טיטניום דרגה 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) משמש עבור צינורות חימום בסביבות המכילות כלוריד-בגלל ההתנגדות המשופרת שלו להתפרצות. כאשר הצינור מכופף לרדיוס הדוק של פי 3 מקוטר הצינור (3D), הרדיוס החיצוני עובר מתיחה פלסטית של 10-15%. עבודה קרה זו יוצרת מתח מתיחה שיורי, מגבירה את צפיפות הנקע ויכולה ליישר את גרגרי הפאזה האלפא-. פוטנציאל הפיטינג, שהוא הפוטנציאל האלקטרוכימי שבו מתחילים בורות יציבים, פוחת עם התגברות העבודה הקרה. חישול-הקלה ב-540 מעלות למשך 30 דקות משחזר חלק מהמתח, מפחית מתח שיורי ומאפשר קצת התגבשות מחדש. פוטנציאל הבור של צינור כפוף ומוריד מתח חוזר לטווח של 50-100 mV מהמצב הלא כפוף, בהשוואה לשקע של 150-250 mV עבור צינור כפוף ללא הפגת מתח.

המנגנון של התאוששות מתח שיורי ושיקום פוטנציאל בורות

במהלך כיפוף פלסטי, נקעים מתרבים ומצטברים בגבולות התבואה, ויוצרים אתרי-אנרגיה גבוהה המועדפים להתחלת בור. מתח שיורי מתיחה ברדיוס החיצוני מערער עוד יותר את הסרט הפסיבי. חישול-הקלה במתח ב-540 מעלות מאפשר טיפוס והשמדה של נקע, מפחית את צפיפות הנקע ב-60-80%. התהליך גם מפחית מתח מתיחה מ-150-250 MPa ל-30-60 MPa. מוליבדן וניקל בדרגה 12 מתחלקים מחדש במהלך החישול, מעשירים את פני השטח ומשפרים את יציבות הסרט הפסיבי. פוטנציאל הבור משוחזר מכיוון שמספר האתרים הפעילים להתחלת בור מצטמצם, והסרט הפסיבי הופך לאחיד יותר.

פוטנציאל פיטינג כמותי כפונקציה של כיפוף והפגת מתחים

בדיקה מבוקרת ב- 5% NaCl ב-90 מעלות קבעה פוטנציאל בור עבור צינורות טיטניום דרגה 12 בתנאים שונים. עבור צינור לא כפוף, מחושל (קו בסיס), פוטנציאל הפיתול הוא +0.45 ל-+0.60 V לעומת Ag/AgCl, ללא בור לאחר 1,000 שעות. עבור צינור כפוף לרדיוס תלת-ממדי במצב כ-כפוף ללא הפגת מתח, פוטנציאל הבור יורד ל-+0.20 ל-+0.35 V, והבור מתחיל בתוך 100-300 שעות, ומייצר עומק בור של 0.1-0.3 מ"מ לאחר 500 שעות. עבור צינור כפוף לרדיוס תלת-ממדי ומתח-מוקל ב-540 מעלות למשך 30 דקות, פוטנציאל הבור מתאושש ל-+0.35 ל-+0.50 V, פיתול מתחיל לאחר 500-1,500 שעות, ועומק הבור הם 0.05-0.015 מ"מ לאחר 0.05-0.015 מ"מ. עבור צינור כפוף לרדיוס 5D (עיקול עדין יותר) עם הפגת מתחים, פוטנציאל הבור הוא +0.40 עד +0.55 V, שהוא קרוב מאוד לקו הבסיס הלא כפוף. עבור צינור כפוף לרדיוס תלת-ממדי ומתח- מוקל ב-480 מעלות (טמפרטורה לא מספקת), פוטנציאל הבור הוא רק +0.25 עד +0.40 V, מה שמציג התאוששות חלקית.

