Хрупкое разрушение из-за межкристаллитной коррозии относится к сварке титановых труб и высокотемпературной-термической обработке, приводящей к сегрегации элементов сплава по границам зерен и выделению хрупких интерметаллических фаз. Область границ зерен становится электрохимически активной и подвержена гораздо более высокой восприимчивости к коррозии, чем внутренняя часть зерна. При эрозии агрессивной среды коррозия развивается преимущественно по границам зерен с образованием сплошных каналов коррозии. Сила связи между кристаллическими зернами металла полностью теряется, материал теряет макроскопическую пластичность, и при незначительном внутреннем давлении или внешней вибрации происходит хрупкое расщепление без явной пластической деформации. Чаще всего такая поломка возникает в сварных титановых трубопроводах отопления, работающих в кислых и галогенсодержащих-агрессивных средах.
1. Выделение зернограничной фазы и механизм межкристаллитного коррозионного расширения.
Во время термического цикла сварки титановый материал подвергается быстрому нагреву и закалке. Элементы-примеси, такие как железо, углерод и азот, собираются на границах зерен, образуя хрупкие сегрегационные слои. Электродный потенциал границ зерен ниже, чем у матрицы зерен, что приводит к самопроизвольному образованию в среде электролита многочисленных крошечных микропервичных батарей. Коррозия непрерывно растворяет зернограничную фазу, разрывая межзеренную связь. В отличие от равномерной коррозии, которая равномерно охватывает всю стенку трубы, межкристаллитная коррозия проникает вдоль сетки границ кристаллов внутри материала. На внешней поверхности трубы нет явного утонения, но внутри образовалась сеть проникающих трещин, которая чрезвычайно скрыта и склонна к внезапному хрупкому разрушению.
2. Типичные места, подверженные межкристаллитной коррозии.
Сварные швы и зоны,-подверженные сварке, подвергаются воздействию высоко-термического сварочного термического цикла;
Секции труб с неправильной термообработкой после-сварки, приводящей к аномальной металлографической структуре;
Изгиб формирующих участков с сильными искажениями зерен и сегрегацией зернограничных элементов;
Локальный перегрев деталей, вызванный неравномерным нагревом при работе оборудования;
Зоны длительного-погружения, где коррозионная среда постоянно скапливается и контактирует со стенками трубы.
3. Основные факторы, ускоряющие разрушение межкристаллитной коррозии.
Несоответствующий сварочный присадочный материал приводит к появлению примесей, которые усугубляют выделение зернограничных выделений;
При сварке отсутствует защита инертным газом, что приводит к загрязнению металла сварного шва кислородом и азотом;
Параметры процесса отжига после-сварки необоснованны и не позволяют гомогенизировать металлографическую структуру;
Технологическая среда содержит фторид, хлорид и другие агрессивные ионы, активирующие зернограничную коррозию;
Сырьевой титановый материал имеет чрезмерное содержание примесей и низкую стойкость к межкристаллитной коррозии.
4. Полные-технические меры по предотвращению и контролю ссылок
① Выберите базовый материал высокой-чистоты и соответствующую специальную титановую сварочную проволоку с низким содержанием примесей.
Контролируйте состав сырья, чтобы уменьшить источник элементов зернограничной сегрегации.
② Внедрить аргоновую защиту полного-диапазона для передней и задней сторон сварного шва во время сварки конструкции.
Не допускайте загрязнения-высокотемпературного расплавленного металла кислородом и азотом воздуха.
③ Выполните стандартизированную термообработку после-снятия сварочных напряжений и гомогенизационного отжига.
Устранить неравномерное распределение зернограничных элементов и восстановить равномерную металлографическую структуру.
④ Строго контролировать концентрацию коррозионных ионов в транспортирующей среде и добавлять соответствующие ингибиторы коррозии.
Подавить электрохимическую реакцию, движущую силу межкристаллитной коррозии.
⑤ Проводить металлографический контроль и ультразвуковую дефектоскопию ключевых сварных соединений после сварки и регулярного технического обслуживания.
Отсеивайте ранние трещины межкристаллитной коррозии до разрушения.
5. Сравнительная таблица эффективности профилактики
表格
| Режим сварки и термообработки | Риск межкристаллитной коррозии | Предложение по применению |
|---|---|---|
| Нет защиты задней стороны аргоном + отсутствует отжиг сварного шва-+ загрязненные сварочные материалы | Непрерывное проникновение межкристаллитной коррозии и хрупкое разрушение появляются при средне-срочной эксплуатации. | Восстановить-обрезать дефектные сварные швы и внедрить стандартизированные процедуры защиты и термообработки. |
| Двусторонняя-защита инертным газом + нормализованный отжиг + квалифицированная сварка | Эффективно подавляет выделение хрупкой фазы на границах зерен и межкристаллитное коррозионное расширение. | Стандартные технические условия на сварку титановых трубопроводов отопления, работающих под давлением-подшипников |
| Базовый материал из титана со сверх-низким содержанием примесей + мониторинг ионов среды-в режиме реального времени + ежегодная металлографическая проверка сварных швов | Чрезвычайно низкая скрытая опасность разрыва межзеренного расщепления и внезапной утечки среды. | Предпочтительная схема для инженерных проектов по созданию сетей отопления из титана с защитой от-коррозии в рабочих условиях с высокой-коррозионной устойчивостью |
Заключение
Межкристаллитная коррозия титановых нагревательных трубок вызвана сегрегацией зернограничных элементов и выделением примесных фаз, вызванными термическим воздействием сварки, что приводит к преимущественной коррозии вдоль границ кристаллов и потере силы межзеренной связи, что в конечном итоге приводит к хрупкому разрушению. Основные профилактические меры включают оптимизацию выбора сырья и сварочных материалов, улучшение качества защиты сварочного газа, завершение термообработки после-сварки для гомогенизации микроструктуры, регулирование коррозионного состава среды и усиление неразрушающего контроля сварных швов. Полный-замкнутый-процесс управления входным контролем сырья, полевой сварочной конструкцией и приемкой после-термической обработки позволяет избежать хрупкого разрушения трубопровода и несчастных случаев, вызванных межкристаллитной коррозией титановых напорных трубопроводов нагрева.
