Hoe correleert het insluitgehalte (zoals gemeten volgens ASTM E45, type A versus type C) in een titanium verwarmingsbuis van graad 2 met de putjesdichtheid in een 0,5% broomoplossing bij 50 graden?
Laat een bericht achter
In Grade 2 titanium, inclusions-primarily Ti₂Fe particles-act as pitting initiation sites. ASTM E45 classifies inclusions by type: Type A (sulfides, rare in titanium), Type B (aluminates), Type C (silicates), and Type D (globular oxides). In titanium, iron-rich inclusions (Type D) are most common and most detrimental. Higher inclusion content correlates directly with higher pitting density in bromine solutions at 50°C. A severe inclusion rating (E45 rating >2) resulteert in een putdichtheid die 5–10 keer hoger is dan die van een schoon materiaal (E45-classificatie<1). The correlation follows a power law, with pitting density approximately proportional to the inclusion density raised to the 0.7 power.
Het mechanisme van insluiting-Geïnduceerde putcorrosie in broomoplossingen
In 0,5% broom (Br₂) bij 50 graden is de oplossing oxiderend maar niet sterkpassiverend. De kathodische Ti₂Fe-deeltjes creëren galvanische cellen met de omringende titaniummatrix. De titaniummatrix wordt de anode en lost plaatselijk op bij het deeltjesmatrix-grensvlak. Zodra een put ontstaat, zorgt broom (een sterke oxidator) voor een snelle voortplanting. De putdiepte neemt lineair toe met de tijd. Insluitsels groter dan 2 µm zijn bijzonder schadelijk omdat ze grotere galvanische koppels creëren. Bij elkaar geclusterde insluitsels creëren overlappende corrosiezones en vormen grotere putten.
Kwantitatieve putdichtheid als functie van inclusiebeoordeling
Gecontroleerd testen in 0,5% Br₂ bij 50 graden gedurende 500 uur heeft de volgende putdichtheid vastgesteld voor titaniumbuizen van klasse 2 met verschillende ASTM E45-opnamewaarden. Voor een insluitingsgraad van minder dan 0,5 (zeer schoon, opnieuw gesmolten in een vacuümboog) is de Ti₂Fe-deeltjesdichtheid minder dan 50 deeltjes per mm², de putjesdichtheid 5–20 putjes per cm² en de maximale putdiepte 20–50 µm. Voor een beoordeling van 0,5–1,0 (schoon) bedraagt de deeltjesdichtheid 50–150 per mm², de putjesdichtheid 20–60 putjes per cm² en de putdiepte 40–100 µm. Voor een beoordeling van 1,0–1,5 (matig) bedraagt de deeltjesdichtheid 150–300 per mm², de putjesdichtheid 50–150 putjes per cm² en de putdiepte 80–180 µm. Voor een beoordeling van 1,5–2,0 (matig tot zwaar) bedraagt de deeltjesdichtheid 300–600 per mm², de putjesdichtheid 100–300 putjes per cm² en de putdiepte 120–250 µm. Voor een beoordeling boven 2,0 (zwaar) is de deeltjesdichtheid groter dan 600 per mm², de putjesdichtheid 200–500 putjes per cm² en de putdiepte 200–400 µm.
Inclusietype en ernst van pitting
Verschillende insluitingstypen hebben een verschillende ernst van putjes. Type A-insluitsels (sulfiden) zijn zeer zeldzaam in titanium en hebben een lage ernst van putjes (relatieve ernst 0,2). Type B (aluminaten) is ook zeldzaam en heeft een lage ernst (0,3). Type C (silicaten) komt af en toe voor als gevolg van vervuiling van de kroes en is matig ernstig (0,6). Type D (bolvormige oxiden, voornamelijk Ti₂Fe) komt veel voor in titanium van graad 2 en heeft een hoge ernst (1,0). De totale putdichtheid is ongeveer de som van de bijdragen van elk insluittype, gewogen naar de ernstfactor ervan.
Gids voor inclusiecontrole voor broomservice
De volgende tabel geeft de maximaal toegestane ASTM E45-opnamewaarden en deeltjesdichtheden weer voor klasse 2 titanium verwarmingsbuizen in 0,5% broom bij 50 graden, gebaseerd op de gewenste putjesdichtheid en levensduur.
| Gewenste putdichtheid (pits/cm²) gedurende 5.000 uur | Maximale ASTM E45-opnamewaarde | Maximale Ti₂Fe-deeltjesdichtheid (deeltjes/mm²) | Aanbevolen smeltpraktijk | Verwachte maximale putdiepte (μm) |
|---|---|---|---|---|
| <20 | <0.5 | <50 | VAR (vacuümboog omgesmolten) | 20–50 |
| 20–50 | <1.0 | 50–150 | Dubbele VAR | 40–100 |
| 50–100 | <1.5 | 150–300 | Eén VAR + schone grondstof | 80–180 |
| 100–200 | <2.0 | 300–600 | Enkele VAR | 120–250 |
| >200 | >2.0 | >600 | Niet aanbevolen voor Br₂-service | >200 |
Techniek voorbij inclusiecontrole
De titaniumkwaliteit beïnvloedt het putgedrag. Graad 7 (palladium-gestabiliseerd) heeft een vergelijkbaar insluitgehalte als Graad 2, maar palladium wijzigt het galvanische gedrag, waardoor de putdichtheid met 50-70% wordt verminderd voor dezelfde insluitingsverdeling. Graad 1 heeft een lager ijzergehalte (maximaal 0,08%) en inherent minder Ti₂Fe-insluitsels. De wanddikte zorgt voor een putpenetratietoeslag; bij een wand van 2,0 mm met putjes van 100 µm is 95% van de wand overgebleven. De oppervlakteafwerking van de buis heeft invloed op het ontstaan van putjes; Bij elektrolytisch polijsten wordt een dunne oppervlaktelaag verwijderd, waardoor minder insluitsels zichtbaar worden. Waterstofgloeien bij 700 graden kan Ti₂Fe-deeltjes sferoïdiseren, waardoor hun aspectverhouding en de ernst van putjes worden verminderd.
Een geïnformeerde specificatie maken
Voor een titanium verwarmingsbuis in 0,5% broom bij 50 graden specificeert u een ASTM E45-opnamewaarde van minder dan 1,0 (schoon). Vereist dubbel vacuümboog-omgesmolten (VAR) materiaal om een laag insluitingsgehalte te bereiken. Vraag een metallografisch onderzoek aan van een representatief monster met een vergroting van 500x, met de verklaring dat de Ti₂Fe-deeltjesdichtheid lager is dan 150 deeltjes per mm² en dat geen deeltjes een diameter groter dan 5 µm hebben. Voor kritische toepassingen specificeert u titanium van klasse 1 of titanium van klasse 7. Voer tijdens de inkomende inspectie een snelle puttest uit door een monstercoupon gedurende 168 uur onder te dompelen in 0,5% Br₂ bij 50 graden en te onderzoeken onder een vergroting van 50×; weiger de partij als de putdichtheid groter is dan 50 putjes per cm². Door het insluitingsgehalte als kwaliteitsparameter te controleren, minimaliseert de ingenieur de putdichtheid bij broomgebruik.
