In Grade 2 titanium, inclusions-primarily Ti₂Fe particles-act as pitting initiation sites. ASTM E45 classifies inclusions by type: Type A (sulfides, rare in titanium), Type B (aluminates), Type C (silicates), and Type D (globular oxides). In titanium, iron-rich inclusions (Type D) are most common and most detrimental. Higher inclusion content correlates directly with higher pitting density in bromine solutions at 50°C. A severe inclusion rating (E45 rating >2) dẫn đến mật độ rỗ cao hơn 5–10 lần so với vật liệu sạch (xếp hạng E45<1). The correlation follows a power law, with pitting density approximately proportional to the inclusion density raised to the 0.7 power.

Cơ chế hòa nhập-Gây ra vết rỗ trong dung dịch Brom

Trong 0,5% brom (Br₂) ở 50 độ, dung dịch có tính oxy hóa nhưng không thụ động mạnh. Các hạt Ti₂Fe catốt tạo ra các tế bào điện với ma trận titan xung quanh. Ma trận titan trở thành cực dương và hòa tan cục bộ tại giao diện ma trận hạt-. Khi hố bắt đầu hoạt động, brom (chất oxy hóa mạnh) sẽ thúc đẩy quá trình lan truyền nhanh chóng. Độ sâu hố tăng tuyến tính theo thời gian. Các tạp chất lớn hơn 2 µm đặc biệt có hại vì chúng tạo ra các cặp điện lớn hơn. Các tạp chất tập hợp lại với nhau tạo ra các vùng ăn mòn chồng chéo, tạo thành các hố lớn hơn.

Mật độ rỗ định lượng như một hàm đánh giá độ bao phủ

Thử nghiệm có kiểm soát ở 0,5% Br₂ ở 50 độ trong 500 giờ đã thiết lập mật độ rỗ sau đây cho các ống titan Loại 2 với các xếp hạng bao gồm ASTM E45 khác nhau. Đối với xếp hạng bao gồm dưới 0,5 (rất sạch, được nấu lại bằng hồ quang chân không), mật độ hạt Ti₂Fe dưới 50 hạt trên mm2, mật độ rỗ là 5–20 hố trên mỗi cm² và độ sâu hố tối đa là 20–50 µm. Đối với mức đánh giá 0,5–1,0 (sạch), mật độ hạt là 50–150 trên mm2, mật độ rỗ là 20–60 hố trên mỗi cm² và độ sâu hố là 40–100 µm. Đối với mức đánh giá 1,0–1,5 (trung bình), mật độ hạt là 150–300 trên mm2, mật độ rỗ là 50–150 hố trên cm² và độ sâu hố là 80–180 µm. Đối với mức đánh giá 1,5–2,0 (trung bình đến nặng), mật độ hạt là 300–600 trên mm2, mật độ rỗ là 100–300 hố trên cm² và độ sâu hố là 120–250 µm. Đối với xếp hạng trên 2,0 (nặng), mật độ hạt vượt quá 600 trên mm2, mật độ rỗ là 200–500 hố trên cm² và độ sâu hố là 200–400 µm.

Loại bao gồm và mức độ nghiêm trọng của rỗ

Các loại tạp chất khác nhau có mức độ rỗ khác nhau. Các tạp chất loại A (sulfua) rất hiếm trong titan và có mức độ rỗ thấp (mức độ nghiêm trọng tương đối 0,2). Loại B (aluminat) cũng hiếm và có mức độ nghiêm trọng thấp (0,3). Loại C (silicat) thỉnh thoảng xảy ra do nhiễm bẩn nồi nấu kim loại và có mức độ nghiêm trọng vừa phải (0,6). Loại D (oxit hình cầu, chủ yếu là Ti₂Fe) phổ biến ở titan loại 2 và có mức độ nghiêm trọng cao (1,0). Tổng mật độ rỗ xấp xỉ bằng tổng đóng góp của mỗi loại tạp chất được tính theo hệ số mức độ nghiêm trọng của nó.

Hướng dẫn kiểm soát đưa vào dịch vụ Brom

Bảng sau đây cung cấp xếp hạng bao gồm ASTM E45 tối đa cho phép và mật độ hạt đối với ống gia nhiệt titan cấp 2 trong 0,5% brom ở 50 độ, dựa trên mật độ rỗ mong muốn và tuổi thọ sử dụng.

Kỹ thuật ngoài kiểm soát bao gồm

Lớp titan ảnh hưởng đến hành vi rỗ. Lớp 7 (palađi{2}}được ổn định) có hàm lượng bao thể tương tự như Lớp 2 nhưng paladi làm thay đổi hành vi mạ điện, giảm mật độ rỗ xuống 50–70% cho cùng một sự phân bố bao thể. Loại 1 có hàm lượng sắt thấp hơn (tối đa 0,08%) và vốn có ít tạp chất Ti₂Fe hơn. Độ dày của tường cung cấp khả năng xuyên hố; một bức tường 2,0 mm với các lỗ 100 µm có 95% bức tường còn lại. Bề mặt hoàn thiện của ống ảnh hưởng đến quá trình hình thành hố; đánh bóng bằng điện loại bỏ một lớp bề mặt mỏng, làm lộ ra ít tạp chất hơn. Ủ hydro ở 700 độ có thể tạo thành các hạt Ti₂Fe hình cầu, làm giảm tỷ lệ khung hình và mức độ nghiêm trọng của vết rỗ.

Thực hiện một đặc điểm kỹ thuật có hiểu biết

Đối với ống gia nhiệt bằng titan chứa brôm 0,5% ở 50 độ, chỉ định mức bao gồm ASTM E45 nhỏ hơn 1,0 (sạch). Yêu cầu vật liệu nung lại bằng hồ quang chân không (VAR) kép để đạt được hàm lượng tạp chất thấp. Yêu cầu kiểm tra kim loại đối với mẫu đại diện ở độ phóng đại 500×, kèm theo chứng nhận rằng mật độ hạt Ti₂Fe dưới 150 hạt trên mm2 và không có hạt nào có đường kính vượt quá 5 µm. Đối với các ứng dụng quan trọng, hãy chỉ định titan Loại 1 hoặc titan Loại 7. Trong quá trình kiểm tra sắp tới, hãy thực hiện kiểm tra rỗ nhanh bằng cách ngâm phiếu mẫu vào 0,5% Br₂ ở 50 độ trong 168 giờ và kiểm tra dưới độ phóng đại 50×; loại bỏ lô hàng nếu mật độ rỗ vượt quá 50 hố/cm2. Bằng cách kiểm soát hàm lượng tạp chất như một thông số chất lượng, kỹ sư đã giảm thiểu mật độ rỗ trong dịch vụ brom.