في خطوط التخليل التي تستخدم أحماض HNO₃-HF المختلطة عند 50 درجة، ما هو عدد المرات التي يجب فيها فحص أنابيب سخان التيتانيوم من الدرجة الثانية للتأكد من عدم وجود أي هجوم بين الحبيبات بعد 5000 ساعة تشغيل؟
ترك رسالة
تُستخدم محاليل حمض الهيدروفلوريك- المختلطة في خطوط تخليل الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك التيتانيوم لإزالة قشور الأكسيد والشوائب السطحية. تشتمل التركيبات النموذجية على 10-20% HNO3 و1-5% HF عند 40-60 درجة. غالبًا ما يتم استخدام التيتانيوم من الدرجة 2 في السخانات الغاطسة في هذه الخطوط لأنه يخلق طبقة سلبية في حمض النيتريك. لكن وجود حمض الهيدروفلوريك (HF) يغير بشكل أساسي آلية التآكل. يهاجم HF التيتانيوم عن طريق إذابة الفيلم السلبي في صورة سداسي فلورو تيتانات القابل للذوبان (TiF6 2- ) . يمكن أن يهاجم HF حدود الحبوب مما يسبب هجومًا بين الخلايا الحبيبية (IGA). على عكس التآكل المنتظم، يستمر IGA على طول حدود الحبوب مع تغير طفيف مرئي على السطح حتى يتم تقطيع الحبيبات وسقوطها. استنادًا إلى معدلات اختراق IGA المقاسة بعد 5000 ساعة من الخدمة في خطوط تخليل HNO3-HF المختلطة، تقترح الورقة فترات فحص لأنابيب سخان التيتانيوم من الدرجة الثانية.
آلية الهجوم على حدود الحبوب في HF-الذي يحتوي على أحماض
تتأكسد أحماض HNO3-HF المختلطة وعادة ما تعمل على تخميل التيتانيوم ولكن HF يشكل مركبًا مع أيونات التيتانيوم ويمنع تكوين الفيلم. تتغير آلية التآكل إلى الذوبان النشط. يزداد معدل الذوبان عند حدود الحبوب بسبب العوامل التالية: فصل الشوائب (الحديد، الكربون، الأكسجين) عند حدود الحبوب؛ زيادة طاقة الانفعال عند حدود الحبوب؛ والهجوم التفضيلي لتوجهات بلورية معينة.
بالنسبة للتيتانيوم من الدرجة الثانية (محتوى نقي تجاريًا ومنخفض من السبائك)، تكون مناطق حدود الحبوب أكثر تفاعلًا إلى حد ما من المناطق الداخلية للحبيبات. معدل ذوبان حدود الحبوب أعلى بـ 3-10 مرات من معدل التآكل العام عند 50 درجة وتركيزات HF أعلى من 0.5%. بعد التعرض لفترة طويلة، يمكن أن يحتوي الأنبوب الذي يبدو محفورًا قليلاً على السطح على أخاديد حدودية بعمق 50-100 ميكرومتر. عندما تصل هذه الأخاديد إلى عمق كاف (عادة 30-50٪ من سمك الجدار)، يمكن أن تتساقط الحبوب وتتشكل الحفر التي تثقب الأنبوب بسرعة.
معدلات اختراق HNO₃- HF IGA المختلطة
يتم الحصول على البيانات الكمية عن اختراق IGA من اختبار الغمر المتحكم فيه لعينات التيتانيوم من الدرجة الثانية (المصلب، حجم الحبوب 20-40 ميكرومتر) في تركيبات حمض التخليل عند 50 درجة. تم تقطيع العينات المكشوفة بشكل عرضي وتم قياس أقصى عمق لهجوم حدود الحبوب ميتالوغرافيا.
معدل التآكل العام هو 0.3-0.5 مم/سنة في 15% HNO₃ + 3% HF عند 50 درجة (متوسط حمام تخليل الفولاذ المقاوم للصدأ). يخترق IGA بمعدل 1.5-2.5 ملم كل عام - 5 أسرع مرات. بعد 5000 ساعة (حوالي 7 أشهر من التشغيل المستمر) يبلغ اختراق IGA المحسوب 0.9-1.4 ملم. بالنسبة لأنبوب الحائط القياسي مقاس 1.65 مم، ينطبق هذا على 55-85% من استهلاك الجدار بواسطة IGA، أي أن الأنبوب معرض لخطر كبير لتسرب الحبوب والانثقاب.
معدل التآكل المعتاد لـ 10% HNO3 + 1% HF (أقل عدوانية، يستخدم لتخليل سبائك التيتانيوم) هو 0.08-0.12 ملم/سنة. معدل اختراق IGA هو 0.3-0.5 ملم/سنة. يبلغ اختراق IGA 0.17-0.29 ملم بعد 5000 ساعة، أو حوالي 10-18% من جدار 1.65 ملم. إنه أمر مهم ولكنه ليس عاجلا".
معدل التآكل العام في 20% HNO₃ + 5% HF (التخليل عالي الإنتاجية-) هو 0.8-1.2 مم/سنة بينما معدل اختراق IGA هو 4-6 مم/سنة. سيتم ثقب أي سمك جدار ممكن بالكامل عن طريق اختراق IGA بمقدار 2.3-3.4 مم بعد 2000-3000 ساعة بعد 5000 ساعة.
إعداد الفاصل الزمني للتفتيش
يعتمد تكرار الفحص على اختراق IGA بنسبة 30% لسماكة الجدار، وعند هذه النقطة يكون خطر تسرب الحبوب مرتفعًا. بالنسبة لأنبوب الحائط 1.65 مم، 30% يساوي 0.5 مم عمق IGA.
