چگونه روش آب بندی انتهای لوله (جوشکاری مقاومتی در مقابل جوش لیزری) برای یک هیتر غلاف تیتانیوم زمان جوجه کشی را برای ترک خوردگی استرس در جوش 40% NaOH تغییر می دهد؟

ترک سوزی می تواند منجر به ترک خوردگی تنشی (SCC) در بخاری های تیتانیوم شود که 40٪ هیدروکسید سدیم (NaOH) در حدود 125 درجه می جوشند. مهر و موم انتهای لوله که در آن سیم مقاومت وارد غلاف می شود محل قابل توجهی از تنش پسماند بالا است. روش سنتی آب بندی غلاف های تیتانیوم، جوشکاری مقاومتی با الکترود کربنی است که یک ناحیه متاثر از حرارت وسیع (HAZ) با تنش کششی پسماند قابل توجهی ایجاد می کند. پرتو غلیظ در جوشکاری لیزر، HAZ بسیار باریک، کاهش تنش پسماند و آلودگی کمی تولید می کند. زمان انکوباسیون برای SCC (زمان قبل از ترک خوردن) برای مهر و موم های جوش داده شده با لیزر در مقایسه با مهر و موم های جوش مقاومتی 3 تا 5 برابر بیشتر است.

مکانیسم انکوباسیون SCC در آب بندهای جوش داده شده در محلول کاستیک

SCC در جوشاندن NaOH 40% به سه شرایط، تنش کششی بالا، ریزساختار حساس و محیط خورنده نیاز دارد. تنش های پسماند برای جوشکاری مقاومتی بزرگتر (150-250 مگاپاسکال) نسبت به جوشکاری لیزری (50-100 مگاپاسکال) است. جوشکاری مقاومتی همچنین دارای یک HAZ بزرگتر با عیوب مرز دانه بیشتر و آلودگی با آهن از الکترودهای کربن است که به عنوان محل شروع SCC عمل می کنند. جوشکاری لیزری یک HAZ تمیز و باریک با تنش پسماند کم و بدون آلودگی الکترود ایجاد می کند و شروع ترک را به تاخیر می اندازد. ترک خوردگی به صورت ترانس دانه ای از طریق ناحیه جوش پس از شروع پخش می شود.

زمان‌های جوجه کشی کمی SCC برای فرآیندهای مختلف جوشکاری

دوره‌های جوجه کشی SCC برای شرایط مختلف جوشکاری و{0} پس از درمان مهر و موم انتهای لوله تیتانیوم درجه 2 با آزمایش‌های کنترل‌شده در جوش 40 درصد NaOH در 125 درجه و فشار اتمسفر ایجاد شده است. دوره انکوباسیون SCC در شرایط-جوش داده شده بدون درمان پستی{6} 800 تا 1500 ساعت برای جوشکاری لیزر است. ترک ها بعد از 500 تا 1000 ساعت از انگشت جوش شروع می شوند، بنابراین برای عملیات مداوم 3 تا 6 ماه قابل قبول است. روش پیشنهادی جوشکاری لیزری و سپس آزادسازی تنش در دمای 540 درجه به مدت 30 دقیقه در محیط آرگون است. زمان انکوباسیون به 2000-3500 ساعت افزایش یافته است و در عرض 2000 ساعت هیچ ترکی مشاهده نمی شود. در شرایط معمولی جوشکاری شده، دوره انکوباسیون برای جوشکاری مقاومتی فقط 200 تا 400 ساعت است و ترک ها از محل تماس با الکترودها شروع می شوند که برای سرویس مداوم مناسب نیستند. برای جوشکاری مقاومتی و متعاقب آن کاهش تنش، زمان انکوباسیون به 500-800 ساعت افزایش می یابد که بهتر است اما باز هم کمتر از جوشکاری لیزری است. در صورت جوشکاری مقاومتی با تنش زدایی و ترشی، مدت زمان جوجه کشی به 600-1000 ساعت افزایش می یابد. ترشی آلودگی سطحی آهن را از بین می برد.

