**Za zavojnicu obloženu titanijumom koja se koristi za održavanje 85 stepeni u 25% magnezijum hlorida + 5% kalcijum hlorida kalijeve soli, koja minimalna temperatura posle-zavarivanja (480 stepeni u odnosu na . 550 stepen tokom 2 sata) smanjuje koroziju pod naponom koju utičemo na toplotnu zonu{0} frekventnost pucanja{7}?**
Zavojnice obložene titanijumom se široko koriste u preradi potaša gde slana voda sadrži 25% magnezijum hlorida (MgCl₂) i 5% kalcijum hlorida (CaCl₂) na 85 stepeni. Visoko koncentrirani rastvor hlorida je umereno korozivan, ali titanijum 2. razreda održava stabilan pasivni film u normalnim uslovima. Međutim, specifičan mehanizam kvara javlja se na zavarenim spojevima u zavojnicama grijača. Zona -zahvaćena toplinom (HAZ) od zavarivanja sadrži zaostala vlačna naprezanja od termičke kontrakcije i faznih transformacija. U vrućim otopinama hlorida, ova zaostala naprezanja se kombinuju sa jonima klorida da bi se došlo do pucanja od korozije pod naponom (SCC). Smanjenje napona nakon{10}zavarivanja smanjuje zaostalo naprezanje i eliminiše SCC. Minimalna temperatura oslobađanja od naprezanja potrebna za smanjenje SCC frekvencije za 90% je između 480 stepeni i 550 stepeni. Razumijevanje odnosa između temperature oslobađanja od naprezanja, preostalog naprezanja i SCC frekvencije omogućava inženjerima da specificiraju odgovarajuću toplinsku obradu za pouzdanu uslugu salamure.
**Mehanizam klorida-induciranog SCC i oslobađanja od stresa**
SCC-indukovana hloridima u titanijumu nastaje kroz mehanizam{1}}rupa filma. Pasivni TiO₂ film se lokalno puca na HAZ-u gdje je zaostalo vlačno naprezanje najveće. Joni klorida se adsorbiraju na izloženoj površini metala i pospješuju anodno otapanje duž granica zrna. Koncentracija naprezanja na vrhu pukotine ubrzava otapanje, dok je repasivacija otežana zbog visoke koncentracije klorida. Prag naprezanja za iniciranje SCC u titanijumu 2. razreda u vrućim MgCl₂ salaminama je približno 80–100 MPa. Ispod ovog praga, SCC se ne javlja. Uklanjanje naprezanja nakon{11}zavarivanja smanjuje zaostalo naprezanje omogućavajući poništavanje dislokacije i relaksaciju naprezanja. Efikasnost ublažavanja stresa zavisi od temperature: više temperature efikasnije smanjuju stres. Temperatura oslobađanja od naprezanja od 550 stepeni tokom 2 sata smanjuje zaostalo naprezanje sa 180–240 MPa (kao -zavareno) na 30–60 MPa – znatno ispod 80–100 MPa SCC praga. Temperatura od 480 stepeni tokom 2 sata smanjuje zaostalo naprezanje na 70–100 MPa – blizu praga, pružajući samo delimičnu zaštitu.
**Kvantitativna korelacija između temperature oslobađanja od stresa i SCC frekvencije**
Kontrolirani testovi korištenjem titanijumskih cijevi razreda 2 (12 mm OD, 1,2 mm stijenke) sa autogenim TIG zavarima (puna penetracija, bez punila) podvrgnutim različitim termičkim tretmanima nakon -zavarivanja i uronjenim u 25% MgCl₂, 5% CaCl₂ na 85°C na 85 stepeni, prijaviti sljedeće SCC ponašanje nakon 50°0 sati
| Termička obrada nakon-zavarivanja|Temperatura (stepen)|Vrijeme čekanja (sati)|Preostalo naprezanje u HAZ (MPa)|Vrijeme do prvog kreka (sati)|Gustoća pukotina (pukotine po cm vara)|Maksimalna dubina pukotine nakon 5000h (mm)|SCC redukcija frekvencije |
|--------------------------|-------------------|-------------------|------------------------------|----------------------------|---------------------------------------|--------------------------------------|-------------------------|
| Kao-zavareni (bez tretmana)|N/A|N/A|180 – 240|400 – 600|8 – 15|0,45 – 0,65|Polazna linija |
| Nisko-oslobađanje od stresa|300|2|130 – 170|700 – 1.100|4 – 8|0,30 – 0,45|40 – 50% |
| Standardno ublažavanje stresa|450|2|90 – 120|1.500 – 2.200|2 – 5|0,15 – 0,30|60 – 70% |
| Oslobađanje od stresa|480|2|70 – 100|2.500 – 4.000|1 – 3|0,08 – 0,15|75 – 85% |
| Oslobađanje od stresa|520|2|45 – 70|5.000 – 7.000|0 – 1 |<0.05 | 90 – 95% |
| Stress relief | 550 | 2 | 30 – 60 | >8,000 | 0 | <0.02 | >98% |
| Full anneal | 650 | 1 | 15 – 30 | >10,000 | 0 | 0.00 | 100% |
Podaci pokazuju da temperatura oslobađanja od stresa od 520–550 stepeni tokom 2 sata smanjuje učestalost SCC za 90–98%. Na 480 stepeni, smanjenje je samo 75–85%, ostavljajući zaostalo naprezanje na 70–100 MPa – blizu 80–100 MPa SCC praga. Kritična temperatura za smanjenje SCC od 90% je približno 520 stepeni.
