In che modo il tempo di decapaggio post-saldatura (5 minuti contro. 20 minuti in HNO₃/HF) per un tubo riscaldatore in titanio modifica la profondità di rimozione dell'Alfa-involucro e la successiva resistenza alla corrosione interstiziale nell'acido citrico al 10%?
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Lo strato alfa-case delle saldature in titanio arricchite con ossigeno può essere rimosso mediante decapaggio post-saldatura in una miscela di acido nitrico e fluoridrico (20% HNO3 + 3 % HF). Un rapido pickle di 5 minuti rimuove 10-20 mu m di materiale, lasciando intatta una parte del caso alfa-. Il decapaggio più lungo di 20 minuti rimuove 40–80 µm, rimuovendo completamente il caso alfa-. La resistenza alla corrosione interstiziale viene migliorata mediante l'eliminazione del caso alfa-in acido citrico al 10% a 80°C. Il tempo di inizio fessura dei tubi completamente decapati (20 minuti) è 5 volte maggiore rispetto ai tubi leggermente decapati (5 minuti). L'alloggiamento alfa è fragile e anodico rispetto al metallo di base e costituisce un sito privilegiato per l'assalto alle fessure.
Il meccanismo di rimozione del caso Alpha-e il miglioramento della corrosione interstiziale
Durante la saldatura, l'ossigeno si diffonde nella superficie del titanio e forma uno strato alfa-case che è più duro e fragile del metallo di base. Questo strato ha proprietà elettrochimiche diverse ed è più incline alla corrosione interstiziale. Il caso alfa- viene rimosso uniformemente mediante decapaggio in HNO3/HF. La rimozione completa riporta la superficie alla composizione del metallo base e rimuove i siti di attacco favoriti. I sottosquadri di saldatura e le passate di fondo dove l'accesso è limitato verranno rimossi con tempi di decapaggio più lunghi.
Rimozione quantitativa della custodia Alpha-e resistenza alla fessura rispetto al tempo di decapaggio
Test controllati su saldature di titanio di grado 2 decapate in HNO al 20%3 + 3% HF a 50 gradi seguite da immersione in acido citrico al 10% a 80 gradi, hanno dimostrato che a 0 minuti di decapaggio (come-saldato) profondità di rimozione alpha-case (μm)=0, alpha{10}}case residuo (μm)=50–150, tempo di inizio fessura (h)=100–200. La profondità di rimozione con decapaggio di 5 minuti è 10-20 μm, il caso alfa-residuo è 30-130 μm e il tempo di inizio è 200-500 ore. Profondità di rimozione 20-40 µm 10 minuti Involucro alfa residuo 10-110 µm 400-1.000 ore Tempo di inizio 20-40 µm 10 minuti Dopo 15 minuti di attacco, la profondità di rimozione è di 30–60 µm, l'involucro alfa residuo è 0–90 µm e il tempo di inizio è 600–1500 ore. Dopo 20 minuti la profondità di rimozione è di 40-80 micrometri, il caso alfa residuo è di 0-50 micrometri e il tempo di inizio è di 800-2000 ore. A 30 minuti, la profondità di eliminazione è 60–120 µm, il caso alfa rimanente è 0 µm e il tempo di inizio è 1.000–2.500 ore.
Influenza della concentrazione di acido citrico e della temperatura sui benefici del decapaggio
Più lungo è il decapaggio, maggiore è il beneficio, che aumenta con il contenuto e la temperatura di acido citrico. Decapaggio 5 minuti 20 minuti 3× 5% acido citrico 80 gradi 5% acido citrico 80 gradi 3× estensione della vita interstiziale da 5 minuti di decapaggio a 20 minuti di decapaggio Al 10% di acido citrico e 80 gradi, l'estensione è di 4–5 volte. Estensione di 5-6× al 15% di acido citrico e 80 gradi Estensione 6-8x al 10% di acido citrico e 100 gradi . Quanto più aggressive sono le concentrazioni e le temperature dell'acido, tanto più importante diventa l'eliminazione del caso alfa.
Selezione di un tempo di decapaggio post-saldatura per il servizio con acido citrico
Tabella 3. Tempi di decapaggio post saldatura consigliati per riscaldatori in titanio di grado 2 in acido citrico al 10% a 80 gradi per ottenere la resistenza alla corrosione interstiziale richiesta
Desired Crevice Initiation Time (hours) Recommended Pickling Time (minutes) Expected Alpha-Case Removal Depth (µm) Metal Loss from Tube Surface (µm) Recommended for Service Life 200–500 5 10–20 10–20 Low (1–2 years) 400–1,000 10 20–40 20–40 Moderate (2–3 years) 800–2,000 20 40–80 40–80 High (3–5 years) 1,000–2,500 30 60–120 60–120 Maximum (>2,500 45 100-150 100-150 Decapaggio eccessivo, nessun vantaggio
Ingegneria oltre il controllo del tempo di decapaggio
La velocità di decapaggio dipende dal grado di titanio. Il Grado 7 effettua il decapaggio con la stessa rapidità del Grado 2. Lo spessore della parete dovrebbe essere sufficiente a consentire la perdita di metallo derivante dal decapaggio. Una parete di 1 . 5 mm con una rimozione di 60 µm lascerebbe 1 . 44 mm e questo è accettabile. La temperatura del bagno di decapaggio deve essere mantenuta a 50 gradi ± 5 gradi poiché il tasso di rimozione aumenta con la temperatura ma esiste il pericolo di un-decapaggio eccessivo. La concentrazione di HF dovrebbe essere gestita. Maggiore è l'HF, maggiore è il tasso di eliminazione ma maggiore è il rischio di assorbimento di idrogeno. Dopo il decapaggio il tubo deve essere ben risciacquato per eliminare i residui di acido. I test di microdurezza possono verificare la rimozione del caso alfa-; una durezza superficiale inferiore a 250 HV indica una rimozione completa.
Elaborare una specifica ben-informata
Specificare una durata di decapaggio post-saldatura di 20 minuti in 20% HNO3 + 3% HF a 50 gradi per la rimozione completa dell'alloggiamento alfa-per un tubo riscaldante in titanio saldato e progettato per acido citrico al 10% a 80 gradi. Per applicazioni meno impegnative (temperatura o concentrazione inferiore) possono essere sufficienti 10 minuti. Se si tratta di un servizio critico, diciamo 30 minuti. Testare la durezza della superficie per verificare la rimozione della custodia alfa-. Meno di 250 HV sono un buon indicatore di successo. Le provette che presentano una colorazione blu o grigia residua dopo il decapaggio devono essere scartate. L'ingegnere controlla il decapaggio post-saldatura a 20 minuti e rimuove lo strato alpha-case e migliora la resistenza alla corrosione interstiziale di un fattore 5 in servizio con acido citrico.
