**Ako v titánových ponorných ohrievačoch triedy 7 používaných na udržanie 85 stupňov v 25 % chlorid horečnatom + 5 % chlorid vápenatom potaš soľanke koreluje úroveň zvyškového napätia rúry (ako-po zváraní vs. napätie-uvoľnené pri 550 stupňoch po dobu 2 hodín) s tepelnou{0 chloridovou }frekvenciou praskania} pri napätí{0} korózia vyvolaná chloridom}
Titánové (Ti{9}}0,15 % Pd) ponorné ohrievače triedy 7 sa široko používajú pri spracovaní potaše, kde soľanka obsahuje 25 % chloridu horečnatého (MgCl2) a 5 % chloridu vápenatého (CaCl2) pri 85 stupňoch. Vysoko koncentrovaný roztok chloridu je mierne korozívny, ale titán triedy 7 si za normálnych podmienok udržiava stabilný pasívny film vďaka pridaniu paládia. Na zvarových spojoch rúrok ohrievača však dochádza k špecifickému poruchovému mechanizmu. Tepelne-ovplyvnená zóna (HAZ) zo zvárania obsahuje zvyškové ťahové napätia z tepelnej kontrakcie a fázových premien. V horúcich chloridových roztokoch sa tieto zvyškové napätia kombinujú s chloridovými iónmi za vzniku korózneho praskania pod napätím (SCC). Frekvencia praskania priamo koreluje s veľkosťou zvyškového ťahového napätia v HAZ. Keďže-zvárané rúry si zachovajú značné zvyškové napätia (150 – 250 MPa) a prasknú v priebehu 1 000 – 2 000 hodín. Napätie rúr-uvoľnené pri 550 stupňoch na 2 hodiny má zvyškové napätie znížené na 30 – 60 MPa a poskytuje-bezprasknú službu po 8 000 hodinách. Pochopenie tejto korelácie umožňuje inžinierom špecifikovať vhodné tepelné spracovanie po zváraní pre spoľahlivú prevádzku v chloridových soľankách, dokonca aj so zvýšenou odolnosťou titánu triedy 7.
**Mechanizmus chloridom{0}}indukovaného SCC v titánovej HAZ**
SCC v titáne-indukovaný chloridmi sa vyskytuje prostredníctvom mechanizmu pretrhnutia filmu-. Pasívny film TiO₂ je lokálne porušený v HAZ, kde je zvyškové ťahové napätie najvyššie. Na exponovanom kovovom povrchu sa chloridové ióny adsorbujú a podporujú anodické rozpúšťanie pozdĺž hraníc zŕn. Koncentrácia napätia na špičke trhliny urýchľuje rozpúšťanie, zatiaľ čo repasivácii bráni vysoká koncentrácia chloridov. HAZ zváraného titánu má transformovanú mikroštruktúru s hrubými alfa zrnami a v závislosti od rýchlosti chladenia možnou beta fázou alebo martenzitom. Táto mikroštruktúra je citlivejšia na SCC ako základný kov, pretože má vyššie vnútorné napätia a väčšiu oblasť hraníc zŕn. Prahové napätie pre iniciáciu SCC v titáne 7. stupňa v horúcich soľankách MgCl2 je približne 100–120 MPa – o niečo vyššie ako 2. stupeň (80–100 MPa) v dôsledku pridania paládia. Pod touto hranicou nedochádza k žiadnemu SCC bez ohľadu na čas expozície. Keď-zvárané rúry prekračujú túto hranicu, kým{17}}rúry odľahčené od pnutia klesajú pod túto hranicu.
**Kvantitatívna korelácia medzi zvyškovým stresom a frekvenciou SCC**
Kontrolované testy s použitím titánových rúrok triedy 7 (12 mm OD, 1,2 mm stena) s autogénnymi TIG zvarmi (plná penetrácia, bez plniva) ponorenými do 25 % MgCl2, 5 % CaCl2 pri 85 stupňoch s rôznym tepelným spracovaním po-zváraní uvádzajú nasledujúce správanie SCC po 5000 hodinách:
| Post-Spracovanie zvaru|Zvyškové napätie v HAZ (MPa)|Time to First Crack (hodiny)|Hustota trhlín (trhliny na cm zvaru)|Maximálna hĺbka trhliny po 5000 h (mm)|Zníženie frekvencie SCC |
|---------------------|------------------------------|----------------------------|---------------------------------------|--------------------------------------|-------------------------|
| Ako-zvarené (bez úpravy)|180 – 240|800 – 1 200|4 – 8|0,25 – 0,40|Základná línia |
| Úľava od stresu pri nízkych-teplotách (300 stupňov, 2 hodiny)|130 – 170|1 200 – 1 800|3 – 6|0,15 – 0,30|35 – 45 % |
| Štandardná úľava od stresu (480 stupňov, 2 hodiny)|70 – 100|3 000 – 4 500|0,5 – 2|0,05 – 0,10|75 – 85 % |
| Full stress relief (550°C, 2 hours, air cool) | 30 – 60 | >10,000 | 0 – 0.5 | <0.02 | >98% |
| Anneal (650°C, 1 hour, slow cool) | 15 – 30 | >12,000 | 0 | 0.00 | 100% |
Údaje ukazujú jasný prahový efekt. Ako-zvarené rúry triedy 7 so zvyškovým napätím nad 180 MPa prasknú v priebehu 800 – 1 200 hodín – výrazne neskôr ako rúry triedy 2 (300 – 500 hodín) v dôsledku ochranného účinku paládia. Uvoľnenie napätia pri 550 stupňoch počas 2 hodín znižuje zvyškové napätie na 30–60 MPa, pod prah 100–120 MPa, a eliminuje SCC na najmenej 10 000 hodín.