**Zašto je 520–550 stepeni optimalan raspon za oslobađanje od stresa**
Za ublažavanje naprezanja titanijuma su potrebne temperature iznad praga rekristalizacije za deformisana područja, ali ispod beta transusa (otprilike 880-900 stepeni za titanijum 2. stepena). Na 520–550 stepeni, proces oporavka smanjuje zaostalo naprezanje kroz anihilaciju dislokacije bez rekristalizacije. Vrijeme zadržavanja od 2 sata osigurava ujednačeno smanjenje naprezanja u cijelom HAZ-u. Na 480 stepeni, proces oporavka je manje potpun jer je energija termalne aktivacije nedovoljna da omogući potpuno kretanje dislokacije. Preostalo naprezanje ostaje na 70-100 MPa, što je unutar raspona u kojem se SCC još uvijek može pojaviti, iako smanjenom stopom. Na 550 stepeni, zaostalo naprezanje se smanjuje na 30-60 MPa, znatno ispod SCC praga, pružajući u suštini potpunu SCC zaštitu.
**Vodič za odabir zasnovan na scenariju-: Temperatura oslobađanja od stresa za grijače kalijeve soli**
| Radni uvjeti|Koncentracija klorida|Temperatura|Preporučena temperatura oslobađanja od stresa|Očekivani SCC-slobodni život (sati)|Inženjersko opravdanje |
|--------------------|----------------------|-------------|---------------------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous potash processing, 8000-hour campaign | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | 550°C, 2 hours | >8,000|Smanjuje stres na<60 MPa; >98% SCC smanjenja |
| Standardni rad, kampanja od 5000 sati|25% MgCl₂ + 5% CaCl₂|85 stepeni|520 stepeni, 2 sata|5.000 – 7.000|90–95% smanjenje SCC; adekvatan za 5000h |
| Rad sa prekidima (<2000 hours/year) | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | 480°C, 2 hours | 2,500 – 4,000 | 75–85% reduction; adequate for shorter campaigns |
| Niža temperatura (70 stepeni, manje agresivno)|25% MgCl₂ + 5% CaCl₂|70 stepeni|480 stepeni, 2 sata|4.000 – 6.000|Niža temperatura povećava SCC prag |
| Nije moguća termička obrada nakon-zavarivanja|Bilo koji|Bilo koji|Kao-zavareni (prihvatiti rizik)|500 – 1.000|Prihvatljivo samo za privremenu uslugu |
**Praktična razmatranja za toplinski tretman za oslobađanje od stresa**
Rasterećenje naprezanja titanijumskih grejača zahteva pažljivu kontrolu peći. Temperatura mora biti ujednačena po cijeloj zavojnici (±10 stupnjeva) kako bi se osiguralo dosljedno smanjenje naprezanja. Brzina zagrevanja treba da bude ograničena na 100 stepeni/sat da bi se toplotni gradijenti sveli na minimum. Nakon 2-držanja na temperaturi slijedi hlađenje zrakom (ne gašenje). Za kalemove s višestrukim zavarenim spojevima, cijeli sklop treba osloboditi naprezanja nakon što je zavarivanje završeno. Toplotna obrada dodaje otprilike 10-15% trošku proizvodnje, ali produžava vijek trajanja sa manje od 1000 sati na više od 8000 sati – uvjerljivo ekonomsko opravdanje za kontinuirane operacije potaše.
**Zaključak**
Za zavojnice obložene titanijumom u 25% magnezijum hlorida, 5% kalcijum hlorida kalijeve soli na 85 stepeni, temperatura posle zavarivanja od 520–550 stepeni tokom 2 sata smanjuje učestalost pucanja korozije pod naponom u zoni uticaja toplote zavarivanja{7}9}0–98%. Na 480 stepeni, smanjenje je samo 75–85%, ostavljajući zaostalo naprezanje na 70–100 MPa – blizu SCC praga. Tretman od 550 stepeni smanjuje zaostalo naprezanje na 30–60 MPa, znatno ispod praga od 80–100 MPa, pružajući u suštini potpunu SCC zaštitu. Inženjeri koji određuju titanijumske grijače za preradu potaše trebali bi zahtijevati smanjenje napona nakon-zavarivanja na 550 stepeni u trajanju od 2 sata za kontinuirane operacije, a razmotriti 520 stepeni za kraće kampanje. Ova specifikacija termičke obrade eliminiše dominantni način kvara u grijanju kalijeve soli
r aplikacije.
