เหตุใดเครื่องทำความร้อนแบบแช่ไทเทเนียมที่มีฝาปิดแบบเชื่อมจึงล้มเหลวเร็วกว่าเนื่องจากการกัดกร่อนของรอยแยกที่รูตของการเชื่อมมากกว่าการทำให้ผอมบางทั่วไปในสารละลายโซเดียมไฮโปคลอไรต์ 5% ที่ 60 องศา

ไทเทเนียมมีอัตราการกัดกร่อนสม่ำเสมอเล็กน้อยที่ 0.01–0.05 มม. ต่อปีในโซเดียมไฮโปคลอไรต์ (NaOCl) 5% ที่ 60 องศา เนื่องจากบรรยากาศออกซิไดซ์ที่รุนแรง อย่างไรก็ตาม ฝาท้ายแบบเชื่อมของเครื่องทำความร้อนแบบแช่มีรอยแยกที่รากของการเชื่อม ซึ่งเป็นช่องว่างระหว่างฝาท้ายและผนังท่อภายในเครื่องทำความร้อน รูปทรงเรขาคณิตของรอยแยกนี้จำกัดอิเล็กโทรไลต์ที่อยู่กับที่ ไฮโปคลอไรต์สลายตัวภายในรอยแยกเป็นคลอไรด์และออกซิเจน คลอไรด์จะสะสมเป็น 5 ถึง 10 เท่าของความเข้มข้นรวม ในรอยแตกร้าว สารเคลือบแบบพาสซีฟจะแตกตัวและอัตราการกัดกร่อนจะเพิ่มขึ้นเป็น 0.3 ถึง 1.0 มม./ปี หรือ 10 ถึง 100 เท่าของอัตราการทำให้ผอมบางสม่ำเสมอ ความล้มเหลวมักเกิดขึ้นที่รากเชื่อม บ่อยครั้งไม่มีการกัดกร่อนที่เห็นได้ชัดจากภายนอก

กลไกการกัดกร่อนของรอยแยกที่รากเชื่อมในไฮโปคลอไรต์

สารละลายไฮโปคลอไรต์ปริมาณมากคือสภาพแวดล้อมการออกซิไดซ์ที่ช่วยรักษาฟิล์มพาสซีฟที่เสถียร รูปทรงของรอยแยกของรอยเชื่อมจะจำกัดการจ่ายออกซิเจน การสลายตัวของไฮโปคลอไรต์: 2OCl- → O2 + 2Cl- ความเข้มข้นของคลอไรด์เพิ่มขึ้นและออกซิเจนลดลง ค่า pH ในท้องถิ่นจะลดลงเมื่อมีกรดไฮโปคลอรัสเกิดขึ้น การรวมกันของคลอไรด์สูง ออกซิเจนต่ำ และ pH ที่เป็นกรดจะทำให้ฟิล์มแพสซีฟเสื่อมคุณภาพ แคโทดภายนอกขนาดใหญ่ (ส่วนที่เหลือของตัวทำความร้อน) ทำให้เกิดการละลายขั้วบวกอย่างรวดเร็วในรอยแยก ความเค้นดึงตกค้างของการเชื่อมยังสะสมอยู่ในรูปร่างของรากเชื่อมและเอื้อต่อการเริ่มต้นการแตกหัก

อัตราเชิงปริมาณของการกัดกร่อนรอยแยกของรอยเชื่อม

Corrosion rates have been established for Grade 2 titanium from controlled tests of 1000 hours in 5% NaOCl at 60°C in various heater sites. For the tube body (smooth surface without crevice), the uniform corrosion rate is 0.01-0.03mm/year, and the surface is bright without pitting. The corrosion rate at the external weld toe (the outside of the welded end cap) is 0.02 to 0.05 mm per year and the surface is lightly etched. For the weld root crevice (inside gap 0.1–0.3 mm) the crevice corrosion rate is 0.3–0.8 mm/yr and severe grooving is observed, perforating a 1.2 mm wall in 1,500–4,000 h. For the weld root with a badly fitted end cap (gap >0.5 มม.) อัตราการกัดกร่อนของรอยแยกเพิ่มขึ้นเป็น 0.5-1.2 มม./ปี และการเจาะจะเกิดขึ้นภายใน 1,000-2,500 ชั่วโมง

ผลของอุณหภูมิและความเข้มข้นของไฮโปคลอไรต์ต่อความรุนแรงของรอยแยก

ความรุนแรงของการกัดกร่อนตามรอยแยกของรอยเชื่อมจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณไฮโปคลอไรต์และอุณหภูมิ อัตราการกัดกร่อนตามรอยแยกอยู่ที่ 0.15–0.40 มม./ปีที่ NaOCl 1% และ 60 องศา ที่อัตรา 5 % และ 60 องศา คือ 0.30–0.80 มม. ต่อปี ที่ 10% และ 60 องศา อัตราคือ 0.50–1.20 มม./ปี ที่ 5% และ 40 องศา อัตรา 0.10-0.25 มม./ปี ที่ 5% และ 80 องศา อัตราจะเพิ่มขึ้นเป็น 0.50-1.00 มม. ต่อปี การรวมคลอไรด์ในสารละลายไฮโปคลอไรต์ (จากสารฟอกขาวที่มีอายุมาก) จะทำให้อัตราการกัดกร่อนของรอยแยกเพิ่มขึ้นอีก 30-50%

