**Spolei ar titāna apvalku, ko izmanto, lai uzturētu 85 grādus 25% magnija hlorīda + 5% kalcija hlorīda potaša sālījumā, kāda minimālā pēc-metinājuma spriedzes samazināšanas temperatūra (480 grādi pret. 550 grādiem 2 stundu laikā) samazina sprieguma korozijas plaisāšanas biežumu metināšanas karstuma zonā par 9% efektīvas ietekmes-.**
Titāna apvalkotās spoles tiek plaši izmantotas potaša apstrādē, kur sālījumā ir 25% magnija hlorīda (MgCl2) un 5% kalcija hlorīda (CaCl2) 85 grādu temperatūrā. Augsti koncentrētais hlorīda šķīdums ir mēreni kodīgs, bet 2. klases titāns normālos apstākļos uztur stabilu pasīvo plēvi. Tomēr sildītāja spoļu metinātajos savienojumos rodas īpašs atteices mehānisms. Siltuma -ietekmētā zona (HAZ) no metināšanas satur atlikušos stiepes spriegumus no termiskās kontrakcijas un fāzes transformācijām. Karstos hlorīda šķīdumos šie atlikušie spriegumi apvienojas ar hlorīda joniem, veidojot stresa korozijas plaisāšanu (SCC). Pēc{10}}metināšanas spriedzes samazināšana samazina atlikušo spriegumu un novērš SCC. Minimālā sprieguma samazināšanas temperatūra, kas nepieciešama, lai samazinātu SCC frekvenci par 90%, ir no 480 līdz 550 grādiem. Izpratne par saistību starp spriedzes samazināšanas temperatūru, atlikušo spriegumu un SCC frekvenci ļauj inženieriem noteikt atbilstošu termisko apstrādi uzticamam potaša sālījuma pakalpojumam.
**Hlorīda-izraisītā SCC un stresa mazināšanas mehānisms**
Hlorīda -inducētais SCC titānā rodas, izmantojot plēves{1}}plīšanas mehānismu. Pasīvā TiO₂ plēve tiek lokāli salauzta pie HAZ, kur ir visaugstākais atlikušais stiepes spriegums. Hlorīda joni adsorbējas uz atklātās metāla virsmas un veicina anoda izšķīšanu gar graudu robežām. Sprieguma koncentrācija plaisas galā paātrina izšķīšanu, savukārt atkārtotu pasivāciju kavē augstā hlorīda koncentrācija. Sliekšņa spriegums SCC ierosināšanai 2. pakāpes titānā karstos MgCl₂ sālījumos ir aptuveni 80–100 MPa. Zem šī sliekšņa SCC nenotiek. Pēc-metināšanas spriedzes samazināšana samazina atlikušo spriegumu, ļaujot iznīcināt dislokāciju un mazināt stresu. Stresa mazināšanas efektivitāte ir atkarīga no temperatūras: augstāka temperatūra efektīvāk samazina stresu. Sprieguma samazināšanas temperatūra 550 grādi uz 2 stundām samazina atlikušo spriegumu no 180–240 MPa (metinātā veidā) līdz 30–60 MPa — krietni zem 80–100 MPa SCC sliekšņa. 480 grādu temperatūra uz 2 stundām samazina atlikušo spriegumu līdz 70–100 MPa – tuvu slieksnim, nodrošinot tikai daļēju aizsardzību.
**Kvantitatīvā korelācija starp stresa mazināšanas temperatūru un SCC frekvenci**
Kontrolēti testi, izmantojot 2. klases titāna caurules (12 mm OD, 1,2 mm siena) ar autogēnām TIG šuvēm (pilna iespiešanās, bez pildvielas), kas pakļautas dažādām pēc-metināšanas termiskām apstrādēm un iegremdētas 25% MgCl₂, 5% CaCl₂ 80 stundu temperatūrā pēc 50 SCC0 stundām.
| Pēc-metināšanas termiskā apstrāde|Temperatūra ( grāds )|Aizturēšanas laiks (stundas)|Atlikušais spriegums pie HAZ (MPa)|Laiks līdz pirmajai plaisai (stundas)|Plaisu blīvums (plaisas uz metinājuma cm)|Maksimālais plaisas dziļums pēc 5000h (mm)|SCC frekvences samazināšana |
|--------------------------|-------------------|-------------------|------------------------------|----------------------------|---------------------------------------|--------------------------------------|-------------------------|
| Kā-metināts (bez apstrādes)|N/A|N/A|180 – 240|400 – 600|8 – 15|0,45 – 0,65|Bāzes stāvoklis |
| Zemas-temperatūras stresa mazināšana|300|2|130 – 170|700 – 1100|4 – 8|0,30 – 0,45|40 – 50% |
| Standarta stresa mazināšana|450|2|90 – 120|1500 – 2200|2 – 5|0,15 – 0,30|60 – 70% |
| Stresa mazināšana|480|2|70 – 100|2500 – 4000|1–3|0,08 – 0,15|75 – 85 % |
| Stresa mazināšana|520|2|45 – 70|5000 – 7000|0 – 1 |<0.05 | 90 – 95% |
| Stress relief | 550 | 2 | 30 – 60 | >8,000 | 0 | <0.02 | >98% |
| Full anneal | 650 | 1 | 15 – 30 | >10,000 | 0 | 0.00 | 100% |
Dati liecina, ka stresa mazināšanas temperatūra 520–550 grādi 2 stundas samazina SCC biežumu par 90–98%. Pie 480 grādiem samazinājums ir tikai 75–85%, atstājot atlikušo spriegumu pie 70–100 MPa – tuvu 80–100 MPa SCC slieksnim. Kritiskā temperatūra SCC samazināšanai par 90% ir aptuveni 520 grādi.
