एक सीमलेस टाइटेनियम हीटर का ट्यूब ड्राइंग रिडक्शन अनुपात (15% बनाम . 30%) हाइड्रोजन के लिए थ्रेसहोल्ड तनाव को कैसे प्रभावित करता है - 60 डिग्री पर सॉर सर्विस में प्रेरित क्रैकिंग?

सीमलेस टाइटेनियम के हीटर ट्यूबों को डाई के माध्यम से खींचकर तैयार किया जाता है, जिसमें आमतौर पर प्रति पास 15 से 30 प्रतिशत की कटौती होती है। कमी अनुपात अंतिम ट्यूब में ठंडे काम, अव्यवस्था घनत्व और क्रिस्टलोग्राफिक बनावट की मात्रा निर्धारित करता है। हाइड्रोजन प्रेरित क्रैकिंग (एचआईसी) 60 डिग्री पर हाइड्रोजन सल्फाइड (एच2एस) सहित खट्टा सेवा वातावरण में होती है जब स्थानीय हाइड्रोजन एकाग्रता टर्मिनल ठोस घुलनशीलता से अधिक हो जाती है। एचआईसी थ्रेशोल्ड तनाव, यानी सबसे कम तन्य तनाव जिस पर किसी दिए गए हाइड्रोजन सांद्रता पर क्रैकिंग होती है, सीधे ट्यूब माइक्रोस्ट्रक्चर पर निर्भर है। बढ़े हुए कमी अनुपात (30%) से बारीक दाने का आकार और उच्च अव्यवस्था घनत्व होता है जो हाइड्रोजन फँसाने वाली साइटों को बढ़ाता है और थ्रेशोल्ड तनाव को बढ़ाता है। 15% की कम कटौती अनुपात के परिणामस्वरूप बड़े अनाज और कम जाल होते हैं और इसलिए 40-70 एमपीए की सीमा तनाव में कमी आती है।

खींची गई ट्यूब में हाइड्रोजन ट्रैपिंग और क्रैक आरंभीकरण तंत्र

टाइटेनियम में, अव्यवस्थाएं, अनाज की सीमाएं और रिक्तियां हाइड्रोजन जाल के रूप में व्यवहार करती हैं। उच्च कटौती अनुपात से महीन दाने प्रति इकाई आयतन में अधिक अनाज सीमा क्षेत्र प्रदान करते हैं जो हाइड्रोजन को अधिक समान रूप से वितरित करता है और हाइड्राइड अवक्षेपण में देरी करता है। एचआईसी के लिए थ्रेसहोल्ड तनाव संबंध σ_th=σ _0 + k × ρ_dislocations^{0.5} द्वारा दिया गया है, जहां σ_0 आंतरिक प्रतिरोध है और ρ_dislocations अव्यवस्था घनत्व है। 30% कमी अनुपात के लिए अव्यवस्था घनत्व \\sim 10^{14}-10^{15} m^{-2} हैं जबकि 15% कमी के लिए \\sim 10^{13}-10^{14} m^{-2} हैं। यह अंतर σ_वें को 30-50 एमपीए तक बढ़ा देता है। इसके अलावा, उच्च कमी अनुपात से क्रिस्टलोग्राफिक संरचना बेसल विमानों के साथ हाइड्रोजन प्रसार का विरोध करने के लिए अनाज को संरेखित करती है।

विभिन्न कटौती अनुपातों के लिए सीमा तनाव - मात्रात्मक

ग्रेड 2 टाइटेनियम ट्यूबों के लिए एचआईसी थ्रेशोल्ड तनाव को कैथोडिक चार्जिंग के साथ 60 डिग्री पर खट्टे नमकीन (5% NaCl, 0.5% एसिटिक एसिड, H2S से संतृप्त, पीएच 3.5) में नियंत्रित परीक्षण द्वारा निर्धारित किया गया है। 15% (कम ठंडे काम) के कमी अनुपात के साथ, थ्रेशोल्ड तनाव 120-150 एमपीए है, विफलता पर हाइड्रोजन एकाग्रता 250-350 पीपीएम है और अनाज का आकार एएसटीएम 6-7 है। 20% की कमी के साथ, थ्रेसहोल्ड तनाव 150 ~ 180 एमपीए तक बढ़ जाता है, विफलता पर हाइड्रोजन एकाग्रता 300 ~ 400 पीपीएम तक चढ़ जाती है और अनाज का आकार एएसटीएम 7 ~ 8 होता है। 25% कमी पर सीमा तनाव: 170-200 एमपीए; विफलता पर एकाग्रता: 350-450 पीपीएम एच; अनाज का आकार: एएसटीएम 8-9। 30% कटौती पर थ्रेशोल्ड तनाव (उच्च ठंडा कार्य) {{26 }} एमपीए विफलता पर हाइड्रोजन सांद्रता {{27 }} पीपीएम अनाज का आकार {{28 }} एएसटीएम 9-10 इसके विपरीत, 0% ठंडे काम के साथ पूरी तरह से एनील्ड ट्यूबों में केवल 80 से 110 एमपीए का थ्रेसहोल्ड तनाव होता है और एएसटीएम 4 से 5 का अनाज आकार होता है।

