วิธีการปิดผนึกปลายท่อ (การเชื่อมด้วยความต้านทานเทียบกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์) สำหรับฮีตเตอร์แบบเปลือกไทเทเนียมเปลี่ยนเวลาในการบ่มสำหรับการแตกร้าวของการกัดกร่อนจากความเค้นในการต้ม NaOH 40% อย่างไร

การแตกร้าวแบบกัดกร่อนสามารถนำไปสู่การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียด (SCC) ในเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมที่ทำให้โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 40% เดือดที่อุณหภูมิประมาณ 125 องศา ซีลปลายท่อที่ลวดต้านทานเข้าไปในปลอกเป็นจุดสำคัญของความเค้นตกค้างสูง วิธีการปิดผนึกปลอกไทเทเนียมแบบดั้งเดิมคือการเชื่อมด้วยความต้านทานด้วยอิเล็กโทรดคาร์บอนที่สร้างโซนรับความร้อนกว้าง- (HAZ) พร้อมความเค้นดึงตกค้างอย่างมาก ลำแสงที่มีความเข้มข้นในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ทำให้เกิด HAZ ที่แคบมาก ลดความเค้นตกค้างและมลภาวะเพียงเล็กน้อย เวลาในการฟักตัวของ SCC (เวลาก่อนที่จะแตกร้าว) จะนานกว่า 3 ถึง 5 เท่าสำหรับซีลที่เชื่อมด้วยเลเซอร์ เมื่อเทียบกับซีลที่เชื่อมด้วยความต้านทาน

กลไกการฟักตัวของ SCC ในซีลแบบเชื่อมในสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

SCC ในการเดือด NaOH 40% ต้องใช้เงื่อนไขสามประการ ได้แก่ ความเค้นแรงดึงสูง โครงสร้างจุลภาคที่ไวต่อการสัมผัส และสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ความเค้นตกค้างสำหรับการเชื่อมด้วยความต้านทานมีขนาดใหญ่กว่า (150–250 MPa) มากกว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์ (50–100 MPa) การเชื่อมด้วยความต้านทานยังมี HAZ ที่ใหญ่กว่า โดยมีข้อบกพร่องขอบเขตเกรนมากกว่า และการปนเปื้อนด้วยเหล็กจากอิเล็กโทรดคาร์บอนซึ่งทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นของ SCC การเชื่อมด้วยเลเซอร์จะสร้าง HAZ ที่แคบและสะอาด พร้อมด้วยความเค้นตกค้างต่ำ และไม่มีการปนเปื้อนจากอิเล็กโทรด ทำให้การเริ่มเกิดรอยแตกร้าวล่าช้าออกไป การแตกร้าวจะแพร่กระจายข้ามระดับผ่านบริเวณรอยเชื่อมเมื่อถูกกระตุ้น

เวลาบ่ม SCC เชิงปริมาณสำหรับกระบวนการเชื่อมต่างๆ

ระยะฟักตัวของ SCC สำหรับการเชื่อมและหลังการรักษา-สถานการณ์ต่างๆ ของซีลปลายท่อไทเทเนียมเกรด 2 ได้รับการกำหนดโดยการทดสอบที่มีการควบคุมในการต้ม NaOH 40% ที่ 125 องศา และความดันบรรยากาศ ระยะฟักตัวของ SCC ใน-สภาพการเชื่อมโดยไม่มี-การบำบัดหลังคือ 800–1,500 ชั่วโมงสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ รอยแตกร้าวจะเริ่มที่รอยเชื่อมหลังจากผ่านไป 500 ถึง 1,000 ชั่วโมง ดังนั้นจึงยอมรับได้สำหรับการทำงานต่อเนื่องเป็นเวลา 3 ถึง 6 เดือน แนวทางที่แนะนำคือการเชื่อมด้วยเลเซอร์ตามด้วยการคลายความเค้นที่ 540 องศาเป็นเวลา 30 นาทีในสภาพแวดล้อมแบบอาร์กอน ระยะฟักตัวขยายเป็น 2,000-3,500 ชั่วโมง โดยไม่มีการแตกร้าวภายใน 2,000 ชั่วโมง ในสภาพการเชื่อมทั่วไป ระยะเวลาฟักตัวสำหรับการเชื่อมด้วยความต้านทานเพียง 200–400 ชั่วโมง และรอยแตกเริ่มต้นจากบริเวณที่สัมผัสกับอิเล็กโทรด ซึ่งไม่เหมาะสำหรับการซ่อมบำรุงอย่างต่อเนื่อง สำหรับการเชื่อมแบบต้านทานและการบรรเทาความเครียดในภายหลัง ระยะเวลาฟักตัวจะเพิ่มขึ้นเป็น 500-800 ชั่วโมง ซึ่งดีกว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์ แต่ก็ยังน้อยกว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ในกรณีการเชื่อมแบบต้านทานด้วยการลดความเครียดและการดอง ระยะเวลาการบ่มจะเพิ่มขึ้นเป็น 600-1,000 ชั่วโมง การดองช่วยขจัดการปนเปื้อนของเหล็กบนพื้นผิว