คู่มือการออกแบบและบรรเทารอยเชื่อมบริการไฮโปคลอไรต์

ตารางด้านล่างประกอบด้วยแนวทางในการออกแบบรอยเชื่อมฝาท้าย และการออกแบบทางเลือกอื่นเพื่อป้องกันการกัดกร่อนตามรอยแยกในโซเดียมไฮโปคลอไรต์ 5% ที่ 60 องศา

การออกแบบรอยแยก รอยแยก (มม.) อัตราการกัดกร่อนของรอยแยกที่คาดหวัง (มม./ปี) ระยะเวลาในการเจาะ (1.2 มม.) ผนัง (ชม.) ข้อแนะนำ
กราวด์ฟลัช รอยเจาะเต็ม 0 (ไม่มีรอยแยก)<0.05 >10,000ฝึกดีๆ
รอยเชื่อมเจาะบางส่วน, ช่องว่าง<0.1 mm <0.1 0.15-0.35 3,500-8,000Acceptable with inspection.
รอยเชื่อมเจาะบางส่วน ช่องว่าง 0.1–0.3 มม. 0.1–0.3 0.30–0.80 1,500–4,000 ขอบ
การเชื่อมแบบตัก (ฝาปิดเหนือท่อ) ช่องว่าง 0.3–0.5 มม. 0.3–0.5 0.50–1.00 1,200–2,500ไม่แนะนำ
เชื่อมชนด้วยวงแหวนสำรอง 0.2-0.4 0.40-0.90 1,300-3,000 หลีกเลี่ยงวิศวกรรมนอกเหนือจากการออกแบบการเชื่อม

เกรดของไทเทเนียมส่งผลต่อความต้านทานการกัดกร่อนของรอยแยก เกรด 7 (แพลเลเดียม-เสถียร) มีเวลาในการเริ่มต้นนานกว่า 3-5 เท่า อัตราการแพร่กระจายต่ำกว่าเกรด 2 ในรอยแยกของไฮโปคลอไรต์ 50-70% เกรด 12 มีการปรับปรุงระดับกลาง ความหนาของผนังทำให้ผนังวัสดุ. 2.0 มม. การกัดกร่อนตามรอยแยกได้ 0.5 มม. ต่อปี คงอยู่ได้ 4 ปี ฝาปิดท้ายต้องเป็นรอยเชื่อมแบบเจาะเต็มและกราวด์ฟลัชทั้งด้านในและด้านนอก หากไม่สามารถหลีกเลี่ยงรอยแยกได้ คุณสามารถใช้เทป PTFE หรือเครื่องซีลฟลูออโรโพลีเมอร์เพื่ออุดช่องว่างและป้องกันการซึมของอิเล็กโทรไลต์ การล้างเครื่องทำความร้อนด้วยน้ำจืดเป็นระยะจะช่วยลดปริมาณไฮโปคลอไรต์ในรอยแยก

ข้อมูลจำเพาะแจ้ง

การเชื่อมแบบชนโดยมีการเจาะเต็มบนฝาท้ายสำหรับฮีตเตอร์แบบแช่ไทเทเนียมในโซเดียมไฮโปคลอไรต์ 5% ที่ 60 องศา กราวด์ฟลัชทั้งภายในและภายนอกด้วยรูปทรงที่ปราศจากรอยแยก ในกรณีที่ไม่สามารถเชื่อมทะลุเต็มได้ ให้กำหนดช่องว่างรูตของการเชื่อมขั้นต่ำที่น้อยกว่า 0.1 มม. และการตรวจสอบความต้องการหลังการเชื่อมเพื่อยืนยันขนาดช่องว่าง สำหรับการใช้งานที่สำคัญ ให้เลือกไทเทเนียมเกรด 7 และเพิ่มการทดสอบการรั่วของฮีเลียมเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมมีความสมบูรณ์ ตรวจสอบบริเวณรอยเชื่อมทุกไตรมาสในการใช้งานด้วยกล้องบอร์สโคปหรือสารแทรกซึมสีย้อม หากปรากฏผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อนภายในแนวเชื่อม จะต้องเปลี่ยนเครื่องทำความร้อน วิศวกรกำจัดกลไกการกัดกร่อนที่รวดเร็วโดยการสร้างรากเชื่อมที่ไม่มีรอยแยก ดังนั้นเครื่องทำความร้อนจะมีอายุการใช้งานที่ถูกจำกัดโดยการทำให้ผอมบางสม่ำเสมอเท่านั้น