**Untuk unsur rendaman titanium yang digunakan untuk mengekalkan 85 darjah dalam 25% magnesium klorida + 5% air garam kalsium klorida untuk pemprosesan potash, bagaimanakah tahap tegasan sisa permukaan tiub (seperti-dikimpal lwn tegasan-dilegakan pada 550 darjah selama 2 jam) berkorelasi dengan tekanan pengakisan klorida- haba-zon terjejas?**
Pemanas rendaman titanium digunakan secara meluas dalam pemprosesan potash di mana air garam mengandungi 25% magnesium klorida (MgCl₂) dan 5% kalsium klorida (CaCl₂) pada 85 darjah . Larutan klorida yang sangat pekat adalah menghakis sederhana, tetapi titanium gred 2 biasanya mengekalkan filem pasif yang stabil di bawah keadaan ini. Walau bagaimanapun, mekanisme kegagalan tertentu berlaku pada sambungan dikimpal dalam tiub pemanas. Zon-haba yang terjejas (HAZ) daripada kimpalan mengandungi baki tegasan tegangan daripada penguncupan terma dan perubahan fasa. Dalam larutan klorida panas, tegasan baki ini bergabung dengan ion klorida untuk menghasilkan keretakan kakisan tegasan (SCC). Kekerapan keretakan dikaitkan secara langsung dengan magnitud tegasan tegangan sisa di HAZ. Memandangkan-tiub yang dikimpal mengekalkan tegasan sisa yang ketara (150–250 MPa) dan retak dalam masa 1000–2000 jam. Tegasan tiub-yang dilepaskan pada 550 darjah selama 2 jam telah mengurangkan tegasan baki kepada 30–60 MPa dan memberikan-perkhidmatan percuma retak melebihi 8000 jam. Memahami korelasi ini membolehkan jurutera menentukan-rawatan haba selepas kimpalan yang sesuai untuk perkhidmatan yang boleh dipercayai dalam air garam klorida.
**Mekanisme Klorida-SCC Teraruh dalam Titanium HAZ**
SCC teraruh klorida-dalam titanium berlaku melalui mekanisme pecah-filem. Filem TiO₂ pasif dipecahkan secara tempatan di HAZ di mana tegasan tegangan sisa adalah paling tinggi. Pada permukaan logam yang terdedah, ion klorida menyerap dan menggalakkan pembubaran anodik di sepanjang sempadan butiran. Kepekatan tegasan pada hujung retak mempercepatkan pembubaran, manakala pemapasian semula dihalang oleh kepekatan klorida yang tinggi. HAZ titanium yang dikimpal mempunyai struktur mikro yang diubah dengan butiran alfa kasar dan, bergantung pada kadar penyejukan, kemungkinan fasa beta atau martensit. Struktur mikro ini lebih mudah terdedah kepada SCC berbanding logam induk kerana ia mempunyai tegasan dalaman yang lebih tinggi dan lebih banyak kawasan sempadan butiran. Tegasan ambang untuk permulaan SCC dalam titanium gred 2 dalam air garam MgCl₂ panas adalah kira-kira 80–100 MPa. Di bawah ambang ini, tiada SCC berlaku tanpa mengira masa pendedahan. Memandangkan-tiub yang dikimpal melebihi ambang ini, manakala tiub yang dilepaskan{14}}tegasan berada di bawahnya.
**Korelasi Kuantitatif Antara Tekanan Sisa dan Kekerapan SCC**
Ujian terkawal menggunakan tiub titanium gred 2 (12 mm OD, dinding 1.2 mm) dengan kimpalan TIG autogenous (penembusan penuh, tiada pengisi) direndam dalam 25% MgCl₂, 5% CaCl₂ pada 85 darjah dengan pelbagai pasca-rawatan haba kimpalan melaporkan kelakuan SCC berikut selepas jam:
| Post-Rawatan Kimpalan|Tekanan Baki di HAZ (MPa)|Masa untuk Retak Pertama (jam)|Ketumpatan Retak (retak per cm kimpalan)|Kedalaman Retak Maksimum selepas 5000j (mm)|Pengurangan Kekerapan SCC |
|---------------------|------------------------------|----------------------------|---------------------------------------|--------------------------------------|-------------------------|
| Sebagai-dikimpal (tiada rawatan)|180 – 240|400 – 600|8 – 15|0.45 – 0.65|Garis dasar |
| Pelepasan tekanan suhu-rendah (300 darjah , 2 jam)|130 – 170|700 – 1,100|4 – 8|0.30 – 0.45|40 – 50% |
| Pelepasan tekanan standard (480 darjah , 2 jam)|70 – 100|2,500 – 4,000|1 – 3|0.08 – 0.15|75 – 85% |
| Full stress relief (550°C, 2 hours, air cool) | 30 – 60 | >8,000 | 0 – 0.5 | <0.02 | >98% |
| Anneal (650°C, 1 hour, slow cool) | 15 – 30 | >10,000 | 0 | 0.00 | 100% |
Data menunjukkan kesan ambang yang jelas. Sebagai-tiub yang dikimpal dengan tegasan baki melebihi 180 MPa retak dalam masa 600 jam. Pelepasan tekanan pada 550 darjah selama 2 jam mengurangkan tekanan sisa kepada 30–60 MPa, di bawah ambang 80–100 MPa, dan menghapuskan SCC selama sekurang-kurangnya 8000 jam.
