50 डिग्री पर मिश्रित HNO₃-HF एसिड का उपयोग करते हुए अचार बनाने की लाइनों में, 5000 ऑपरेटिंग घंटों के बाद इंटरग्रेनुलर हमले के लिए टाइटेनियम ग्रेड 2 हीटर ट्यूबों का कितनी बार निरीक्षण किया जाना चाहिए?

ऑक्साइड स्केल और सतह की अशुद्धियों को दूर करने के लिए स्टेनलेस स्टील और टाइटेनियम मिश्र धातु अचार बनाने वाली लाइनों में मिश्रित नाइट्रिक - हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड समाधान का उपयोग किया जाता है। विशिष्ट फॉर्मूलेशन में 40-60 डिग्री पर 10-20% HNO3 और 1-5% HF शामिल होते हैं। टाइटेनियम ग्रेड 2 का उपयोग अक्सर इन लाइनों में विसर्जन हीटरों के लिए किया जाता है क्योंकि यह नाइट्रिक एसिड में एक निष्क्रिय परत बनाता है। लेकिन हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड (एचएफ) की उपस्थिति मूल रूप से संक्षारण के तंत्र को बदल देती है। HF निष्क्रिय फिल्म को घुलनशील हेक्साफ्लोरोटिटेनेट (TiF6 2-) के रूप में घोलकर टाइटेनियम पर हमला करता है। एचएफ अनाज की सीमाओं पर हमला कर सकता है जिससे इंटरग्रेन्युलर अटैक (आईजीए) हो सकता है। एकसमान संक्षारण के विपरीत, IGA अनाज की सीमाओं के साथ-साथ सतह पर थोड़ा दिखाई देने वाले परिवर्तन के साथ आगे बढ़ता है जब तक कि अनाज कटकर गिर न जाए। मिश्रित HNO3-HF अचार लाइनों में 5,000 घंटे की सेवा के बाद मापी गई IGA प्रवेश दर के आधार पर, पेपर ग्रेड 2 टाइटेनियम हीटर ट्यूबों के लिए निरीक्षण अंतराल का प्रस्ताव करता है।

एसिड युक्त एचएफ में अनाज सीमा पर हमले का तंत्र
मिश्रित HNO3-HF एसिड ऑक्सीकरण कर रहे हैं और आमतौर पर टाइटेनियम को निष्क्रिय कर देंगे लेकिन HF टाइटेनियम आयनों के साथ एक यौगिक बनाता है और फिल्म निर्माण को रोकता है। संक्षारण तंत्र सक्रिय विघटन में बदल जाता है। निम्नलिखित कारकों के कारण अनाज की सीमाओं पर विघटन की दर बढ़ जाती है: अनाज की सीमाओं पर अशुद्धियों (लोहा, कार्बन, ऑक्सीजन) का पृथक्करण; अनाज की सीमाओं पर तनाव ऊर्जा में वृद्धि; और विशेष क्रिस्टलोग्राफिक झुकावों का अधिमान्य हमला।

ग्रेड 2 टाइटेनियम (व्यावसायिक रूप से शुद्ध, कम मिश्र धातु सामग्री) के लिए, अनाज सीमा क्षेत्र अनाज के अंदरूनी हिस्सों की तुलना में कुछ अधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं। अनाज सीमा विघटन की दर 50 डिग्री पर सामान्य संक्षारण दर से 3-10 गुना अधिक है और एचएफ सांद्रता 0.5% से ऊपर है। लंबे समय तक एक्सपोज़र के बाद, एक ट्यूब जो सतह पर केवल थोड़ी सी खुदी हुई दिखती है, उसमें 50-100 µm गहरे अनाज सीमा खांचे हो सकते हैं। जब ये खांचे पर्याप्त गहराई (आमतौर पर दीवार की मोटाई का 30-50%) तक पहुंच जाते हैं, तो दाने बाहर गिर सकते हैं और गड्ढे बन जाते हैं जो तेजी से ट्यूब को छेद देते हैं।

मिश्रित HNO₃-HF IGA प्रवेश दरें
आईजीए प्रवेश पर मात्रात्मक डेटा 50 डिग्री पर अचार बनाने वाले एसिड फॉर्मूलेशन में ग्रेड 2 टाइटेनियम नमूनों (एनील्ड, अनाज का आकार 20-40 µm) के नियंत्रित विसर्जन परीक्षण से प्राप्त किया जाता है। उजागर नमूनों को क्रॉस-सेक्शन किया गया था और अनाज सीमा हमले की अधिकतम गहराई को मेटलोग्राफिक रूप से मापा गया था।

