Stresno korozijsko razpokanje (SCC) titanovih grelnih cevi se nanaša na krhke prodorne razpoke, ki nastanejo pod kombiniranim delovanjem natezne preostale napetosti, zunanje napetosti pri sestavljanju in specifičnega korozivnega medija. Hladno upogibanje, varjenje in prisilna montaža pustijo natezno napetost znotraj telesa cevi. Ko je izpostavljen-sredstvu, ki vsebuje fluorid, brezvodnemu metanolu, koncentrirani raztopini klorida ali visoko{3}}temperaturnemu slanemu okolju, pasivni film titanovega dioksida lokalno poči pod natezno napetostjo. Korozivni medij vdre v matriko vzdolž konic razpok, kar povzroči hitro širjenje razpok brez očitnega enakomernega tanjšanja sten, kar sčasoma povzroči nenadno zlom in puščanje. Ta okvara je zelo prikrita in nenadna ter predstavlja velika varnostna tveganja za-tlačno nosilno grelno opremo iz titana.
1. Skupni začetni mehanizem napetosti in korozije
Titan se za odpornost proti koroziji opira na kompaktni pasivni film TiO₂. Natezna napetost povzroči zdrs plastike na površini materiala in raztrga neprekinjen zaščitni oksidni film na mikro-območjih. Fluoridni ioni in druge jedke komponente razjedajo izpostavljeno titanovo podlago in tvorijo drobne korozijske jamice. Napetost se koncentrira na dnu jam in nenehno lomi na novo regeneriran pasivni film, tako da konice razpok ostanejo v aktivnem raztopljenem stanju. Razpoke se širijo vzdolž transgranularnih ali intergranularnih poti pod sinergijo mehanske napetosti in elektrokemične korozije. Tudi napetost, ki je daleč pod mejo tečenja materiala, lahko povzroči-skoznje razpoke v steni po dolgotrajnem-cikličnem delovanju, kar se razlikuje od enkratnega mehanskega utrujanja razpok brez sodelovanja korozivnega medija.
2. Tipični položaji, nagnjeni k razpokanju zaradi napetostne korozije
Varjeni šivi in toplotno-območja z natezno zaostalo napetostjo pri varjenju;
Hladno oblikovani upognjeni deli cevi, ki zadržijo veliko preostalo natezno napetost;
Območja pritrjevanja prirobnice s čezmerno silo pred-zategovanja vijakov, ki povzroča zunanjo natezno obremenitev;
Območja nihanja ravni tekočine, kjer raztopina izhlapeva in se koncentrirajo in obarjajo fluorove/kloridne soli;
Togo pritrjeni segmenti cevi, ki se ne morejo prostega toplotnega raztezanja in krčenja pri temperaturnih spremembah.
3. Ključni dejavniki, ki pospešujejo poškodbe SCC
Visoka koncentracija fluoridnih ionov in povišana temperatura medija močno povečata korozijsko agresivnost;
Nerazbremenjena zaostala napetost zaradi upogibnih, varilnih in obdelovalnih postopkov;
Pre-zategnjeni pritrdilni elementi in toge podporne omejitve, ki ustvarjajo dodatno natezno obremenitev;
Lokalno izhlapevanje vodi do kristalizacije soli in obogatitve ionov na notranjih in zunanjih stenah cevi;
Površinske praske in vdolbine, ki služijo kot izvori razpok, ki uničijo celovitost pasivnega filma.
4. Tehnični ukrepi celovitega-preventivnega nadzora
① Izvedite žarjenje za razbremenitev-oblikovanja
Po upogibanju in varjenju izvedite obdelavo za lajšanje napetosti za ohranjanje toplote, da odpravite preostalo notranjo natezno napetost.
② Standardizirajte postopke namestitve in pritrjevanja cevovoda
Za nadzor navora zategovanja vijakov uporabite momentne ključe; uporabite drsne podpore, da rezervirate dodatek za premik toplotnega raztezanja.
③ Očistite krožni medij in izvajajte redno čiščenje s splakovanjem
Namestite filtrirne naprave za zmanjšanje vsebnosti fluoridnih in kloridnih ionov ter redno odstranjujte kristalno usedlino.
④ Optimizirajte izbiro materiala za težke korozivne delovne pogoje
Uporabite titanovo zlitino, ki-vsebuje paladij, z odlično zmogljivostjo proti-SCC za okolja z visoko-fluoridom-temperaturo.
⑤ Polirajte površinske napake in okrepite pasivacijo anodne oksidacije
Brusite brazde in praske; izvajajo anodno oksidacijo, da zgostijo pasivni film in izboljšajo strukturno stabilnost.
5. Primerjalna tabela preventivnih učinkov
表格
| Način obdelave in delovanja | Raven tveganja SCC | Predlog za aplikacijo |
|---|---|---|
| Hladno oblikovanje brez razbremenitve napetosti + medij z visoko vsebnostjo fluora | Izjemno visoko tveganje nenadnega krhkega zloma | Izvedite toplotno obdelavo za lajšanje napetosti ali nadgradite zlitinski material |
| Zdravljenje za lajšanje stresa + standardizirana namestitev + srednje čiščenje | Učinkovito zavira nastanek in širjenje razpok zaradi napetostne korozije | Standardna specifikacija proizvodnje in vzdrževanja delovanja |
| Pasivacija z anodno oksidacijo + fleksibilna podporna struktura | Minimalna nagnjenost k pokanju v težkih delovnih pogojih | Prednostna shema za visoko{0}}tvegane korozivne ogrevalne cevovodne sisteme |
Zaključek
Stresno korozijsko razpokanje titanovih grelnih cevi skupaj povzročita natezna napetost, ki zlomi pasivni film, in selektivno elektrokemično raztapljanje na konicah razpok. Glavne strategije preprečevanja vključujejo odpravo notranjih in zunanjih virov natezne napetosti, blokiranje lokalnega obogatitve korozivnih ionov, odstranjevanje virov razpok površinskih napak in izboljšanje proti-korozijske stabilnosti površinske zaščitne plasti. Strog nadzor nad tehnologijo obdelave, -gradnja na kraju samem in vsakodnevno vzdrževanje lahko bistveno preprečijo nenadne nesreče zaradi puščanja zaradi napetostne korozije titanovih grelnih cevi.