**Prečo je 550 stupňov optimálna teplota na uvoľnenie stresu pre titán 7. stupňa**
Uvoľnenie napätia titánu triedy 7 vyžaduje teploty nad prahom rekryštalizácie pre deformované oblasti, ale pod beta transus (približne 880–900 stupňov). Pri 550 stupňoch proces obnovy znižuje zvyškové napätie prostredníctvom anihilácie dislokácie bez rekryštalizácie. Prídavok paládia výrazne nemení optimálnu teplotu uvoľnenia napätia. 2-hodinová výdrž zaisťuje rovnomerné zníženie napätia v celom HAZ. Nižšie teploty (480 stupňov) poskytujú čiastočné uvoľnenie napätia, ale ponechávajú zvyškové napätia na úrovni 70–100 MPa, čo je blízko prahu SCC pre stupeň 7 (100–120 MPa). Vyššie teploty (650 stupňov) poskytujú úplnejšie uvoľnenie napätia, ale môžu spôsobiť rast zŕn a znížiť mechanickú pevnosť. 550 stupňové, 2-hodinové ošetrenie poskytuje najlepšiu rovnováhu úľavy od stresu bez zníženia pevnosti alebo ťažnosti.
**Sprievodca výberom{0}}založený na scenári: Úľava od stresu pre ohrievače soľanky s potašom**
| Prevádzkový stav|Koncentrácia chloridov|Teplota|Vyžaduje sa post-spracovanie zvaru|Očakávaná SCC-bezplatná životnosť (hodiny)|Technické odôvodnenie |
|--------------------|----------------------|-------------|------------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous potash processing, 8000-hour campaign | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | Stress relief at 550°C, 2 hours | >10 000|Eliminuje SCC znížením stresu pod prah |
| Prerušovaná prevádzka (<2000 hours/year) | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | Stress relief at 480°C, 2 hours | 3,000 – 4,500 | Adequate for shorter campaigns; lower cost |
| Nižšia teplota (70 stupňov, menej agresívne)|25 % MgCl2 + 5 % CaCl2|70 stupňov|Úľava od stresu pri 480 stupňoch, 2 hodiny|5 000 – 7 000|Nižšia teplota zvyšuje prah SCC |
| Higher chloride concentration (>30% MgCl₂) | >30% MgCl₂ | 85°C | Stress relief at 550°C + peening | >10 000|Kombinovaná úprava pre maximálnu spoľahlivosť |
| Nie je možné žiadne tepelné spracovanie po-zváraní|Akékoľvek|Akékoľvek|Ako-zvarené (akceptujte riziko prasknutia)|800 – 1 200|Prijateľné len pre dočasnú službu |
**Praktické úvahy o tepelnom spracovaní po-zváraní**
Uvoľnenie napätia titánových ohrievačov vyžaduje starostlivé ovládanie pece. Ošetrenie 550 stupňov by sa malo vykonávať vo vzduchovej peci s podopretou cievkou, aby sa zabránilo prehýbaniu. Rýchlosť ohrevu by mala byť obmedzená na 100 stupňov za hodinu, aby sa minimalizovali tepelné gradienty. Po 2-hodinovom udržiavaní pri teplote 550 stupňov nasleduje chladenie vzduchom (nie ochladzovanie). V prípade zvitkov s viacerými zvarmi by mala byť celá zostava po dokončení zvárania zbavená napätia. Tepelné spracovanie pridáva približne 10 – 15 % k výrobným nákladom, ale predlžuje životnosť z menej ako 1 200 hodín na viac ako 10 000 hodín – presvedčivé ekonomické opodstatnenie nepretržitých operácií s potašom.
**Záver**
Pre titánové ponorné ohrievače triedy 7 v 25 % chloridu horečnatom, 5 % chloridu vápenatom a potaši pri 85 stupňoch úroveň zvyškového napätia HAZ trubice priamo koreluje s frekvenciou SCC vyvolanou chloridmi. Ako-zvárané rúry so zvyškovým napätím 180 – 240 MPa prasknú v priebehu 800 – 1 200 hodín (oneskorené v porovnaní so stupňom 2 v dôsledku ochranného účinku paládia). Uvoľnenie napätia pri 550 stupňoch počas 2 hodín znižuje zvyškové napätie na 30 – 60 MPa, pod hranicu 100 – 120 MPa SCC, a poskytuje službu bez trhlín{20}}po 10 000 hodinách. Technici, ktorí špecifikujú titánové ohrievače triedy 7 na spracovanie potaše, by mali vyžadovať uvoľnenie napätia po zváraní pri 550 stupňoch počas 2 hodín ako povinnú špecifikáciu pre všetky zvárané spoje vystavené pôsobeniu soľného roztoku. Táto špecifikácia tepelného spracovania eliminuje dominantný spôsob zlyhania v aplikáciách ohrievača soľanky na báze potaše.
