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%?
Deixe um recado
A camada alfa-de soldas de titânio aprimoradas com oxigênio pode ser removida por decapagem pós-da solda em uma mistura de ácidos nítrico e fluorídrico (20% HNO3 + 3% HF). Uma rápida decapagem de 5 minutos remove 10-20 μ m de material, deixando algumas caixas alfa-intatas. A decapagem mais longa de 20 minutos remove 40–80 µm, removendo completamente o caso alfa-. A resistência à corrosão em fendas é melhorada pela eliminação de casos alfa-em ácido cítrico a 10% a 80oC. O tempo de início da fenda de tubos totalmente decapados (20 minutos) é 5 vezes maior que o de tubos levemente decapados (5 minutos). O invólucro alfa é quebradiço e anódico em relação ao metal base e fornece um local preferido para ataques em fendas.
O mecanismo de remoção da caixa-alfa e melhoria da corrosão em fendas
Durante a soldagem, o oxigênio se difunde na superfície do titânio e forma uma camada alfa-que é mais dura e quebradiça que o metal base. Esta camada possui diferentes propriedades eletroquímicas e é mais propensa à corrosão em frestas. O caso alfa-é removido uniformemente por decapagem em HNO3/HF. A remoção completa retorna a superfície à composição do metal base e remove os locais de ataque favorecidos. Rebaixos de solda e passes de raiz onde o acesso é limitado serão removidos por tempos de decapagem mais longos.
Alfa quantitativo-Remoção de caixa e resistência a fendas versus tempo de decapagem
Testes controlados em soldas de titânio grau 2 decapadas em 20% HNO3 + 3% HF a 50 graus, seguido de imersão em ácido cítrico a 10% a 80 graus, mostraram que em 0 minutos de decapagem (como-soldado) alfa-profundidade de remoção da caixa (µm)=0, alfa{10}}caso residual (µm)=50–150, fenda tempo de iniciação (h)=100–200. A profundidade de remoção em 5 min de decapagem é 10-20 μm, o caso alfa-residual é 30-130 μm e o tempo de iniciação é 200-500 horas. Profundidade de remoção 20-40 µm 10 minutos Caso alfa residual 10-110 µm 400-1.000 horas Tempo de iniciação 20-40 µm 10 minutos Após 15 minutos de condicionamento, a profundidade de remoção é 30–60 µm, o caso alfa residual é 0–90 µm e o tempo de iniciação é 600–1500 h. Após 20 minutos a profundidade de remoção é de 40-80 micrômetros, o caso alfa residual é de 0-50 micrômetros e o tempo de iniciação é de 800-2000 horas. Aos 30 minutos, a profundidade de eliminação é de 60 a 120 µm, o caso alfa restante é de 0 µm e o tempo de início é de 1.000 a 2.500 horas.
Influência da concentração de ácido cítrico e da temperatura nos benefícios da decapagem
Quanto mais tempo a decapagem, maior o benefício, e o benefício aumenta com o teor de ácido cítrico e a temperatura. Decapagem 5 minutos 20 minutos 3× 5% de ácido cítrico 80 graus 5% de ácido cítrico 80 graus 3× extensão da vida útil da fenda de 5 minutos de decapagem a 20 minutos de decapagem Com 10% de ácido cítrico e 80 graus, a extensão é de 4–5 vezes. Extensão de 5-6× a 15% de ácido cítrico e 80 graus Extensão de 6-8x a 10% de ácido cítrico e 100 graus. Quanto mais agressivas forem as concentrações e temperaturas de ácido mais elevadas, mais importante se torna a eliminação do caso alfa.
Seleção de um tempo de decapagem pós-{0}soldagem para serviço com ácido cítrico
Tabela 3. Tempos recomendados de decapagem pós-soldagem para aquecedores de titânio Grau 2 em ácido cítrico a 10% a 80 graus para atingir a resistência necessária à corrosão em fendas
Desired Crevice Initiation Time (hours) Recommended Pickling Time (minutes) Expected Alpha-Case Removal Depth (µm) Metal Loss from Tube Surface (µm) Recommended for 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 (>2,500 45 100-150 100-150 Decapagem excessiva, sem benefício
Engenharia além do controle do tempo de decapagem
A taxa de decapagem depende do tipo de titânio. A decapagem de grau 7 é tão rápida quanto a de grau 2. A espessura da parede deve ser suficiente para permitir a perda de metal resultante da decapagem. Uma parede de 1 . 5 mm com uma remoção de 60 µm deixaria 1 . 44 mm e isto é aceitável. A temperatura do banho de decapagem deve ser mantida em 50 graus ± 5 graus, pois a taxa de remoção aumenta com a temperatura, mas há o perigo de-decapagem excessiva. A concentração de HF deve ser controlada. Quanto maior for o HF, maior será a taxa de depuração, mas maior será o risco de absorção de hidrogénio. Após a decapagem o tubo deve ser bem enxaguado para remover os restos de ácido. O teste de microdureza pode verificar a remoção do caso-alfa; uma dureza superficial abaixo de 250 HV mostra remoção completa.
Fazendo uma especificação-bem informada
Especifique uma duração de-decapagem pós-soldagem de 20 minutos em 20% HNO3 + 3% HF a 50 graus para remoção completa da caixa alfa-para um tubo aquecedor de titânio soldado e projetado para ácido cítrico a 10% a 80 graus . Para aplicações menos exigentes (temperatura ou concentração mais baixa) 10 minutos podem ser suficientes. Se for um serviço crítico, diga 30 minutos. Teste a dureza da superfície para verificar a remoção-da caixa alfa. Menos de 250 HV é uma boa indicação de sucesso. Os tubos que apresentarem descoloração residual azul ou cinza após a decapagem devem ser descartados. O engenheiro controla a decapagem pós--soldagem por até 20 minutos e remove a camada alfa-de revestimento e melhora a resistência à corrosão em frestas por um fator de 5 no serviço com ácido cítrico.
