グレード 12 チタン ヒーター チューブを 3D 半径に曲げてから 540 度で応力を解放すると、外側半径の残留ひずみの回復によって、90 度の 5% NaCl 中での孔食電位はどのように変化しますか?

グレード 12 チタン (Ti-0.3Mo-0.8Ni) は、耐孔食性に優れているため、塩化物を含む状況でのヒーター チューブに使用されます。チューブをチューブ直径の 3 倍の狭い半径 (3D) まで曲げると、外側半径で 10 ～ 15% の塑性引張ひずみが発生します。この冷間加工により、残留引張応力、転位密度の増加が生じ、α- 相粒子の配向が生じる可能性があります。孔食電位は、安定した孔食が開始される電気化学的電位です。冷間加工が増えると、孔食の可能性が減少します。 540 度で 30 分間の応力除去焼鈍により、歪みの一部が回復し、残留応力が減少し、ある程度の再結晶が可能になります。 -曲げたチューブの応力除去は、曲げていない状態と比較して、孔食電位を 50～100 mV だけ低下させますが、応力を除去していない曲げたままのチューブでは 150～250 mV 低下します。

残留ひずみ回復と孔食電位回復のメカニズム

曲げによる塑性変形により、転位が成長して粒界に積み重なり、ピットが発生する理想的な場所である高エネルギー スポットが形成されます。{0}外側半径の引張残留応力により、不動態層がさらに不安定になります。 540 度での応力除去焼鈍-により、転位の上昇と消滅が可能になり、転位密度が 60 ～ 80% 低下します。この手順により、残留引張応力も 150 ～ 250 MPa から 30 ～ 60 MPa に減少します。アニーリング中、グレード 12 のモリブデンとニッケルが再分布して表面を強化し、不動態皮膜の安定性を向上させます。不動態皮膜はより均一になり、孔食が発生する活性点の数が減少し、孔食の可能性が回復します。

定量的な孔食の可能性と曲げおよび応力緩和の関係

90 度、5% NaCl 中での制御されたテストにおけるグレード 12 チタンチューブの孔食の可能性は、さまざまな状況に対して確立されています。曲げられていないアニールされたチューブ (ベースライン) の場合、孔食電位は Ag/AgCl に対して +0.45 ～ +0.60 V であり、1,000 時間後に孔食は見られません。 - 曲げたままの状態で応力除去を行わずに 3D 半径まで曲げたチューブの場合、孔食電位は +0.20 ～ +0.35 V に低下し、100 ～ 300 時間後に孔食が始まり、500 時間後に孔食の深さは 0.1 ～ 0.3 mm になります。 3D 半径に曲げられ、応力 - が 540 度で 30 分間解放されたチューブの場合、孔食電位は +0.35 ～ +0.50 V に回復し、孔食は 500 ～ 1,500 時間後に発生し、孔食の深さは 500 時間後に 0.05 ～ 0.15 mm になります。応力を緩和した 5D 半径曲げチューブ (緩やかな曲げ) の場合、孔食の可能性は +0.40 ～ +0.55 V で、曲げられていないベースラインに非常に近くなります。チューブは 3D 半径に曲げられ、応力は 480 度 (十分な熱ではありません) で緩和されました。 +0.25 ～ +0.40 V の孔食電位で部分的な回復が観察されました。

曲げ半径と応力緩和温度が孔食の可能性に及ぼす影響{0}}

孔食の可能性の回復は、曲げ半径と応力除去温度の両方に依存することが示されています。曲げられた孔食電位降下としての 3D 曲げは、曲げられていない値より 150-250 mV 低くなります。 480 度での応力緩和では 30 ～ 50 mV が回復し、120 ～ 200 mV の低下が残ります。 540 度での応力緩和では 100 ～ 150 mV が回復し、50 ～ 100 mV の低下が残ります。 600 度での応力緩和では 150～200 mV は回復しますが、20～50 mV の低下が残りますが、このプロセスは不活性雰囲気中で行わないとアルファ-が生成される可能性があります。 5D 曲げの場合、曲げたままの低下はわずか 50 ～ 100 mV であり、540 度で応力を解放すると、曲げられていないレベルが完全に回復します。 2D 曲げ (3D よりきつい) の場合、曲げたときの降下は 200 ～ 350 mV です。 540 度でストレスを軽減しても、80 ～ 120 mV しか回復せず、大きな落ち込みが残ります。

グレード 12 熱塩化物サービスの曲げ半径と応力緩和選択ガイド

5% NaCl 中で使用するグレード 12 チタン ヒーター チューブを 90 度で曲げる場合の推奨事項を、曲げ半径、応力除去処理、および望ましい耐孔食性の関数として次の表に示します。

曲げ半径 (R/D) - 曲げ孔食電位 (V 対 Ag/AgCl) 応力緩和温度 (度) - 緩和後の孔食電位 (V 対 Ag/AgCl) 推奨用途
5D +0.30 ～ +0.45 540 度 +0.45 ～ +0.60 高い信頼性サービス
5D +0.30 ～ +0.45 なし +0.30 ～ +0.45 中程度のサービス
3D +0.20 ～ +0.35 540 度 +0.35 ～ +0.50 検査に適しています 3D +0.20 ～ +0.35 なし +0.20 ～ +0.35 熱塩化物には推奨されません 2D +0.05 ～ +0.20 540 度 +0.15 ～ +0.30 可能であれば避けてください 2D +0.05 ～ +0.20 600 度（アルゴン） +0.25 ～ +0.40 のマージナル、グレード 7 のストレス軽減治療工学

孔食の可能性と応力解放の回復力はチタンのグレードによって異なります。グレード 7 のベースライン孔食電位はグレード 12 よりも 100 ～ 200 mV 高いため、3D の曲げグレード 7 チューブでも多くの用途 (+ 0.30 ～ + 0.45 V) に適している可能性があります。壁の厚さは孔食の可能性には影響しませんが、孔が伝播する時間には影響します。 2.0 mm の壁の 95% は 0.1 mm のピット深さで残ります。ストレス解消には環境も大切です。空気中で 540 度でアニールすると薄い酸化物が生成され、耐孔食性は低下しませんが、アルゴンまたは真空中でのアニールが推奨されます。応力除去後の冷却速度は、孔食の可能性に大きな影響を与えません。

情報に基づいた仕様の作成

90 度、5% NaCl 中で使用するために 3D 曲げが必要なグレード 12 チタン ヒーター チューブの場合、曲げ後のアルゴン環境で 540 度で 30 分間の応力除去アニーリングを指定します。-曲げて応力を緩和したチューブのサンプルに対して周期分極試験を実行し、孔食の可能性を確認します。孔食電位は、曲げられていないベースライン値 +0.45 から +0.60V の 100mV 以内である必要があります。 3D よりきつい曲げにはグレード 7 チタンを使用するか、曲げ半径を 5D に増やします。応力除去が達成できない場合は、耐用年数の短縮を受け入れ、曲げ部分に孔食がないか定期的に検査してください。動作中はヒーターの開路電位を監視する必要があります。電位が +0.20 V 対 Ag/AgCl 未満の場合、孔食のリスクが高まります。技術者は、曲げ後 540 度で応力を緩和し、グレード 12 チタンの孔食電位を曲げていない状態の 50 ～ 100 mV 以内に戻します。そのため、チタンは熱塩化物使用でも確実に動作できます。