क्रैकिंग पर लागू तनाव और हाइड्रोजन सांद्रता का प्रभाव

विफलता के लिए लागू समय और तनाव {{0}हाइड्रोजन सांद्रता के बीच संबंधों को कमी अनुपात के एक फ़ंक्शन के रूप में अनुमानित किया गया है। 100 एमपीए के लागू तनाव पर, 15% कमी के साथ एक ट्यूब 300 पीपीएम की महत्वपूर्ण हाइड्रोजन सांद्रता तक पहुंचती है, जिसमें 1 पीपीएम/दिन की हाइड्रोजन अवशोषण दर पर लगभग 1 वर्ष लगता है। 30% कमी के साथ उसी ट्यूब में 450 पीपीएम की महत्वपूर्ण सांद्रता और 1.8 साल का जीवन है। 15% रिडक्शन ट्यूब 7 महीनों में 150 एमपीए लागू तनाव पर 200 पीपीएम हाइड्रोजन स्तर पर विफल हो जाती है, जबकि 30% रिडक्शन ट्यूब 14 महीनों में 350 पीपीएम हाइड्रोजन स्तर पर विफल हो जाती है। 15% कमी वाली ट्यूब 200 एमपीए के लागू तनाव और 100 पीपीएम से कम हाइड्रोजन सांद्रता के साथ जल्दी से विफल हो जाती है, जबकि 30% कमी वाली ट्यूब को 280 पीपीएम हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है और 11 महीने तक चलती है।

कमी अनुपात चयन गाइड 140 डिग्री फ़ारेनहाइट पर खट्टा सेवा

नीचे दी गई तालिका एच 2 एस आंशिक दबाव, लागू तनाव और अपेक्षित सेवा जीवन पर विचार करते हुए खट्टा सेवा में ग्रेड 2 टाइटेनियम सीमलेस हीटर के लिए ट्यूब ड्राइंग कटौती अनुपात की पसंद पर मार्गदर्शन प्रदान करती है।

एच2एस आंशिक दबाव (बार) समाधान पीएच अधिकतम लागू तनाव (एमपीए) अनुशंसित कमी अनुपात न्यूनतम अनाज आकार (एएसटीएम) अपेक्षित एचआईसी थ्रेशोल्ड तनाव (एमपीए)<0.05 >4.0 <100 15–20% 6 >150 0.05–0.10 3.5–4.0 100–150 20–25% 7 >180 0.10–0.20 3.0–3.5 150–200 25–30% 8 >200 0.20–0.50 2.5–3.0 150–180 30% plus Grade 7 9 >220 >0.50 <2.5 >150 ग्रेड 2 एन/एएन/ए के लिए अनुशंसित नहीं
कमी अनुपात विकल्प से परे इंजीनियरिंग

कटौती अनुपात के बावजूद टाइटेनियम ग्रेड का एचआईसी प्रतिरोध पर पर्याप्त प्रभाव पड़ता है। पैलेडियम-स्थिर ग्रेड 7 में समान कमी अनुपात पर ग्रेड 2 की तुलना में थ्रेसहोल्ड तनाव 50-100 एमपीए अधिक है, जिसका श्रेय पैलेडियम {{6}उत्प्रेरित हाइड्रोजन पुनर्संयोजन को जाता है। ग्रेड 12 में 30-50 एमपीए का मध्यम सुधार है। ड्राइंग के बाद एनीलिंग (30 मिनट के लिए 540 डिग्री पर तनाव कम करना) अव्यवस्था घनत्व को कम करता है और एचआईसी सीमा को भी कम करता है। इसलिए बाद में एनीलिंग किए बिना ठंडा खींचा गया, खट्टा सेवा के लिए ट्यूब की अनुशंसित स्थिति है। दहलीज तनाव दीवार की मोटाई से स्वतंत्र है, हालांकि यह फ्रैक्चर प्रसार की अवधि को बदलता है: दरार वाली 2.0 मिमी की दीवार 1.2 मिमी की दीवार की तुलना में छिद्रण तक अधिक समय तक जीवित रह सकती है।

विश्वास के साथ निर्दिष्ट करें

• 60 डिग्री पर खट्टा सेवा में सीमलेस टाइटेनियम हीटर ट्यूब के लिए अतिरिक्त एनीलिंग के बिना 25 - 30% का कोल्ड ड्रॉन रिडक्शन अनुपात निर्दिष्ट करें। एएसटीएम 8 का न्यूनतम अनाज आकार आवश्यक है, और एक्स - किरण विवर्तन शिखर चौड़ीकरण विश्लेषण द्वारा अव्यवस्था घनत्व का प्रमाणीकरण आवश्यक है। H₂S आंशिक दबाव > 0.2 बार के साथ अत्यधिक खट्टा सेवा के लिए, 30% कमी अनुपात के साथ ग्रेड 7 टाइटेनियम निर्दिष्ट करें। आने वाले निरीक्षण के दौरान नमूना अनुभाग पर हाइड्रोजन चार्जिंग परीक्षण: 400 पीपीएम हाइड्रोजन पर चार्ज करें, फिर निर्दिष्ट उपज तनाव का 80% लागू करें, 100 घंटों के भीतर क्रैकिंग होने पर लॉट को अस्वीकार कर दें। 15% के बजाय 30% का अधिक कमी अनुपात चुनकर, इंजीनियर हाइड्रोजन-प्रेरित क्रैकिंग के लिए थ्रेसहोल्ड तनाव में 40-70 एमपीए तक सुधार करता है, जिससे खट्टा सेवा स्थितियों में एक महत्वपूर्ण सुरक्षा मार्जिन जुड़ जाता है।