השפעת רדיוס הכיפוף וטמפרטורת הפגת מתחים על פוטנציאל הפיטינג

ההתאוששות של פוטנציאל הגלילה תלויה הן ברדיוס העיקול והן בטמפרטורת הפגת המתח. עבור עיקול תלת-ממדי, שקע פוטנציאל הבור כ-כפוף הוא 150-250 mV מתחת לערך הבלתי מכופף. הפגת מתח ב-480 מעלות משחזרת 30-50 mV, ומשאירה שקע של 120-200 mV. הפגת מתחים ב-540 מעלות משחזרת 100-150 mV, ומשאירה שקע של 50-100 mV. הפגת מתח ב-600 מעלות משחזרת 150-200 mV, ומשאירה שקע של 20-50 mV, אך מסתכנת בהיווצרות-מקרי אלפא אם לא מבוצעת באווירה אינרטית. עבור עיקול 5D, הדיכאון -כפוף הוא רק 50-100 mV, והפגת מתח ב-540 מעלות מתאוששת במלואה לרמה הלא כפופה. עבור כיפוף דו-ממדי (הדוק יותר מתלת-ממד), השקע כ-כפוף הוא 200-350 mV, ואפילו הפגת מתח ב-540 מעלות משחזרת רק 80-120 mV, ומשאירה שקע משמעותי.

מדריך לבחירת רדיוס כיפוף והפגת מתחים לדרגה 12 בשירות כלוריד חם

הטבלה הבאה מספקת המלצות לכיפוף צינורות חימום טיטניום דרגה 12 לשירות ב-5% NaCl ב-90 מעלות, בהתבסס על רדיוס עיקול, טיפול בהפגת מתחים ועמידות הבור הרצויה.

טיפול הנדסי מעבר להפגת מתחים

דרגת הטיטניום משפיעה על פוטנציאל הפירוק הראשוני ועל ההתאוששות לאחר הפגת מתחים. לדרגה 7 יש פוטנציאל פיתול בסיסי ב-100-200 mV גבוה יותר מדרגה 12, כך שאפילו צינור תלת-ממדי כ-מכופף בדרגה 7 (+0.30 עד +0.45 V) עשוי להיות מקובל עבור יישומים רבים. עובי הדופן אינו משפיע על פוטנציאל הבור אלא משפיע על זמן התפשטות הבור; לקיר של 2.0 מ"מ עם עומק בור של 0.1 מ"מ נותרו 95% מהקיר. אווירת הפגת מתח היא קריטית; חישול באוויר ב-540 מעלות יוצר תחמוצת דקה שאינה פוגעת בעמידות בור, אך חישול בארגון או ואקום עדיף. לקצב הקירור לאחר הפגת מתחים אין השפעה משמעותית על פוטנציאל הגורות.

ביצוע מפרט מושכל

עבור צינור מחמם טיטניום דרגה 12 הדורש כיפוף תלת-ממדי לצורך שירות ב-5% NaCl ב-90 מעלות, ציין חישול -הקלה במתח ב-540 מעלות למשך 30 דקות באווירת ארגון לאחר כיפוף. לדרוש אימות של פוטנציאל בור על-ידי בדיקת קיטוב מחזורית על דגימה מהצינור הכפוף והמתוח-; פוטנציאל הפיתול צריך להיות בטווח של 100 mV מערך הבסיס הבלתי מכופף של +0.45 עד +0.60 V. עבור עיקולים הדוקים יותר מתלת-ממד, שקול להשתמש בטיטניום דרגה 7 או להגדיל את רדיוס העיקול ל-5D. אם הפגת מתחים אינה אפשרית, קבל חיי שירות קצרים יותר ובדוק את אזור העיקול מדי רבעון לאיתור גלים. במהלך הפעולה, עקוב אחר פוטנציאל המעגל הפתוח- של המחמם; ירידה מתחת ל-+0.20 V לעומת Ag/AgCl מצביעה על עלייה בסיכון להתפרצות. על ידי הפגת מתח-ב-540 מעלות לאחר כיפוף, המהנדס משחזר את פוטנציאל הפירוק של טיטניום דרגה 12 לטווח של 50-100 mV מהמצב הלא כפוף, ומבטיח ביצועים אמינים בשירות כלוריד חם.