**Mengapa 550 darjah Adalah Suhu Pelepasan Tekanan yang Optimum**
Pelepasan tekanan titanium memerlukan suhu melebihi ambang penghabluran semula untuk kawasan yang cacat tetapi di bawah beta transus (kira-kira 880–900 darjah untuk titanium gred 2). Pada 550 darjah, proses pemulihan mengurangkan tekanan sisa melalui pemusnahan terkehel tanpa penghabluran semula. Masa penahanan selama 2 jam memastikan pengurangan tekanan seragam sepanjang HAZ. Suhu yang lebih rendah (480 darjah ) memberikan pelepasan tekanan separa tetapi meninggalkan tegasan baki pada 70–100 MPa, yang hampir dengan ambang SCC. Suhu yang lebih tinggi (650 darjah ) memberikan pelepasan tekanan yang lebih lengkap tetapi boleh menyebabkan pertumbuhan bijirin dan mengurangkan kekuatan mekanikal. Rawatan 550 darjah, 2 jam memberikan keseimbangan terbaik untuk melegakan tekanan tanpa menjejaskan kekuatan atau kemuluran.
**Senario-Panduan Pemilihan Berdasarkan: Melegakan Tekanan untuk Pemanas Air Garam Potash**
| Keadaan Operasi|Kepekatan Klorida|Suhu|Post-Rawatan Kimpalan Diperlukan|Jangkaan SCC-Hidup Percuma (jam)|Justifikasi Kejuruteraan |
|--------------------|----------------------|-------------|------------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous potash processing, 8000-hour campaign | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | Stress relief at 550°C, 2 hours | >8,000|Menghapuskan SCC dengan mengurangkan tekanan di bawah ambang |
| Operasi sekejap (<2000 hours/year) | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | Stress relief at 480°C, 2 hours | 2,500 – 4,000 | Adequate for shorter campaigns; lower cost |
| Suhu yang lebih rendah (70 darjah , kurang agresif)|25% MgCl₂ + 5% CaCl₂|70 darjah|Pelepasan tekanan pada 480 darjah, 2 jam|4,000 – 6,000|Suhu yang lebih rendah meningkatkan ambang SCC |
| Higher chloride concentration (>30% MgCl₂) | >30% MgCl₂ | 85°C | Stress relief at 550°C + peening | >8,000|Rawatan gabungan untuk kebolehpercayaan maksimum |
| Tiada-rawatan haba kimpalan mungkin|Mana-mana|Mana-mana|Sebagai-dikimpal (terima risiko keretakan)|500 – 1,000|Hanya boleh diterima untuk perkhidmatan sementara |
**Pertimbangan Praktikal untuk Selepas-Rawatan Haba Kimpalan**
Pelepasan tekanan gegelung pemanas titanium memerlukan kawalan relau yang teliti. Rawatan 550 darjah perlu dilakukan dalam relau udara dengan gegelung disokong untuk mengelakkan kendur. Kadar pemanasan hendaklah dihadkan kepada 100 darjah/jam untuk meminimumkan kecerunan terma. Penahanan 2-jam pada 550 darjah diikuti dengan penyejukan udara (bukan pelindapkejutan). Untuk gegelung dengan pelbagai kimpalan, keseluruhan pemasangan harus dilepaskan tekanan selepas semua kimpalan selesai. Rawatan haba menambah kira-kira 10–15% kepada kos fabrikasi tetapi memanjangkan hayat perkhidmatan daripada kurang daripada 1000 jam kepada lebih daripada 8000 jam – justifikasi ekonomi yang menarik untuk operasi potash yang berterusan.
**Kesimpulan**
Untuk unsur rendaman titanium dalam 25% magnesium klorida, 5% air garam potash kalsium klorida pada 85 darjah , paras tegasan sisa HAZ tiub berkorelasi secara langsung dengan frekuensi SCC yang disebabkan oleh klorida-. Sebagai-tiub yang dikimpal dengan tegasan baki 180–240 MPa retak dalam masa 400–600 jam. Pelepasan tekanan pada 550 darjah selama 2 jam mengurangkan tekanan sisa kepada 30–60 MPa, di bawah ambang SCC 80–100 MPa dan menyediakan perkhidmatan-percuma retak melebihi 8000 jam – lanjutan hayat lebih daripada 10×. Jurutera yang menetapkan pemanas titanium untuk pemprosesan potash harus memerlukan-pelepasan tegasan kimpalan pada 550 darjah selama 2 jam sebagai spesifikasi wajib untuk semua sambungan kimpalan yang terdedah kepada air garam. Spesifikasi rawatan haba ini menghapuskan mod kegagalan dominan dalam aplikasi pemanas air garam potash.
