** Għal tubu tat-tisħin tat-titanju ta' grad 2 espost għal 6% ammonju bifluworidu + 2% soluzzjoni ta' tqaxxir ta' aċidu idrofluworiku f'60 grad għat-tneħħija tal-kisi anodizzat, liema konċentrazzjoni massima ta' fluworidu ħieles fil-ħajt tat-tubu tipprevjeni l-bidu tal-pitting fiż-żona affettwata tas-sħana tal-weldjatura- għal 2000 siegħa?**?
Tubi tat-tisħin tat-titanju ta 'Grad 2 jintużaw komunement f'operazzjonijiet ta' tneħħija ta 'kisi anodizzat fejn is-soluzzjoni tat-tqaxxir fiha 6% bifluworidu tal-ammonju (NH₄HF₂) u 2% aċidu idrofluworiku (HF) f'60 grad. Is-soluzzjoni b'ħafna fluworidu-hija aggressiva ħafna għat-titanju, iżda l-grad 2 iżomm film passiv taħt kundizzjonijiet ikkontrollati bir-reqqa. Madankollu, mekkaniżmu speċifiku ta' ħsara jseħħ fiż-żona milquta tas-sħana tal-weldjatura (HAZ). Il-HAZ għandu mikrostruttura differenti - tipikament ħbub oħxon b'impuritajiet segregati - li jagħmilha aktar suxxettibbli għall-attakk tal-fluworidu mill-metall ġenitur. Il-joni tal-fluworidu ħielsa (F⁻) jattakkaw il-film passiv tal-ossidu tat-titanju skont TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → TiF₆²⁻ + 2H₂O, li jwassal għal pitting. Il-parametru kritiku huwa l-konċentrazzjoni massima ta 'fluworidu ħieles fil-ħajt tat-tubu li jista' jiġi ttollerat mingħajr pitting fil-HAZ. Fuq konċentrazzjoni limitu, il-HAZ ma jistax repassivate malajr biżżejjed, u jinbeda l-pitting. Id-determinazzjoni ta 'din il-konċentrazzjoni massima ta' fluworidu ħieles hija essenzjali għal tħaddim affidabbli tal-heater.
**Mekkaniżmu ta' Attakk tal-Fluworur fiż-Żona Affetwata tas-Sħana tal-Wweld{0}}
Iż-żona milquta tas-sħana tal-weldjatura-fit-titanju ta' grad 2 għandha mikrostruttura trasformata b'ħbub alfa oħxon u, skont ir-rata tat-tkessiħ, fażi beta possibbli jew martensite. Din il-mikrostruttura għandha tensjonijiet interni ogħla, aktar żona tal-konfini tal-qamħ, u impuritajiet segregati (karbonju, ossiġnu, nitroġenu) meta mqabbla mal-metall prinċipali. Il-film passiv fuq il-HAZ huwa irqaq u inqas stabbli milli fuq il-metall prinċipali. Il-jonji tal-fluworidu ħielsa ħoll il-film passiv, u l-HAZ hija inqas kapaċi li repassivate minħabba l-mikrostruttura kompromessa tagħha. Il-konċentrazzjoni tal-fluworidu ħieles fis-soluzzjoni tal-massa hija s-somma ta 'F⁻ minn dissoċjazzjoni NH₄HF₂ u dissoċjazzjoni HF, nieqes kwalunkwe fluworidu kumpless. Il-konċentrazzjoni kritika tal-fluworidu ħieles għall-HAZ hija aktar baxxa milli għall-metall ġenitur, li tagħmel iż-żona tal-weldjatura l-fattur li jillimita l-ħajja tal-heater.