استنادًا إلى معدلات اختراق IGA المذكورة أعلاه، فإن الوقت اللازم لعمق IGA بمقدار 0.5 مم هو:
لـ 15% HNO3 + 3% HF 0.5 مم/(1.5-2.5 مم/سنة)=0.2-0.33 سنة=1,750-2,900 ساعة. يوصى بالفحص بعد 2000 ساعة (حوالي. 3 شهر).
بالنسبة إلى 10% HNO₃ + 1% HF: 0.5 مم/(0.3-0.5 مم/سنة)=1.0-1.67 سنة=8,800-14,600 ساعة 8,000 ساعة (حوالي 11 شهرًا) مقبول للفحص
يبلغ اختراق IGA بالفعل 0.9-1.4 مم (جدار 55-85٪) لأنبوب عمل لمدة 5000 ساعة في حمام 15/3. أخرج الأنبوب من الخدمة على الفور، بغض النظر عن شكله من الخارج. بالنسبة للحمام 10/1، فإن 5000 ساعة هي 0.17-0.29 ملم IGA. عند هذه النقطة يجب إجراء الفحص لقياس الاختراق الفعلي والتنبؤ بالعمر المتبقي.
فترات فحص مصفوفة التطبيق
تكوين أحماض التخليل معدل درجة حرارة الاختراق (مم / سنة) من الدرجة 2 IGAالوقت إلى 30٪ اختراق الجدار (أنبوب 1.65 مم) الفحص الأول طريقة الفحص الموصى بها
10% HNO3 + 1% HF 50 درجة 0.3-0.5 8,800-14,600 ساعة 5,000-6,000 ساعة قياس الجدار بالموجات فوق الصوتية + النسخ الميتالوغرافي
10% HNO3 + 2% HF 50 درجة 0.8-1.2 3,700-5,500 ساعة 3,000-4,000 ساعة بالموجات فوق الصوتية + تيار إيدي 15% HNO3 + 3% HF 50 درجة 1.5-2.5 1,750-2,900 ساعة 2,000 ساعة هندسة IGA بالموجات فوق الصوتية إزالة وجزء غير موثوق بها
20% HNO₃ + 5% HF 50 درجة 4.0-6.0 700-1,100 ساعة 500 ساعة لا ينصح به للصف الثاني؛ استخدم الصف 7 أو Hastelloy
أي تركيبة عند 60 درجة (مقابل 50 درجة) معدل 60 درجة 2-3x عند 50 درجة تقليل الفاصل الزمني 2-3 مرات ضبط حسب الحاجة كما هو مذكور أعلاه طرق فحص الكشف IGA
لا يؤدي الاعتداء على حدود الحبوب إلى فقدان سلس ومتوازي للجدار، وبالتالي فإن قياس سمك الموجات فوق الصوتية التقليدي عادة ما يكون غير مناسب لـ IGA. قد تنعكس إشارة الموجات فوق الصوتية من أعمق أخاديد حدود الحبوب، ولكن لا يزال من الممكن ربط الحبوب الوسيطة. قد تحدث قراءة سُمك تبلغ 1.2 مم (إشارة إلى الأخدود الأعمق) مع الحبيبات التي ستنفصل عند الجدار المتبقي الفعلي بمقدار 0.8 مم.
تتضمن الطرق الأكثر موثوقية ما يلي:
النسخ المتماثل للمعادن: يتم تكرار جزء من سطح الأنبوب المصقول والمحفور على خلات السليلوز ويمكن فحص هجوم حدود الحبوب تحت المجهر دون قطع الأنبوب. يمكن للنسخ المتماثلة اكتشاف أعماق IGA التي تبلغ 20-30 ميكرومتر وأقل عمقًا.
اختبار التيار الدوامي تعتبر التيارات الدوامية عالية التردد (100-500 كيلو هرتز) حساسة لانقطاعات حدود الحبوب ويمكن استخدامها لرسم خريطة لشدة IGA على أسطح الأنابيب.
التقسيم والقياس المباشر بالنسبة للتطبيقات الأساسية، تتم إزالة السخان عند الفواصل الزمنية اللازمة ويتم قطع المقاطع العرضية في مواقع متعددة (المقاطع المستقيمة والانحناءات واللحامات) ويتم قياس عمق IGA تحت مخطط المعادن. وهذا يوفر بيانات نهائية للتنبؤ بالحياة المتبقية.
يلزم فحص أنابيب تسخين التيتانيوم من الدرجة 2 لخطوط التخليل بخليط 15% HNO3 + 3% HF عند 50 درجة بعد 2000 ساعة (حوالي 3 أشهر من التشغيل المستمر). عادةً، بعد 5000 ساعة، سيكون اختراق IGA بنسبة 55-85% من جدار 1.65 مم ويجب استبدال الأنبوب. بالنسبة لتركيبات HF الأقل عدوانية بنسبة 10% HNO3 + 1%، يكون الفحص بعد 5000 ساعة أمرًا معقولاً. وينبغي استخدام النسخ المتماثل لعلم المعادن لتحديد عمق IGA. يجب أن يتم الاستبدال عندما يتجاوز عمق IGA 0.5 مم. لا يُنصح باستخدام التيتانيوم من الدرجة 2 في التركيبات الحمضية حيث يكون HF> 3٪ أو درجات الحرارة> 50 درجة. ينبغي توفير الدرجة 7 (مقاومة IGA أقوى بمقدار 2-3 مرات) أو Hastelloy C-276. اطلب أنابيب ملدنة ذات حجم حبيبي ناعم (ASTM 7-8، 20-25 ميكرومتر) عند الشراء لأنها تحتوي على معدلات IGA أقل من المواد الخشنة الحبيبات.