15% HNO₃ + 3% HF में 50 डिग्री (औसत स्टेनलेस स्टील अचार स्नान) में सामान्य संक्षारण दर 0.3-0.5 मिमी/वर्ष है। आईजीए प्रत्येक वर्ष 1.5-2.5 मिमी की दर से - 5 गुना अधिक तेजी से प्रवेश करता है। 5,000 घंटे (लगभग 7 महीने के निरंतर संचालन) के बाद गणना की गई आईजीए पैठ 0.9-1.4 मिमी है। एक मानक 1.65 मिमी दीवार ट्यूब के लिए यह आईजीए द्वारा दीवार की खपत के 55-85% पर लागू होता है, यानी ट्यूब में अनाज गिरने और छिद्रण का उच्च जोखिम होता है।

10% एचएनओ 3 + 1% एचएफ (कम आक्रामक, टाइटेनियम मिश्र धातु अचार के लिए उपयोग किया जाता है) के लिए सामान्य संक्षारण दर 0.08-0.12 मिमी/वर्ष है। IGA प्रवेश दर 0.3-0.5 मिमी/वर्ष है। 5,000 घंटों के बाद आईजीए प्रवेश 0.17-0.29 मिमी है, या 1.65 मिमी दीवार का लगभग 10-18% है। यह महत्वपूर्ण है लेकिन अत्यावश्यक नहीं।"

20% HNO₃ + 5% HF (आक्रामक उच्च-थ्रूपुट पिकलिंग) में सामान्य संक्षारण दर 0.8-1.2 मिमी/वर्ष है जबकि IGA प्रवेश दर 4-6 मिमी/वर्ष है। किसी भी व्यवहार्य दीवार की मोटाई को 2000-3000 घंटों के बाद 5000 घंटों के बाद 2.3-3.4 मिमी के आईजीए प्रवेश द्वारा पूरी तरह से छिद्रित किया जाएगा।

निरीक्षण अंतराल की स्थापना
निरीक्षण आवृत्ति दीवार की मोटाई के 30% आईजीए प्रवेश पर आधारित है, जिस बिंदु पर अनाज गिरने का जोखिम अधिक होता है। 1.65 मिमी दीवार ट्यूब के लिए, 30% 0.5 मिमी आईजीए गहराई के बराबर है।

उपरोक्त IGA प्रवेश दरों के आधार पर, 0.5 मिमी IGA गहराई का समय है:

15% एचएनओ के लिए 3 + 3% एचएफ 0.5 मिमी/(1.5-2.5 मिमी/वर्ष)=0.2-0.33 वर्ष=1,750-2,900 घंटा। 2000 घंटे (लगभग. 3 महीने) पर निरीक्षण की अनुशंसा की गई।

10% HNO₃ + 1% HF के लिए: 0.5 मिमी/(0.3-0.5 मिमी/वर्ष) {{4%) वर्ष=8, 800-14,600 घंटे 8,000 घंटे (लगभग 11 महीने) निरीक्षण के लिए ठीक है

एक ट्यूब के लिए आईजीए प्रवेश पहले से ही 0.9-1.4 मिमी (55-85% दीवार) है जिसने 15/3 स्नान में 5,000 घंटे काम किया है। ट्यूब को तुरंत सेवा से हटा दें, चाहे वह बाहर से कैसी भी दिखे। 10/1 स्नान के लिए, 5,000 घंटे 0.17-0.29 मिमी आईजीए है। उस बिंदु पर वास्तविक प्रवेश को मापने और शेष जीवन का पूर्वानुमान लगाने के लिए निरीक्षण किया जाना चाहिए।

