Sự phân bố kích thước hạt Ti₂Fe Intermetallic trong ống gia nhiệt titan cấp 2 tương quan như thế nào với mật độ của các hố trong dung dịch nhôm sunfat nóng ở 80 độ?

In the Grade 2 titanium, iron is present as an impurity up to 0.20–0.30 wt% and forms intermetallic Ti2Fe particles. These particles are cathodic against the surrounding alpha-titanium matrix. In hot aluminum sulfate (Al2(SO4)3) solution at 80°C-commonly used in water treatment and paper manufacturing-the cathodic Ti2Fe particles form galvanic cells. These galvanic cells initiate pitting at the particle-matrix interface. The size distribution of these particles (number per unit area, average and maximum diameter) is closely correlated to the pitting density. greater pit densities are achieved by larger particles (>5 µm) and greater particle densities (>500 hạt/mm2). Các hạt nhỏ hơn < 2 µm và mật độ thấp hơn < 200 hạt/mm2 cho thấy độ nhạy cảm với rỗ thấp hơn nhiều nên có thể thấy trước tuổi thọ của lò sưởi.

Cơ chế tạo ra vết rỗ do Ti2Fe{1}} tạo ra trong nhôm sunfat

Mật độ dòng điện tới hạt Ti2Fe ở rìa hạt là 10-100 μA/cm2, đủ để hòa tan ma trận titan liền kề. Nhôm sunfat nóng ở 80 độ tạo ra màng thụ động hơi ổn định. Khi hố được bắt đầu, nồng độ sunfat cao và nhiệt độ cao sẽ giúp hố giãn nở. Mật độ hố có quan hệ định luật lũy thừa với mật độ hạt: mật độ hố ≈ 0,1 (mật độ hạt)0,7. Do đó, điều quan trọng là phải quản lý sự phân bố của các hạt Ti$_2$Fe bằng cách chọn vật liệu và xử lý nhiệt thích hợp để có thể dự đoán và giảm thiểu hiện tượng rỗ trong quá trình sử dụng nhôm sunfat. các hạt lớn hơn dẫn đến cặp điện lớn hơn và tăng tốc độ khởi động pit.

Tương quan định lượng của mật độ rỗ và hạt

Điều tra kim loại kiểm soát và thử nghiệm ăn mòn 10% Al 2(SO 4) 3 ở 80 độ trong 500 giờ đã cho thấy những mối tương quan sau đây đối với ống titan Loại 2. Mẫu có mật độ hạt Ti 2 Fe<100 particles per mm 2 and average particle size <2 µm show pitting densities of 5-20 pits per cm 2 with maximum pit depths of 20-50 µm. This is a good performance for 5 years or longer with 1.5 mm wall thickness. Particle density of 100 to 300 particles/mm2 and average size of 2 to 4 μm produces pitting density of 30 to 80 pits/cm2 and pit depths of 50 to 120 μm, which is marginal for 2 to 3 years of service. 300–600 particles per square millimeter with a size of 3–5 µm result in a pitting density of 100–250 pits per square centimeter and depths of 100–200 µm, which are considered a high pitting risk. But any density above 600 particles per square millimeter with particle sizes larger than 5 µm leads to a pitting density bigger than 300 pits per square centimeter and depths bigger than 200 µm, which is not acceptable for any long term service.

Ảnh hưởng của hàm lượng sắt và xử lý nhiệt đến sự phân bố hạt

Sự phân bố của hạt Ti2Fe được kiểm soát bởi nồng độ sắt và lịch sử xử lý nhiệt. Titan loại 1, được ủ trong dung dịch (700 độ, làm nguội bằng nước), với 0,05–0,08% trọng lượng sắt, có mật độ hạt dưới 50 hạt/mm2 và kích thước hạt nhỏ hơn 1 µm. Loại 2 với 0,12% trọng lượng sắt ở trạng thái ủ-trong máy nghiền (700 độ, làm mát bằng không khí) thể hiện mật độ 80–150 hạt trên mm2 và kích thước 1–2 µm. Loại 2 điển hình với 0,20 wt% sắt trong điều kiện ủ-trong máy nghiền có mật độ 200-400 hạt/mm2 và kích thước 2-4 mm. Sắt cao cấp 2 (0,25% trọng lượng) ở trạng thái vẽ đạt mật độ 400–700 hạt/mm2 và kích thước 3–6 μm. Ủ Beta (làm nguội chậm từ trên 900 độ) mặc dù mật độ giảm tạo ra các vị trí rỗ đáng kể của các hạt thô 5-10 µm.

