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) きれいな材料 (E45 定格) よりも 5 ～ 10 倍高いピッチング密度が発生します。<1). The correlation follows a power law, with pitting density approximately proportional to the inclusion density raised to the 0.7 power.

含有のメカニズム-臭素溶液での孔食の誘発

50 度の 0.5% 臭素 (Br₂) では、溶液は酸化性ですが、強力な不動態化はしません。陰極の Ti₂Fe 粒子は、周囲のチタン マトリックスとともにガルバニ電池を形成します。チタンマトリックスはアノードとなり、粒子-のマトリックス界面で局所的に溶解します。ピットが始まると、臭素（強力な酸化剤）によって急速に増殖が促進されます。ピットの深さは時間とともに直線的に増加します。 2 µm を超える介在物は、より大きなガルバニック対を生成するため、特に有害です。クラスター化した介在物は重なり合う腐食ゾーンを形成し、より大きなピットを形成します。

介在物評価の関数としての定量的孔食密度

0.5% Br₂ 中で 50 度、500 時間にわたる制御されたテストにより、さまざまな ASTM E45 介在物評価によるグレード 2 チタンチューブの以下のピッチング密度が確立されました。介在物評価が 0.5 未満 (非常にきれいな真空アーク再溶解) の場合、Ti₂Fe 粒子密度は mm² あたり 50 個未満、孔食密度は cm² あたり 5 ～ 20 個のピット、最大孔深さは 20 ～ 50 µm です。 0.5 ～ 1.0 (クリーン) の評価では、粒子密度は mm2 あたり 50 ～ 150 個、孔食密度は cm2 あたり 20 ～ 60 個、孔の深さは 40 ～ 100 μm です。 1.0 ～ 1.5 (中程度) の評価では、粒子密度は mm2 あたり 150 ～ 300 個、孔食密度は cm2 あたり 50 ～ 150 個のピット、および孔の深さは 80 ～ 180 μm です。 1.5 ～ 2.0 (中程度から重) の評価では、粒子密度は mm2 あたり 300 ～ 600 個、孔食密度は cm2 あたり 100 ～ 300 個のピット、および孔の深さは 120 ～ 250 μm です。 2.0 (重い) を超える評価では、粒子密度は mm2 あたり 600 個を超え、孔食密度は cm2 あたり 200 ～ 500 個のピット、および孔の深さは 200 ～ 400 μm です。

介在物の種類と孔食の程度

介在物の種類が異なれば、孔食の程度も異なります。タイプ A の介在物 (硫化物) はチタンでは非常にまれであり、孔食の深刻度は低くなります (相対深刻度 0.2)。タイプ B (アルミン酸塩) もまれであり、重症度は低くなります (0.3)。タイプ C (ケイ酸塩) はるつぼの汚染から時々発生し、中程度の重大度 (0.6) を持ちます。タイプ D (球状酸化物、主に Ti₂Fe) はグレード 2 チタンによく見られ、深刻度 (1.0) が高くなります。総孔食密度は、各介在物タイプからの寄与をその重大度係数で加重したもののおおよその合計です。

臭素サービスの包含管理ガイド

次の表は、望ましい孔食密度と耐用年数に基づいて、50 度、0.5% 臭素中でのグレード 2 チタン ヒーター チューブの最大許容 ASTM E45 含有物評価と粒子密度を示しています。

インクルージョンコントロールを超えたエンジニアリング

チタンのグレードは孔食挙動に影響を与えます。グレード 7 (パラジウム-安定化) はグレード 2 と同様の介在物含有量を持ちますが、パラジウムはガルバニック挙動を変更し、同じ介在物分布において孔食密度を 50 ～ 70% 減少させます。グレード 1 は鉄含有量が低く (最大 0.08%)、本質的に Ti₂Fe 介在物が少ないです。壁の厚さはピットの貫通許容量を提供します。 100 µm のピットを持つ 2.0 mm の壁では、壁の 95% が残っています。チューブの表面仕上げはピットの発生に影響します。電解研磨により薄い表面層が除去され、露出する介在物が少なくなります。 700 度の水素アニールにより、Ti₂Fe 粒子が球状化し、アスペクト比と孔食の激しさが減少します。

情報に基づいた仕様の作成

50 度、0.5% 臭素中のチタン ヒーター チューブの場合、ASTM E45 含有物評価が 1.0 未満 (清浄) であることを指定します。低含有量を達成するには、二重真空アーク再溶解 (VAR) 材料が必要です。 Ti₂Fe 粒子密度が mm2 あたり 150 個未満であり、直径 5 μm を超える粒子がないことを証明するために、代表的なサンプルを 500 倍の倍率で金属組織学的検査を依頼してください。重要な用途には、グレード 1 チタンまたはグレード 7 チタンを指定してください。受入検査中に、サンプルクーポンを 0.5% Br₂ に 50 度で 168 時間浸漬することにより迅速な孔食試験を実行し、50 倍の倍率で検査します。ピッチング密度が 1cm2 あたり 50 個を超える場合は、ロットを不合格とします。品質パラメータとして含有量を制御することにより、エンジニアは臭素サービスにおける孔食密度を最小限に抑えます。