अनुप्रयोग मैट्रिक्स निरीक्षण अंतराल
अचार बनाने वाले एसिड की संरचना, तापमान प्रवेश की दर (मिमी/वर्ष) ग्रेड 2 आईजीए, समय 30% दीवार प्रवेश (1.65 मिमी ट्यूब) पहला निरीक्षण अनुशंसित निरीक्षण विधि
10% एचएनओ 3 + 1% एचएफ 50 डिग्री 0.3-0.5 8, 800-14,600 घंटे 5,000-6,000 घंटे अल्ट्रासाउंड दीवार माप + मेटलोग्राफिक प्रतिकृति
10% एचएनओ 3 + 2% एचएफ 50 डिग्री 0.8-1.2 3, 700-5,500 घंटे 3,000-4,000 घंटे अल्ट्रासोनिक + एड़ी धारा 15% एचएनओ {{11 }}% एचएफ 50 डिग्री 1.5-2.5 1, 750-2,900 घंटे 2,000 घंटे आईजीए ज्यामिति अल्ट्रासोनिक अविश्वसनीय निकालें और भाग
20% एचएनओ₃ + 5% एचएफ 50 डिग्री 4.0-6.0 700-1,100 घंटे 500 घंटे ग्रेड 2 के लिए अनुशंसित नहीं; ग्रेड 7 या हास्टेलॉय का उपयोग करें
60 डिग्री पर कोई भी रचना (बनाम 50 डिग्री) 60 डिग्री पर 2-3x दर 50 डिग्री पर 2-3 गुना अंतराल में कमी आवश्यकतानुसार समायोजित करें IGA डिटेक्शन निरीक्षण विधियों के अनुसार
अनाज सीमा पर हमला एक चिकनी, समानांतर दीवार हानि उत्पन्न नहीं करता है, इसलिए पारंपरिक अल्ट्रासोनिक मोटाई माप आमतौर पर आईजीए के लिए उपयुक्त नहीं है। अल्ट्रासोनिक सिग्नल सबसे गहरे अनाज सीमा खांचे से प्रतिबिंबित हो सकता है, लेकिन मध्यवर्ती अनाज अभी भी संलग्न किया जा सकता है। 1.2 मिमी (सबसे गहरी नाली के लिए संकेत) की मोटाई रीडिंग उन दानों के साथ हो सकती है जो 0.8 मिमी वास्तविक शेष दीवार पर अलग हो जाएंगे।

अधिक भरोसेमंद तरीकों में शामिल हैं:

मेटलोग्राफिक प्रतिकृति: पॉलिश और नक़्क़ाशीदार ट्यूब सतह का एक भाग सेलूलोज़ एसीटेट पर दोहराया जाता है और ट्यूब को काटे बिना अनाज सीमा हमले की माइक्रोस्कोप के तहत जांच की जा सकती है। प्रतिकृतियां 20-30 µm और उससे भी कम गहराई वाले IGA का पता लगा सकती हैं।

एड़ी धारा परीक्षण उच्च आवृत्ति एड़ी धाराएं (100-500 किलोहर्ट्ज़) अनाज सीमा असंतुलन के प्रति संवेदनशील हैं और इसका उपयोग ट्यूब सतहों पर आईजीए की गंभीरता को मैप करने के लिए किया जा सकता है।

अनुभागीकरण और प्रत्यक्ष माप. आवश्यक अनुप्रयोगों के लिए, एक हीटर को आवश्यक अंतराल पर हटा दिया जाता है और कई साइटों (सीधे खंड, मोड़, वेल्ड) पर क्रॉस सेक्शन काट दिया जाता है और आईजीए गहराई को मेटलोग्राफ के तहत मापा जाता है। यह शेष जीवन की भविष्यवाणी के लिए निश्चित डेटा प्रदान करता है।

2000 घंटों (लगभग 3 महीने के निरंतर संचालन) के बाद 50 डिग्री पर 15% एचएनओ 3 + 3% एचएफ के मिश्रण के साथ अचार बनाने वाली लाइनों के लिए टाइटेनियम ग्रेड 2 हीटिंग ट्यूबों का निरीक्षण आवश्यक है। आमतौर पर, 5,000 घंटों के बाद, आईजीए प्रवेश 1.65 मिमी की दीवार का 55 - 85% होगा और ट्यूब को बदला जाना चाहिए। कम आक्रामक 10% एचएनओ 3 + 1% एचएफ फॉर्मूलेशन के लिए, 5,000 घंटों के बाद जांच उचित है। आईजीए की गहराई निर्धारित करने के लिए मेटलोग्राफिक प्रतिकृति का उपयोग किया जाना चाहिए। प्रतिस्थापन तब किया जाना चाहिए जब IGA की गहराई 0.5 मिमी से अधिक हो जाए। एसिड फॉर्मूलेशन के लिए टाइटेनियम ग्रेड 2 की सलाह नहीं दी जाती है जहां एचएफ> 3% या तापमान> 50 डिग्री है। ग्रेड 7 (2-3 गुना मजबूत आईजीए प्रतिरोध) या हास्टेलॉय सी-276 प्रदान किया जाना चाहिए। खरीदते समय महीन दाने के आकार (एएसटीएम 7-8, 20-25 µm) वाली एनील्ड ट्यूबिंग के लिए पूछें क्योंकि इसमें मोटे दाने वाली सामग्री की तुलना में आईजीए दर कम होती है।