ผลของความเข้มข้นและอุณหภูมิของ NaOH ต่ออัตราส่วนของเวลาในการฟักตัว

The ratio of incubation durations between laser welding and resistance welding remains essentially stable over caustic environments. The laser-welded seals exhibit an incubation period of >5,000 hours at 30% NaOH and 115°C, while the resistance-welded seals display 1,000-2,000 hours, giving a life ratio of >3. การเชื่อมด้วยเลเซอร์: 800–1,500 ชั่วโมง การเชื่อมด้วยความต้านทาน: 200–400 ชั่วโมง อัตราส่วน: 4 40% NaOH, 125 องศา การเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ 50% NaOH, 140 องศา C ให้เวลา 300-600 ชั่วโมง การเชื่อมด้วยความต้านทานจะใช้เวลา 80-150 ชั่วโมง อัตราส่วน 4 เช่นกัน สำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ NaOH 60% และ 155 องศา การเชื่อมด้วยความต้านทานจะใช้เวลา 30–60 ชั่วโมง การเชื่อมด้วยเลเซอร์ 100–250 ชั่วโมง อีกครั้งในอัตราส่วน 4:1 อัตราส่วนนี้มีเสถียรภาพมาก แสดงให้เห็นว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์ทำให้ความต้านทาน SCC เพิ่มขึ้นขั้นพื้นฐานโดยไม่คำนึงถึงความรุนแรงของการกัดกร่อน

คำแนะนำในการเลือกกระบวนการซีลปลายท่อสำหรับงานกัดกร่อน

ตารางด้านล่างแสดงการเลือกวิธีการปิดผนึกปลายท่อที่แนะนำสำหรับเครื่องทำความร้อนแบบเปลือกไทเทเนียมในการให้บริการโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่กำลังเดือด ขึ้นอยู่กับอายุการใช้งานและความเข้มข้นของสารกัดกร่อนที่ต้องการ

อายุการใช้งานที่ต้องการ ความเข้มข้นของ NaOH (%) วิธีการปิดผนึกที่แนะนำหลัง-เวลาบ่มการรักษาการเชื่อม (ชั่วโมง) คาดว่า SCC2 ปี 30 การเชื่อมด้วยเลเซอร์ การบรรเทาความเครียด > 5,000
1–2 ปี 40 การเชื่อมด้วยเลเซอร์ การบรรเทาความเครียด 2,000–3,500
6–12 เดือน 40 การเชื่อมด้วยเลเซอร์ ไม่มี 800–1,500
3-6เดือน40 ต้านทานการเชื่อม คลายเครียด+ดอง 600-1,000
<3 months 40 Resistance welding Nil 200-400
วิศวกรรมมากกว่าการเลือกวิธีการเชื่อม

เกรดไทเทเนียมมีอิทธิพลต่อความต้านทาน SCC โดยไม่ขึ้นกับขั้นตอนการเชื่อม เกรด 7 (แพลเลเดียม-เสถียร) มีระยะฟักตัวนานกว่าเกรด 2 ถึง 3-5 เท่าสำหรับกระบวนการเชื่อมทั้งสอง เนื่องจากการเสริมแพลเลเดียมที่ขอบเขตของเกรน ความหนาของผนังไม่ได้หยุด SCC จากการเริ่มต้นแต่ทำให้การเติบโตช้าลง ผนัง 2.0- มม. ที่มีรอยแตกร้าว SCC สามารถใช้งานได้นานกว่าผนัง 1.2 มม. ถึง 2–3 เท่า รูปร่างปลายท่อมีความสำคัญ ความเข้มข้นของความเค้นจะลดลงโดยการเปลี่ยนจากซีลไปยังท่ออย่างราบรื่น การเชื่อมด้วยเลเซอร์จะสร้างโปรไฟล์การเชื่อมที่สม่ำเสมอมากขึ้นและมีการตัดส่วนล่างน้อยลง ระยะเวลาฟักตัวจะเพิ่มขึ้นอย่างมากโดยการอบอ่อนคลายความเค้นหลังการเชื่อมที่อุณหภูมิ 540 องศาเป็นเวลา 30 นาที ซึ่งช่วยลดความเค้นตกค้างลงได้ 60-80% สำหรับทั้งสองขั้นตอน

การให้ข้อมูลจำเพาะที่มีข้อมูลครบถ้วน

ซีลปลายท่อทั้งหมดจะต้องเชื่อมด้วยเลเซอร์ เครื่องทำความร้อนแบบปลอกไทเทเนียมสำหรับบริการเดือด NaOH 40% ที่ 125 องศา บรรเทาความเครียดหลังการเชื่อมที่ 540 องศา เป็นเวลา 30 นาที ในบรรยากาศอาร์กอน ตามด้วยการดองในกรดไนตริก 20% + 3% กรดไฮโดรฟลูออริกเป็นเวลา 5 นาที เพื่อขจัดการปนเปื้อนบนพื้นผิว หากไม่สามารถเข้าถึงการเชื่อมด้วยเลเซอร์ได้ ให้ทำการเชื่อมแบบต้านทานด้วยการลดความเครียดและการดอง แต่ยอมรับอายุการใช้งานที่สั้นลง ปฏิเสธการเชื่อมใดๆ ที่มีการปนเปื้อนที่เห็นได้ชัด การกระเซ็นหรือการตัดราคา ระหว่างการใช้งาน ให้ตรวจสอบซีลปลายท่อเป็นระยะๆ โดยใช้สารแทรกซึมสีย้อม หากพบรอยแตกร้าว ให้นำฮีตเตอร์ออกจากการใช้งานทันที วิศวกรใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์แทนการเชื่อมด้วยความต้านทาน จึงเพิ่มระยะฟักตัวของ SCC ขึ้นอีก 4 เท่า ทำให้สามารถดำเนินการโซเดียมไฮดรอกไซด์แบบเดือด 40% ได้อย่างสม่ำเสมอ