ความดันบางส่วนของออกซิเจนที่ปลอดภัยสูงสุด (atm) ในผ้าห่มไนโตรเจนเหนือเครื่องทำความร้อนแบบจุ่มไทเทเนียมคือเท่าใด ซึ่งทำงานที่ 300 องศาในอ่างเกลือยูเทคติก เพื่อหลีกเลี่ยงการขยายตัวของเคสอัลฟา-แบบเร่ง
ฝากข้อความ
เครื่องทำความร้อนแบบแช่ไทเทเนียมได้รับการปกป้องจากการเกิดออกซิเดชันโดยผ้าห่มไนโตรเจนในอ่างเกลือยูเทคติกที่อุณหภูมิ 300 องศา อย่างไรก็ตาม หากมีออกซิเจนอยู่ในผ้าห่มไนโตรเจน ออกซิเจนอาจซึมเข้าสู่พื้นผิวไทเทเนียมและก่อตัวเป็นชั้นเคสอัลฟ่าที่อุดมด้วยออกซิเจน- ชั้นที่เปราะนี้ช่วยลดอายุความเมื่อยล้าและความเหนียว อัตราการเติบโตของกรณีอัลฟ่า-คือพาราโบลา โดยความลึกจะเป็นสัดส่วนกับรากที่สองของเวลาคูณด้วยความดันย่อยของออกซิเจน นี่คือความดันย่อยออกซิเจนสูงสุดที่สามารถใช้ได้อย่างปลอดภัยเพื่อหลีกเลี่ยงการเร่งการเติบโตของอัลฟ่า-เคส (เช่น น้อยกว่า 10 ม. ของเคสอัลฟ่า- หลังการทำงาน 10,000 ชั่วโมง) เหนือระดับนี้ อัตราการเติบโตของอัลฟ่า-เคสจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดการเปราะและความล้มเหลวในระยะแรก
กลไกของอัลฟ่า-การก่อตัวของเคสด้วยออกซิเจนที่ 300 องศา
ที่ 300 องศา ออกซิเจนจะกระจายไปในโครงตาข่ายไทเทเนียมเพื่อรักษาเสถียรภาพของเฟสอัลฟา ชั้นเคสอัลฟ่า-นั้นแข็งกว่า โดยทั่วไปคือ 300–500 HV เทียบกับ 180–220 HV สำหรับโลหะฐาน และโดยพื้นฐานแล้วไม่ใช่-ความเหนียว การเติบโตของกรณีอัลฟ่า- จะได้จากสมการ d^2=k_p * t โดยที่ d คือความลึกของกรณีอัลฟ่า- k_p คือค่าคงที่อัตราพาราโบลา และ t คือระยะเวลา อัตราคงที่ kp เป็นสัดส่วนกับความดันย่อยของออกซิเจนต่อกำลัง 0.5 ที่ความดันย่อยของออกซิเจนต่ำกว่าค่าวิกฤติ อัตราการเติบโตของกรณีอัลฟ่า-นั้นไม่สำคัญตลอดอายุการใช้งานจริง หากสูงกว่าระดับนี้ อัตราการเติบโตจะสูงและอาจนำไปสู่การเปราะของท่อทำความร้อนที่มีผนังบางภายในไม่กี่เดือน
อัลฟ่าเชิงปริมาณ-การเติบโตของเคสเทียบกับความดันบางส่วนของออกซิเจนที่ 300 องศา
การทดสอบที่มีการควบคุมด้วยไนโตรเจน-การผสมออกซิเจนที่ 300 องศาเป็นเวลา 10,000 ชั่วโมงได้กำหนดความลึกของกรณีอัลฟ่า-ของการเติบโตสำหรับ Ti-เกรด 2 ที่ความดันย่อยของออกซิเจน 0.0001 atm (ออกซิเจน 0.01%) เคสอัลฟ่า-มีความลึกเพียง 2–5 µm ดังนั้นจึงไม่มีนัยสำคัญและไม่ส่งผลต่อคุณภาพเชิงกล ความลึกอยู่ที่ 5–10 µm ที่ 0.0005 atm (ออกซิเจน 0.05%) ซึ่งเป็นที่ยอมรับสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ที่มีระดับความปลอดภัย ที่เกณฑ์วิกฤตที่ 0.001 เอทีเอ็ม (ออกซิเจน 0.1%) ความลึกของเคสอัลฟ่า-คือ 8-15 {ไมโคร}ม. หลังจาก 10,000 ชั่วโมง ซึ่งเป็นขีดจำกัดสูงสุดที่อนุญาต ที่ 0.002 atm (ออกซิเจน 0.2%) ความลึกจะเพิ่มขึ้นเป็น 15–25 µm และสังเกตการสูญเสียความเหนียวที่วัดได้ ที่ 0.005 atm (ออกซิเจน 0.5%) ความลึกอยู่ที่ 25-40 µm และมีการเกิดการเปราะมาก. 35–60 µm ความลึกของ alpha-case ที่ 0.01 atm (ออกซิเจน 1%) โดยเกิดการแตกร้าวจากการหมุนเวียนเนื่องจากความร้อน ที่ 0.1 atm (ออกซิเจน 10% โดยทั่วไปของอากาศ) ความลึกมากกว่า 100 µm หลังจาก 10,000 ชั่วโมง โดยมีอาการเปราะอย่างรุนแรง
อุณหภูมิและเวลาในการสัมผัสผลต่อความทนทานต่อออกซิเจน
