Taħt CO₂ bi pressjoni għolja ċiklika (50–100 bar, 100 grad), heater PFA b’qalba tat-titanju ta’ Grad 2 (purità għolja, 0.3% max Fe, 0.25% max O) idum 3–5 × itwal minn wieħed bi grad baxx ta’ titanju (grad ta’ grad 12, jew li jkollu elementi ta’ allokazzjoni ta’ Grad 12, jew grad 12, jew grad 12 ta’ titanju). sors inqas pur). Il-mod ta 'falliment mhuwiex korrużjoni tat-titanju (it-titanju huwa reżistenti ħafna għal CO₂), iżda fraġilità ta' l-idroġenu minn traċċa ta 'umdità fis-CO₂. It-titanju ta' grad aktar baxx-fih aktar ħadid u inklużjonijiet intermetalliċi oħra li jaġixxu bħala siti ta' nukleazzjoni għall-formazzjoni tal-idrur. Grad 2 titanju ta 'purità għolja-(ASTM B348, 99.7% Ti) għandu inqas inklużjonijiet, u jnaqqas il-preċipitazzjoni tal-idrur. Taħt pressjoni ċiklika, l-idridi jikkawżaw qsim tal-għeja tal-qalba, li mbagħad tikser il-kisja tal-PFA. Għal servizz ta' CO₂ bi pressjoni-għoli (eż., estrazzjoni ta' CO₂ superkritika), speċifika titanju ta' Grad 2 b'kontenut massimu ta' ħadid ta' 0.2% u kontenut ta' ossiġnu ta' 0.20–0.25% (mhux ossiġnu żejjed-baxx, li huwa aktar dgħajjef). Grad 7 (Pd-ligat) mhux rakkomandat; għandu ħadid ogħla u jista 'jbati effetti galvaniċi.
Tqabbil tal-Grad tat-Titanju għal-Co₂ ta' Pressjoni Għolja
| Grad | Kompożizzjoni | Fe max (%) | O (%) | Suxxettibilità ta' l-idrur | Għeja Ħajja f'CO₂ f'100 bar, 100 grad (ċikli biex jinqasam) | Idoneità |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Grad 2 (standard) | Ti (99.5% min) | 0.30 | 0.25 | Moderat | 50,000–100,000 | Tajjeb |
| Grad 2 (purità-għolja) | Ti (99.7% min) | 0.15 | 0.22 | Baxx | 200,000–400,000 | L-aħjar |
| Grad 7 (Ti + 0.15% Pd) | Ti, Pd | 0.30 | 0.25 | Għoli (inklużjonijiet Pd) | 20,000–50,000 | Miskin |
| Grad 12 (Ti + 0.3% Mo, 0.8% Ni) | Ti, Mo, Ni | 0.30 | 0.25 | Għoli (inklużjonijiet Ni) | 10,000–30,000 | Miskin |
| Grad 1 (ossiġnu żejjed baxx) | Ti | 0.20 | 0.18 | Baxxa ħafna iżda aktar dgħajfa | 50,000–100,000 | Aċċettabbli iżda aktar dgħajfa |
| Incoloy 825 | Ni, Cr, Mo | N/A | N/A | Mhux applikabbli | 5,000–10,000 (korrużjoni) | Fqira (jissadda fis-CO₂) |
Mekkaniżmu ta' Fraġilità tal-Idridu
F'-CO₂ bi pressjoni għolja, l-umdità (100–500 ppm) tirreaġixxi ma' CO₂ biex tifforma aċidu karboniku (H₂CO₃). Fil-wiċċ tat-titanju, H₂CO₃ jiddissoċja għal H⁺, li jnaqqas għal idroġenu atomiku. L-idroġenu jinfirex fil-kannizzata tat-titanju. F'titanju ta' grad aktar baxx-, inklużjonijiet rikki tal--ħadid (FeTi, Fe₂Ti) jaġixxu bħala nases tal-idroġenu, u jiffurmaw idrur tat-titanju (TiH₂). Hydrides huma fraġli u jespandu (żieda fil-volum 17%), li jikkawżaw mikroxquq. Taħt pressjoni ċiklika (għeja), dawn il-mikroxquq jikbru, li jwasslu għal ksur tal-qalba. Il-Grad 2 ta'-purità għolja għandu inqas inklużjonijiet tal-ħadid, għalhekk inqas siti tan-nukleazzjoni tal-idrur. Il-ħajja tal-għeja hija 3–5 × itwal.