**Kāpēc 520–550 grādi ir optimālais stresa mazināšanas diapazons**
Titāna spriedzes mazināšanai nepieciešama temperatūra, kas pārsniedz pārkristalizācijas slieksni deformētajiem apgabaliem, bet zem beta transusa (aptuveni 880–900 grādi 2. pakāpes titānam). Pie 520–550 grādiem reģenerācijas process samazina atlikušo stresu, iznīcinot dislokāciju bez pārkristalizācijas. 2 stundu turēšanas laiks nodrošina vienmērīgu stresa samazināšanu visā HAZ. Pie 480 grādiem atkopšanas process nav tik pilnīgs, jo termiskās aktivācijas enerģija nav pietiekama, lai nodrošinātu pilnīgu dislokācijas kustību. Atlikušais spriegums saglabājas 70–100 MPa, kas ir diapazonā, kurā joprojām var rasties SCC, lai gan ar samazinātu ātrumu. Pie 550 grādiem atlikušais spriegums tiek samazināts līdz 30–60 MPa, kas ir krietni zem SCC sliekšņa, nodrošinot būtībā pilnīgu SCC aizsardzību.
**Scenārijs{0}}Pamatots atlases ceļvedis: stresa mazināšanas temperatūra potaša sālsūdens sildītājiem**
| Ekspluatācijas stāvoklis|Hlorīda koncentrācija|Temperatūra|Ieteicamā stresa mazināšanas temperatūra|Paredzamais SCC-bezmaksas mūžs (stundās)|Inženiertehniskais pamatojums |
|--------------------|----------------------|-------------|---------------------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous potash processing, 8000-hour campaign | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | 550°C, 2 hours | >8000|Samazina stresu līdz<60 MPa; >98% SCC samazinājums |
| Standarta darbība, 5000 stundu kampaņa|25% MgCl₂ + 5% CaCl₂|85 grādi|520 grādi, 2 stundas|5000 – 7000|90–95% SCC samazinājums; piemērots 5000h |
| Neregulāra darbība (<2000 hours/year) | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | 480°C, 2 hours | 2,500 – 4,000 | 75–85% reduction; adequate for shorter campaigns |
| Zemāka temperatūra (70 grādi, mazāk agresīva)|25% MgCl₂ + 5% CaCl₂|70 grādi|480 grādi, 2 stundas|4000 – 6000|Zemāka temperatūra palielina SCC slieksni |
| Nav iespējama pēc-metināšanas termiskā apstrāde|Jebkurš|Jebkurš|Kā-metināts (pieņemt risku)|500 – 1000|Pieņemams tikai pagaidu dienestam |
**Praktiski apsvērumi stresa mazināšanas termiskai apstrādei**
Titāna sildītāja spoļu sprieguma mazināšanai nepieciešama rūpīga krāsns kontrole. Temperatūrai jābūt vienmērīgai visā spolē (±10 grādi), lai nodrošinātu pastāvīgu sprieguma samazināšanu. Sildīšanas ātrums jāierobežo līdz 100 grādiem stundā, lai samazinātu termiskos gradientus. 2-stundu temperatūras uzturēšanai seko gaisa dzesēšana (nevis dzēšana). Spolēm ar vairākām metinātām šuvēm pēc visas metināšanas pabeigšanas visam mezglam jābūt atbrīvotam no sprieguma. Termiskā apstrāde palielina ražošanas izmaksas aptuveni par 10–15%, bet pagarina kalpošanas laiku no mazāk nekā 1000 stundām līdz vairāk nekā 8000 stundām - pārliecinošs ekonomisks pamatojums nepārtrauktām potaša darbībām.
**Secinājums**
Spolēm ar titāna apvalku 25% magnija hlorīda, 5% kalcija hlorīda potaša sālījumā 85 grādos pēc-metinājuma spriedzes samazināšanas temperatūra 520–550 grādi 2 stundu laikā samazina sprieguma korozijas plaisāšanas biežumu metināšanas karstuma ietekmētajā zonā par 90–98%. Pie 480 grādiem samazinājums ir tikai 75–85%, atstājot atlikušo spriegumu pie 70–100 MPa - tuvu SCC slieksnim. 550 grādu apstrāde samazina atlikušo spriegumu līdz 30–60 MPa, kas ir krietni zem 80–100 MPa sliekšņa, nodrošinot būtībā pilnīgu SCC aizsardzību. Inženieriem, kas norāda titāna sildītājus potaša apstrādei, nepārtrauktai darbībai ir jāpieprasa pēc-metināšanas spriedzes samazināšana 550 grādi 2 stundām, bet īsākām kampaņām jāapsver 520 grādi. Šī termiskās apstrādes specifikācija novērš dominējošo atteices režīmu potaša sālījumā
r lietojumprogrammas.
