومتر) توصية بالمعالجة الحرارية
5 0.15 <150 <2 Solution annealed (700°C, water quench)
5 0.30 150-250 2-3 مطحنة ملدنة (700 درجة مئوية، مبردة بالهواء)
3 0.30 250–400 3–4 مطحنة ملدنة + مخلل 2 0.50 400–600 4–5 كما هو -مرسوم (غير مستحسن)<1 >0.50 >600 >5 غير مناسب للهندسة من الدرجة الثانية التي تتجاوز التحكم في توزيع الجسيمات
يمكن اختيار درجة التيتانيوم لإزالة جزيئات Ti2Fe تمامًا. يُظهر المحلول - الحالة الصلبة التي تحتوي على محتوى حديد أقل من 0.08% بالوزن للصف 1 أقل كثافة تأليب. الدرجة 7 (البلاديوم-مستقر) تشبه الدرجة 2 في محتوى الحديد، ولكن يتم تغيير السلوك الجلفاني، مما يقلل من كثافة التنقر بنسبة 50-70% لنفس تشتت الجسيمات. في الدرجة 12، يوجد الموليبدينوم والنيكل مما ينتج معادن بينية متميزة أقل كاثودية من Ti 2 Fe. يسمح سمك الجدار بتسامح اختراق الحفرة . 2.0 مم مع حفر معتدلة (80 حفرة / سم ^ 2، عمق 100 ميكرومتر) ويمكن أن يستمر لمدة 5-8 سنوات، ويفشل سمك 1.2 مم في وقت سابق. يؤثر تشطيب السطح على بدء الحفرة. يزيل التلميع الكهربائي الطبقة السطحية الغنية بجزيئات Ti2Fe، مما يقلل من كثافة الجسيمات الفعالة.
مواصفات مستنيرة
بالنسبة لسخان التيتانيوم من الدرجة الثانية في محلول كبريتات الألومنيوم الساخن عند 80 درجة، حدد الحد الأقصى لتركيز الحديد بنسبة 0.15% بالوزن وحالة التلدين للمحلول - (700 درجة ± 10 درجة، إخماد بالماء). فحص المعادن لعينة نموذجية بتكبير 500×. شهادة بأن كثافة جسيمات Ti₂Fe أقل من 250 جسيمًا في المليمتر المربع وأنه لا يوجد جسيمات أكبر من 5 ميكرون في القطر. بالنسبة للتطبيقات الأساسية التي لا يُسمح فيها بالنقر، استخدم التيتانيوم من الدرجة الأولى أو التيتانيوم من الدرجة 7. التفتيش الوارد. اختبار التأليب السريع. قم بغمر كوبون العينة في 10% Al2(SO4)3 عند درجة 80 لمدة 168 ساعة وفحصها تحت تكبير 50×. ارفض الدفعة إذا تجاوزت كثافة الحفرة 50 حفرة لكل سنتيمتر مربع. يتحكم المهندس في توزيع حجم الجسيمات لـ Ti 2 Fe كمعلمة جودة لتقليل كثافة الحفر ولضمان عمر السخان المتوقع في استخدام كبريتات الألومنيوم الساخنة.