Dejta tat-Test: 100 bar CO₂, 100 grad, 10,000 ċiklu
| Grad tat-titanju | Kontenut tal-Ħadid (ppm) | Assorbiment tal-Idroġenu (ppm wara 10,000 ċiklu) | Formazzjoni ta' Hydride (erja %) | Xquq tal-qalba wara 10,000 ċiklu | Qawwa li Fadal (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| Grad 2 (purità-għolja) | 800 | 150 | <0.1% | Xejn | 98% |
| Grad 2 (standard) | 2,500 | 250 | 0.5% | Mikroxquq | 85% |
| Grad 7 | 3,000 (aktar Pd) | 300 | 1.0% | Xquq | 70% |
| Grad 12 | 2,800 (plus Ni) | 400 | 1.5% | Xquq multipli | 60% |
Eżempju tal-Qasam
Impjant ta 'estrazzjoni ta' CO₂ superkritiku uża ħiters PFA b'qlub tat-titanju ta 'Grad 7 (għal reżistenza għall-korrużjoni). Il-ħiters fallew wara 18-il xahar (qsim tal-qalba). L-impjant qaleb għal titanju ta' Grad 2 ta'-purità għolja (Fe<0.15%, O 0.22%). The heaters have operated for 5+ years without failure. The cost difference was $50 per heater (2% premium). The plant now specifies "Grade 2 titanium, high purity, Fe ≤ 0.15%, O 0.20–0.25%" for all high-pressure CO₂ heaters.
Sejbien ta' Formazzjoni ta' Hydride
Spezzjoni ultrasonika: Hydrides jidhru bħala backscatter miżjuda (viżibbli fuq A-scan). Mhux faċli fil-qasam.
EDX (-raġġi X-dispersivi tal-enerġija): Fuq il-qalba falluta, ir-reġjuni tal-idrur għandhom kontenut ogħla ta 'idroġenu (skopert permezz ta' metodi indiretti).
Viżwali: Hydrides jikkawżaw wiċċ matt u griż (titanju normalment huwa tleqq). Mhux affidabbli.
Rakkomandazzjonijiet tad-Disinn għall--CO₂ ta' Pressjoni Għolja
| Parametru | Rakkomandazzjoni | Motivazzjoni |
|---|---|---|
| Grad tat-titanju | Grad 2 ta'-purità għolja (ASTM B348, Fe Inqas minn jew ugwali għal 0.15%, O 0.20–0.25%) | Jimminimizza n-nukleazzjoni tal-idrur |
| Finitura tal-wiċċ | Illustrat għal Ra Inqas minn jew ugwali għal 0.4 µm | Tnaqqas l-istress risers |
| Ħxuna tal-ħajt PFA | 1.5–2.0 mm | Adekwat għar-reżistenza kimika |
| Dijametru tal-qalba | Iktar minn jew ugwali għal 6 mm (biex jiflaħ pressjoni mingħajr ħsara) | Saħħa mekkanika |
| Temperatura operattiva | Inqas minn jew ugwali għal 150 grad (it-titanju jossidizza 'l fuq minn 200 grad) | Evita l-iskala |
Konklużjoni: It-Titanju ta' Grad 2 ta' Purità Għolja -Iżsupera Gradi Inferjuri f'CO₂ ta' Pressjoni Għolja-ċiklika
F'servizz ċikliku ta' CO₂ bi pressjoni għolja-(50–100 bar, 100 grad), heater PFA b'qalba tat-titanju ta' Grad 2 ta' purità għolja-(Fe Inqas minn jew ugwali għal 0.15%) idum 3–5 × itwal minn wieħed b'titanju standard ta' Grad 2 jew Grad 7. Il-mekkaniżmu tal-falliment huwa l-fraġilità tal-idrur minn traċċi ta' umdità fis-CO₂, innukleat f'inklużjonijiet rikki tal-ħadid-. It-titanju ta' purità għolja- għandu inqas inklużjonijiet, għalhekk inqas idruri jiffurmaw, u l-ħajja tal-għeja hija estiża. Għal estrazzjoni ta' CO₂ superkritika jew kwalunkwe servizz ta' CO₂ bi pressjoni għolja-ċikliku, speċifika titanju ta' Grad 2 ta'-purità għolja. Grad 7 u Grad 12 mhumiex vantaġġużi; għandhom aktar elementi tal-liga u jagħmlu agħar. Titanju pur (99.7%+) jirbaħ. Fis-CO₂, il-purità hija importanti. L-inqas l-inklużjonijiet, itwal il-ħajja. Speċifika Grad 2 ta'-purità għolja. Il-heater tiegħek jirringrazzjak. Is-CO₂ jista' jkun superkritiku, iżda l-qalba tiegħek għandha tkun super-pura. Dak huwa s-sigriet.