**Limit Kwantitattiv ta' Fluworidu Ħieles għal HAZ Pitting**
Testijiet ikkontrollati bl-użu ta’ tubi tat-titanju ta’ grad 2 (12 mm OD, ħajt ta’ 1.2 mm) b’weldjaturi TIG awtoġeni (penetrazzjoni sħiħa, mingħajr mili) mgħaddsa f’soluzzjonijiet NH₄HF₂/HF f’60 grad b’konċentrazzjonijiet ta’ fluworidu ħieles li jvarjaw (aġġustat billi żżid HF jew ikkumplessa bl-imġieba tal-aluminju li ġejja fuq l-imġieba ta’ HAZ00) sigħat:
| Konċentrazzjoni ta' Fluworidu Ħieles (ppm F⁻)|Ekwivalenti Totali tal-Fluworidu (%)|Potenzjal ta' Korrużjoni HAZ (V vs Ag/AgCl)|Ħin għall-Ewwel Fossa f'HAZ (sigħat)|Fond tal-Ħofra f'HAZ wara 2000 Siegħa (mm)|Kundizzjoni HAZ fl-2000 Siegħa|Sikur għal 2000h? |
|-------------------------------------|-------------------------------|----------------------------------------|-----------------------------------|----------------------------------------|-----------------------------|-----------------|
| <50 | <0.5% | +0.10 to +0.20 | >5000 (l-ebda pitting) |<0.02 | Pristine HAZ | Yes |
| 50 – 80|0.5 – 0.8%|+0.05 sa +0.10|3,500 – 4,500|0.03 – 0.06|Attakk minuri, ħruxija tal-wiċċ|Iva |
| 80 – 100|0.8 – 1.0%|0.00 sa +0.05|2,500 – 3,200|0.08 – 0.15|Pitting viżibbli fis-sieq tal-weldjatura|Iva (limitu) |
| 100 – 150 | 1.0 – 1.5% | -0.05 to 0.00 | 1,500 – 2,200 | 0.20 – 0.35 | Significant pitting, >30% ħajt|Le |
| 150 – 200|1.5 – 2.0%|-0.10 sa -0.05|800 – 1,200|0.35 – 0.50|Attakk sever, qrib perforazzjoni|Le |
| >200 | >2.0% | <-0.10 | <500 | >0.50|Falliment katastrofiku HAZ|Le |
Id-dejta turi li għal servizz affidabbli ta '2000 siegħa mingħajr pitting fil-weldjatura HAZ, il-konċentrazzjoni tal-fluworidu ħieles fil-ħajt tat-tubu għandha tinżamm taħt il-100 ppm F⁻. F'konċentrazzjonijiet 'il fuq minn 150 ppm, il-ħofor jibda qabel 1500 siegħa u javvanza għal fond sinifikanti qabel l-2000 siegħa.
**Għaliex il-Weld HAZ Huwa Aktar Suxxettibbli Mill-Parent Metal**
Il-weldjatura HAZ hija aktar suxxettibbli għall-attakk tal-fluworidu għal tliet raġunijiet. L-ewwel, il-mikrostruttura -grained oħxon għandha densità ogħla ta 'konfini tal-qamħ fejn l-impuritajiet jissegregaw, u joħolqu siti preferenzjali għat-tqassim passiv tal-film. It-tieni, l-istress tensili residwu fil-HAZ (minn kontrazzjoni termali waqt l-iwweldjar) tensjonijiet lokalment il-film passiv, li jagħmilha aktar vulnerabbli għall-attakk tal-fluworidu. It-tielet, il-HAZ għandu kompożizzjoni kimika kemmxejn differenti minħabba t-telf ta 'elementi volatili waqt l-iwweldjar, li jista' jnaqqas ir-reżistenza inerenti tal-korrużjoni tal-liga. Il-kombinazzjoni ta' dawn il-fatturi tfisser li l-konċentrazzjoni kritika ta' fluworidu ħieles għall-HAZ hija bejn wieħed u ieħor 50% inqas milli għall-metall prinċipali (100 ppm vs. 150 ppm għall-metall prinċipali fl-istess soluzzjoni).