Dịch vụ nhôm sunfat Phân phối hạt phù hợp

Bảng sau đây cho thấy các thông số hạt tối đa cho phép của Ti2Fe đối với ống titan Loại 2 trong nhôm sunfat 10% ở 80 độ để có tuổi thọ sử dụng mong muốn và độ sâu hố tối đa có thể chấp nhận được.

Tuổi thọ sử dụng mong muốn (năm) Độ sâu hố tối đa (mm) Mật độ hạt Ti2Fe tối đa (hạt/mm2) Kích thước hạt trung bình tối đa (µm)Khuyến nghị xử lý nhiệt
5 0.15 <150 <2 Solution annealed (700°C, water quench)
5 0.30 150-250 2-3 Nhà máy ủ (700 độ C, làm mát bằng không khí)
3 0.30 250–400 3–4 Đã ủ + ngâm chua 2 0.50 400–600 4–5 Như-đã vẽ (không khuyến nghị)<1 >0.50 >600 >5 Không phù hợp với Lớp 2 Kỹ thuật ngoài kiểm soát phân phối hạt

Loại titan có thể được chọn để loại bỏ hoàn toàn các hạt Ti2Fe. Trạng thái ủ dung dịch-có hàm lượng sắt nhỏ hơn 0,08% trọng lượng đối với Cấp 1 thể hiện mật độ rỗ thấp nhất. Loại 7 (palađi{7}}được ổn định) tương đương với Loại 2 về hàm lượng sắt, nhưng tính chất điện hóa bị thay đổi, làm giảm mật độ rỗ xuống 50–70% đối với cùng một mức phân tán hạt. Ở lớp 12, molypden và niken có mặt tạo ra các kim loại liên kim loại khác nhau, ít catốt hơn Ti 2 Fe. Độ dày thành cho phép dung sai xuyên qua lỗ có độ dày . 2.0 mm với độ rỗ vừa phải (80 lỗ/cm^2, sâu 100 µm) có thể tồn tại từ 5–8 năm, độ dày 1,2 mm không thành công sớm hơn. Bề mặt hoàn thiện ảnh hưởng đến việc bắt đầu hố. Đánh bóng bằng điện loại bỏ lớp bề mặt được làm giàu bằng hạt Ti2Fe, làm giảm mật độ hạt hiệu quả.

Một đặc điểm kỹ thuật có hiểu biết

Đối với lò sưởi titan Cấp 2 trong dung dịch nhôm sunfat nóng ở 80 độ, hãy chỉ định nồng độ sắt tối đa là 0,15% trọng lượng và điều kiện ủ-dung dịch (700 độ ± 10 độ, làm nguội bằng nước). Kiểm tra kim loại của một mẫu điển hình ở độ phóng đại 500 lần. Chứng nhận rằng mật độ hạt Ti₂Fe nhỏ hơn 250 hạt trên milimet vuông và không có hạt nào có đường kính lớn hơn 5 micron. Đối với các ứng dụng thiết yếu không được phép rỗ, hãy sử dụng titan Loại 1 hoặc titan Loại 7. Kiểm tra đến. Kiểm tra rỗ nhanh. Nhúng phiếu mẫu vào 10% Al2(SO4)3 ở nhiệt độ 80 độ trong 168 giờ và kiểm tra dưới độ phóng đại 50 lần. Từ chối lô nếu mật độ hố vượt quá 50 hố trên mỗi cm vuông. Kỹ sư kiểm soát sự phân bố kích thước hạt của Ti 2 Fe như một thông số chất lượng để giảm mật độ rỗ và đảm bảo tuổi thọ dự đoán của bộ gia nhiệt khi sử dụng nhôm sunfat nóng.