اثر غلظت NaOH و دما بر نسبت زمان انکوباسیون

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. جوشکاری لیزری: 800-1500 ساعت جوشکاری مقاومتی: 200-400 ساعت نسبت: 4 40% NaOH، 125 درجه جوشکاری لیزر در 50% NaOH، 140 درجه سانتیگراد 300-600 ساعت می دهد. جوش مقاومتی 80-150 ساعت و همچنین نسبت 4 می دهد. برای جوشکاری لیزری در 60% NaOH و 155 درجه، جوشکاری مقاومتی 30-60 ساعت، جوشکاری لیزری 100-250 ساعت و دوباره نسبت 4:1 تولید می کند. این نسبت بسیار پایدار است، نشان می دهد که جوشکاری لیزری بدون در نظر گرفتن شدت سوزاننده، افزایش اساسی در مقاومت SCC می دهد.

راهنمای انتخاب فرآیندهای آب بندی انتهای لوله برای سرویس سوزاننده

جدول زیر انتخاب روش آب بندی انتهای لوله توصیه شده برای بخاری های غلاف تیتانیوم در سرویس هیدروکسید سدیم در حال جوش را بسته به طول عمر مورد نظر و غلظت سوزاننده نشان می دهد.

طول عمر مطلوب غلظت NaOH (%) روش آب بندی توصیه شدهPost-زمان انکوباسیون درمان جوش (ساعت) مورد انتظار SCC2 سال 30 جوش لیزری تنش زدایی > 5000
1-2 سال 40 جوش لیزری کاهش استرس 2000-3500
6-12 ماه 40 جوش لیزری هیچ 800-1500
3-6 ماه 40 جوش مقاومتی تنش زدایی + ترشی 600-1000
<3 months 40 Resistance welding Nil 200-400
مهندسی فراتر از انتخاب روش جوشکاری

درجه تیتانیوم بر مقاومت SCC مستقل از روش جوشکاری تأثیر می گذارد. درجه 7 (پالادیوم-تثبیت شده) 3-5 برابر دوره جوجه کشی طولانی تر از درجه 2 برای هر دو فرآیند جوشکاری را نشان می دهد، به دلیل غنی سازی پالادیوم در مرزهای دانه. ضخامت دیواره مانع از شروع SCC نمی شود بلکه رشد آن را کند می کند. دیوار 2.0{15}} میلی‌متری با ترک‌های SCC می‌تواند ۲ تا ۳ برابر بیشتر از دیوار ۱.۲ میلی‌متری قبل از سوراخ شدن دوام بیاورد. شکل انتهای لوله مهم است، غلظت تنش با انتقال صاف از آب بندی به لوله کاهش می یابد. جوشکاری لیزری پروفیل جوش یکنواخت تری با برش کمتر ایجاد می کند. مدت زمان انکوباسیون با استفاده از بازپخت تنش زدایی پس از جوش در دمای 540 درجه به مدت 30 دقیقه به شدت افزایش می یابد، که تنش پسماند را 60-80٪ برای هر دو روش کاهش می دهد.

به خوبی آگاهانه مشخصات دادن

تمام مهر و موم انتهای لوله باید با لیزر جوش داده شود. بخاری غلاف تیتانیوم برای سرویس جوش 40% NaOH در 125 درجه. تنش زدایی جوش در دمای 540 درجه به مدت 30 دقیقه در اتمسفر آرگون و سپس ترشی کردن در اسید نیتریک 20% + 3% هیدروفلوریک اسید به مدت 5 دقیقه برای حذف هرگونه آلودگی سطحی. اگر جوشکاری لیزری قابل دسترسی نیست، جوشکاری مقاومتی را با کاهش تنش و ترشی انجام دهید، اما طول عمر کمتری را بپذیرید. هر جوشی که دارای آلاینده های آشکار، پاشش یا زیر برش باشد را رد کنید. در حین کار، آب بندی انتهای لوله را به صورت دوره ای با استفاده از ماده نافذ رنگ بررسی کنید. در صورت مشاهده ترک، فورا بخاری را از سرویس خارج کنید. این مهندس به جای جوشکاری مقاومتی از جوشکاری لیزری استفاده کرد و بنابراین دوره جوجه کشی SCC را با ضریب 4 افزایش داد و عملکرد ثابتی را در عملیات جوشاندن 40٪ هیدروکسید سدیم ممکن کرد.