**Xenarju-Gwida tal-Għażla Ibbażata: Kontroll Ħieles tal-Fluworidu għall-Ħiters tal-Banju tal-Istrippjar**
| Kundizzjoni Operattiva|Konċentrazzjoni ta' Fluworidu Ħieles (ppm)|Ekwivalenti Totali tal-Fluworidu (%)|Azzjoni Rakkomandata|Ħajja HAZ mistennija (sigħat) |
|--------------------|----------------------------------|-------------------------------|--------------------|----------------------------|
| Banju ikkontrollat tajjeb-, mira servizz ta' 2000 siegħa |<80 | <0.8% | Grade 2 titanium, standard operation | >3500 |
| Soluzzjoni standard għat-tqaxxir, firxa tipika|80 – 100|0.8 – 1.0%|Grad 2 titanju, monitor kull ġimgħa|2,500 – 3,200 |
| Banju aggressiv, qrib il-limitu tal-fluworidu|100 – 150|1.0 – 1.5%|Titanju ta' grad 7 jew tnaqqas il-konċentrazzjoni HF|1,800 – 2,500 (marġinali) |
| Free fluoride exceeds 150 ppm | >150 | >1.5%|Mhux rakkomandat – aqleb għal PFA-heater miksi |<1200 |
| Il-banju fih fluworidu-aġenti kumplessi (Al³⁺)|Varjabbli (imnaqqas)|Sa 2% jistgħu jkunu aċċettabbli|Grad 2 titanju, moniter free fluworide|3,000 – 4,000 |
**Metodi Prattiċi għall-Kontroll tal-Konċentrazzjoni ta' Fluworidu Ħieles**
Tliet approċċi prattiċi jżommu fluworidu ħieles taħt il-100 ppm. L-ewwel, żid sulfat tal-aluminju (Al₂(SO₄)₃) mal-banju tat-tqaxxir bi proporzjon molari ta 'Al:F ta' 1:6. Il-jonji tal-aluminju kumplessi fluworidu ħieles bħala AlF₆³⁻, tnaqqas il-konċentrazzjoni ta 'fluworidu ħieles aggressiva mingħajr ma tnaqqas il-fluworidu totali. It-tieni, żomm it-temperatura tal-banju f'60 grad; temperaturi ogħla jżidu d-dissoċjazzjoni ta 'NH₄HF₂ u l-konċentrazzjoni ta' fluworidu ħieles. It-tielet, immonitorja fluworidu ħieles kull ġimgħa billi tuża elettrodu selettiv tal-jone tal-fluworidu-; meta l-konċentrazzjoni toqrob 80 ppm, żid sulfat tal-aluminju jew iddilwa l-banju. Għal faċilitajiet li ma jistgħux jikkontrollaw fluworidu ħieles taħt il-100 ppm, titanju grad 7 (Ti-0.15% Pd) huwa rakkomandat, peress li jittollera 150-200 ppm fluworidu ħieles fil-HAZ.
**Konklużjoni**
Għal tubi tat-tisħin tat-titanju ta 'grad 2 f'6% bifluworidu ta' l-ammonju, 2% soluzzjoni ta 'tqaxxir ta' aċidu idrofluworiku f'60 grad, il-konċentrazzjoni massima ta 'fluworidu ħieles fil-ħajt tat-tubu għal 2000 siegħa ta' servizz mingħajr pitting fiż-żona affettwata tas-sħana tal-weldjatura -hija 100 ppm F⁻. L-HAZ tal-weldjatura hija l-post kritiku minħabba l-mikrostruttura -oħxon tagħha, tensjonijiet residwi, u segregazzjoni tal-impuritajiet. F'konċentrazzjonijiet ta' fluworidu ħieles 'l fuq minn 150 ppm, il-pittura tibda qabel 1500 siegħa u timxi 'l quddiem malajr. L-inġiniera li jispeċifikaw ħiters tat-titanju għat-tneħħija tal-kisi anodizzat għandhom jimmonitorjaw il-konċentrazzjoni tal-fluworidu ħielsa kull ġimgħa, iżommu livelli taħt it-80 ppm għas-sigurtà, u jqisu titanju ta 'grad 7 għal banjijiet b'konċentrazzjonijiet ogħla ta' fluworidu. Din l-ispeċifikazzjoni tal-fluworidu b'xejn tipprevjeni l-modalità ta 'falliment l-aktar komuni fl-applikazzjonijiet tat-tisħin tal-istrippjar tal-bifluworidu tal-ammonju.
