Como o tempo de-decapagem pós-soldagem (5 minutos vs{2}} minutos em HNO₃/HF) para um tubo aquecedor de titânio altera a profundidade de remoção da caixa alfa-e a resistência subsequente à corrosão em fendas em ácido cítrico a 10%?

A-decapagem pós-soldagem em uma mistura de ácido nítrico-fluorídrico (20% HNO₃ + 3% HF) é usada para remover a camada de revestimento-alfa{5}}enriquecida com oxigênio das soldas de titânio. Uma rápida decapagem de 5-minutos elimina 10-20 um de material, deixando alguns casos alfa-intatos. Uma decapagem mais longa de 20 minutos elimina 40-80 µm, removendo completamente o caso alfa. Melhor resistência à corrosão em fendas em ácido cítrico a 10% a 80 graus através da eliminação de case alfa. O tempo de início da fenda para tubos totalmente decapados (20 min) é 5 vezes maior do que para tubos levemente decapados (5 min). O invólucro alfa é quebradiço e anódico em relação ao metal base e fornece um local preferido para ataque em fendas.

Mecanismo-alfa de remoção de caixas e aprimoramento de corrosão em fendas

Durante a soldagem, o oxigênio se difunde na superfície do titânio formando uma camada alfa-que é mais dura e quebradiça que o metal base. Esta camada possui diferentes características eletroquímicas e é mais propensa à corrosão em frestas. O caso alfa-é dissolvido uniformemente por decapagem em HNO3/HF. A remoção completa retorna a superfície à composição metálica básica e elimina locais de ataque favorecidos. Durações de decapagem mais longas garantirão a remoção mesmo de cortes inferiores de solda e passes de raiz com acesso limitado.

Remoção da caixa alfa quantitativa e da resistência à fenda em função do tempo de decapagem

Testes controlados de soldas de titânio grau 2 decapadas em 20% HNO 3 + 3% HF a 50 graus seguido de imersão em ácido cítrico 10% a 80 graus mostraram o seguinte: Em 0 min de decapagem (como-soldado) a profundidade da eliminação do caso alfa-é de 0 µm, o caso alfa-residual é de 50–150 µm e o tempo de início da fenda é 100–200 horas. Para decapagem de 5 minutos, a profundidade de eliminação é de 10–20 µm, o caso alfa residual é de 30–130 µm e o tempo de início é de 200–500 h. A profundidade de eliminação em 10 minutos é de 20 a 40 µm, o caso alfa residual é de 10 a 110 µm e o tempo de iniciação é de 400 a 1.000 horas. Após 15 min, a profundidade de remoção é de 30{37}}60 µm, o caso alfa- restante é de 0-90 µm e o tempo de iniciação é de 600-1.500 h. Profundidade de remoção: 40 – 80 µm Caixa Alfa residual: 0 – 50 µm Tempo de iniciação: 800 – 2.000 horas (20 minutos). A profundidade de remoção aos 30 min é de 60-120 μm, o caso alfa residual é de 0 μm e o tempo de iniciação é de 1000-2500 horas.

A influência da concentração de ácido cítrico e da temperatura nas vantagens da decapagem

Quanto mais tempo a decapagem maior a vantagem. Quanto maior a concentração de ácido cítrico e quanto maior a temperatura maior o benefício. A extensão da vida útil da fenda com 5% de ácido cítrico e 80 graus é 3× a partir de 20 min em comparação com . 5 min de decapagem. A extensão é 4-5x a 80 graus e 10% de ácido cítrico. A extensão a 15% de ácido cítrico, 80 graus é 5-6x. A extensão é de 6 a 8 vezes com ácido cítrico a 10% e 100 graus. Quanto maior a concentração de ácido e a temperatura, mais agressivos eles são e mais importante é a remoção do caso alfa.

Guia de seleção do tempo de decapagem pós-soldagem para serviço de ácido cítrico

A tabela abaixo fornece orientação sobre os tempos de decapagem pós{0}}soldagem para aquecedores de titânio grau 2 em ácido cítrico a 10% a 80 graus para atingir a resistência à corrosão em fendas necessária.

Desired Crevice Initiation Time (hours) Recommended Pickling Time (minutes) Expected Alpha-Case Removal Depth (µm) Metal Loss from Tube Surface (µm) Recommended Service Life 200–500 5 10–20 10–20 Low (1–2 years) 400–1,000 10 20–40 20–40 Moderate (2–3 years) 800–2,000 20 40–80 40–80 High (3–5 years) 1,000–2,500 30 60–120 60–120 Maximum (>5 years) >2,500 45 100–150 100–150 Mais-decapagem, não é útil
Engenharia fora do controle do tempo de decapagem

A taxa de decapagem é classificada com grau de titânio. Picles para 7ª série a preços de 2ª série. A espessura da parede deve ser maior para permitir a perda de metal durante a decapagem. Para uma parede de 1,5 mm, a remoção de 60 mícrons deixa 1,44 mm, o que é aceitável. A temperatura do banho de decapagem deve ser mantida em 50 graus ± 5 graus. Temperaturas mais altas aceleram a remoção, mas também aumentam as chances de-decapagem excessiva. A concentração de HF precisa ser controlada, pois HF elevado aumenta a taxa de eliminação, mas também o risco de absorção de hidrogênio. Após a decapagem, o tubo deve ser limpo cuidadosamente para remover resíduos de ácido. O teste de microdureza pode ser usado para verificar a remoção do caso-alfa, com uma dureza superficial abaixo de 250 HV indicando remoção completa.

Elaboração de uma especificação informada

Para remover totalmente a caixa-alfa em um tubo aquecedor de titânio que foi soldado e será usado com ácido cítrico a 10% a 80 graus , especifique uma duração de decapagem pós-soldagem de 20 minutos em 20% HNO₃ + 3% HF a 50 graus . Para aplicações menos exigentes (temperatura ou concentração mais baixa), 10 minutos podem ser suficientes. 30 minutos para serviços críticos. Meça a dureza da superfície para confirmar a remoção do caso-alfa. Se a dureza for inferior a 250 HV, o caso-alfa foi removido. Descarte os tubos que apresentarem qualquer cor residual azul ou cinza após a decapagem. Se o período de-decapagem pós-soldagem for controlado em 20 minutos, a camada-alfa é removida e a resistência à corrosão em frestas é 5 vezes melhor em serviço com ácido cítrico.