ความดันบางส่วนของออกซิเจนที่ปลอดภัยจะลดลงอย่างมากด้วยอุณหภูมิ. 8-15 µm อัลฟา- ความลึกของตัวเรือนหลังจาก 10,000 ชั่วโมงที่ 300 องศา และ 0.001 atm O2 ที่ 350 องศาและความดัน O2 เท่ากันที่ 0.001 atm ความลึกจะเพิ่มขึ้นเป็น 20–35 µm ซึ่งเกินขีดจำกัดที่อนุญาต ที่ 300 C และ 0.002 atm O 2 ความลึกคือ 15-25 um ซึ่งเกินขีดจำกัดอีกครั้ง ความคลาดเคลื่อนของออกซิเจนจะสูงขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ โดยมีความลึก 10,000 ชั่วโมงเพียง 5–10 µm ที่ 250 องศา และ 0.005 atm O2 ระดับออกซิเจนที่สูงขึ้นอาจยอมรับได้สำหรับเวลาสัมผัสที่น้อยกว่า 10,000 ชั่วโมง ความดันบางส่วนของออกซิเจนที่ปลอดภัยสูงสุดในระหว่างการสัมผัส 1,000 ชั่วโมงที่ 300 องศาจะเพิ่มขึ้นเป็น 0.005 atm (ออกซิเจน 0.5%) โดยมีความลึกของกรณีอัลฟ่า 5–10 μm
คู่มือการควบคุมความดันบางส่วนของออกซิเจนแบบผ้าห่มไนโตรเจน
ตารางต่อไปนี้แสดงคำแนะนำสำหรับแรงดันบางส่วนที่อนุญาตสูงสุดของออกซิเจนในผ้าห่มไนโตรเจนเหนือเครื่องทำความร้อนแบบแช่ไทเทเนียมในอ่างเกลือยูเทคติกที่ 300 องศา โดยเป็นฟังก์ชันของอายุการใช้งานที่ต้องการและความลึกอัลฟ่า-เคสที่อนุญาต
อายุการใช้งานที่ต้องการ (ชั่วโมง) อัลฟ่าที่อนุญาตสูงสุด-ความลึกเคส (µm) ความดันบางส่วนของออกซิเจนที่ปลอดภัยสูงสุด (atm) ความเข้มข้นของออกซิเจนเทียบเท่า (%) ความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนที่แนะนำ 5,000 10 0.002 0.2% 99.8% 10,000 10 0.001 0.1% 99.9% 20,000 15 0.0005 0.05% 99.95% 50,000 20 0.0002 0.02% 99.98% 100,000 25 0.0001 0.01% 99.99%
วิศวกรรมที่อยู่เหนือความกดดันบางส่วนของการควบคุมออกซิเจน
เกรดของไทเทเนียมมีอิทธิพลต่อจลนศาสตร์ของการผลิตเคสอัลฟา- ชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 มีพฤติกรรมคล้ายกับชั้นประถมศึกษาปีที่ 2 ในกรณีอัลฟา-สำหรับความดันย่อยออกซิเจนเท่ากัน เนื่องจากแพลเลเดียมไม่เปลี่ยนแปลงการแพร่กระจายของออกซิเจนอย่างมีนัยสำคัญ ความหนาของผนังมีค่าเผื่อวัสดุ ตัวอย่างเช่น ผนัง 2.0 มม. ที่มีเคสอัลฟา-ความลึก 20 µm มีแกนดัด 1.98 มม. ซึ่งเป็นที่ยอมรับ แต่ผนัง 1.0 มม. ที่มีเคสอัลฟ่า-เดียวกันมีแกนดัดเพียง 0.98 มม. ซึ่งอาจเป็นส่วนขอบ ควรดูแลรักษาการตรวจสอบผ้าห่มไนโตรเจนอย่างต่อเนื่องโดยใช้เครื่องวิเคราะห์ออกซิเจนที่ตั้งค่าให้แจ้งเตือนที่ออกซิเจน 0.05% (0.0005 atm) เพื่อให้ค่าความปลอดภัยต่ำกว่าขีดจำกัด 0.1% เคมีของเกลืออาบยังสามารถส่งผลต่อการเติบโตของเซลล์อัลฟ่า- สิ่งเจือปนของคลอไรด์ในเกลือจะเพิ่มอัตราการขนส่งออกซิเจน
ข้อมูลจำเพาะแจ้ง
สำหรับเครื่องทำความร้อนแบบแช่ไทเทเนียมที่อุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียส ในอ่างเกลือยูเทคติกที่มีผ้าห่มไนโตรเจน ให้ระบุความดันย่อยออกซิเจนสูงสุดที่ 0.001 atm (ออกซิเจน 0.1 เปอร์เซ็นต์) สำหรับอายุการใช้งาน 10,000 ชั่วโมง การตรวจสอบออกซิเจนในผ้าห่มไนโตรเจนควรต่อเนื่องโดยมีสัญญาณเตือนที่ออกซิเจน 0.05% และลูกโซ่เพื่อตัดเครื่องทำความร้อนหากออกซิเจนมากกว่า 0.2% ระบุไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์ขั้นต่ำ 99.9% จุดน้ำค้างต่ำกว่า -60 องศา เพื่อให้แน่ใจว่าแห้ง ระบุไนโตรเจน 99.95% (0.05%O₂) เพื่ออายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า 20,000 ชั่วโมง หรือติดตั้งระบบรับออกซิเจน ในระหว่างการทดสอบเดินเครื่อง สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบระดับออกซิเจนบนพื้นผิวเครื่องทำความร้อน ไม่เพียงแต่ที่ทางเข้าก๊าซเท่านั้น เนื่องจากอากาศสามารถเข้ามาทางซีลได้ เพื่อป้องกันไม่ให้กรณีอัลฟ่าเติบโตอย่างรวดเร็วและการเปราะของเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมในการให้บริการอ่างเกลือที่มีอุณหภูมิสูง วิศวกรจึงควบคุมความดันย่อยของออกซิเจนให้น้อยกว่า 0.001 atm
