2 bar の圧力下で 50% 水酸化ナトリウム溶液中で 140 度を維持するために使用されるチタン シース ヒーターの場合、苛性亀裂を 5 年間防止できるチューブ壁の最大許容引張応力 (MPa) はいくらですか?

グレード 2 チタンの苛性亀裂 (応力腐食亀裂) は、2 bar の圧力下、140 度で 50% 水酸化ナトリウムによって引き起こされます。. 5 年、亀裂を防ぐための最大許容引張応力は 50 MPa です。これは、苛性亀裂の閾値応力拡大係数に基づいています。内圧によって生じるフープ応力は σ=P × D / 2 t です。壁厚 1.5 mm の外径 25 mm のチューブの場合、フープ応力は 2 bar で限界をはるかに下回る 1.7 MPa です。ただし、曲げや溶接による残留荷重は大幅に高くなる可能性があります。

Tiの苛性割れのメカニズム

チタンは高温の濃NaOHと反応してチタン酸ナトリウムの層を形成します。引張張力下では、この層の欠陥から亀裂が始まります。亀裂は粒界的に成長します。破壊の閾値応力は、温度と濃度が増加するにつれて低下します。

定量的閾値ストレスとその温度依存性

温度（度） NaOH濃度(%) 5 年寿命の応力閾値 (MPa) 120 50 100 130 50 75 140 50 50 150 50 30
ストレス管理ハンドブック

応力源 通常応力 (MPa) 許容可能か?緩和
内部圧力 (2 bar、25x1.5 mm) 1.7 はい いいえ
曲げ残り (5D 半径) 80 ～ 120 なし 応力緩和
溶接残留物 (-溶接されたまま) 150-250 光沢なし、応力除去
熱膨張応力 20 ～ 50 の境界線柔軟な設置
十分な情報に基づいた仕様を作成する-

140 度、50% NaOH 中のチタン ヒーターの場合: 540 度で 30 分間、すべての溶接と曲げの応力を除去します。応力は50MPa以下。エンジニアは残留応力を制御して苛性亀裂を防止します。