در 5% هیپوکلریت سدیم (NaOCl) در دمای 60 درجه، تیتانیوم نرخ خوردگی یکنواخت کم 0.01-0.05 میلی متر در سال را به دلیل محیط به شدت اکسید کننده نشان می دهد. با این حال، درپوش انتهایی جوش داده شده یک بخاری غوطه‌وری حاوی شکافی در ریشه جوش-شکاف بین درپوش انتهایی و دیواره لوله در داخل بخاری است. این هندسه شکاف الکترولیت راکد را به دام می اندازد. هیپوکلریت در داخل شکاف تجزیه می شود و کلرید و اکسیژن تشکیل می دهد و کلریدها تا 5 تا 10 برابر غلظت توده ای غلیظ می شوند. لایه غیرفعال در داخل شکاف شکسته می شود و سرعت خوردگی به 0.3-1.0 میلی متر در سال افزایش می یابد که 10-100 برابر سریعتر از نازک شدن یکنواخت است. شکست ترجیحاً در ریشه جوش اتفاق می افتد، اغلب بدون خوردگی خارجی قابل مشاهده است.

مکانیسم خوردگی شکاف در ریشه جوش در هیپوکلریت

در محلول هیپوکلریت حجیم، محیط اکسید کننده یک فیلم غیرفعال پایدار را حفظ می کند. در داخل شکاف ریشه جوش، هندسه محدود مانع از تکمیل اکسیژن می شود. هیپوکلریت تجزیه می شود: 2OCl-→ O2 + 2Cl-. غلظت کلرید افزایش می یابد و اکسیژن کاهش می یابد. PH موضعی با تشکیل اسید هیپوکلرو کاهش می یابد. ترکیبی از کلرید بالا، اکسیژن کم و pH اسیدی، فیلم غیرفعال را از بین می برد. کاتد خارجی بزرگ (بقیه بخاری) باعث انحلال سریع آندی در داخل شکاف می شود. هندسه ریشه جوش همچنین دارای تنش کششی پسماند ناشی از جوشکاری است که شروع ترک را تسریع می کند.

نرخ های کمی خوردگی شکاف در ریشه جوش

Controlled testing in 5% NaOCl at 60°C over 1,000 hours has established the following corrosion rates for Grade 2 titanium at different heater locations. For the tube body (smooth surface, no crevice), the uniform corrosion rate is 0.01–0.03 mm per year, and the surface remains bright with no pitting. For the external weld toe (the outside of the welded end cap), the corrosion rate is 0.02–0.05 mm per year, and the surface shows light etching. For the weld root crevice (inside gap of 0.1–0.3 mm), the crevice corrosion rate is 0.3–0.8 mm per year, and severe grooving occurs, with perforation of a 1.2 mm wall within 1,500–4,000 hours. For the weld root with a poorly fitted end cap (gap >0.5 میلی متر)، نرخ خوردگی شکاف به 0.5-1.2 میلی متر در سال افزایش می یابد، با سوراخ شدن در 1000-2500 ساعت.

تأثیر غلظت و دما هیپوکلریت بر شدت شکاف

شدت خوردگی شکاف ریشه جوش با غلظت هیپوکلریت و دما افزایش می یابد. در 1% NaOCl و 60 درجه، نرخ خوردگی شکاف 0.15-0.40 میلی متر در سال است. در 5% و 60 درجه، میزان 0.30-0.80 میلی متر در سال است. در 10% و 60 درجه، میزان به 0.50-1.20 میلی متر در سال می رسد. در 5% و 40 درجه، میزان 0.10-0.25 میلی متر در سال است. در 5% و 80 درجه، میزان به 0.50-1.00 میلی متر در سال افزایش می یابد. وجود کلریدها در محلول هیپوکلریت (از سفید کننده های قدیمی) نرخ خوردگی شکاف را 30 تا 50 درصد افزایش می دهد.

راهنمای طراحی و کاهش ریشه جوش برای خدمات هیپوکلریت

جدول زیر توصیه هایی را برای طراحی جوش کلاهک انتهایی و پیکربندی های جایگزین برای جلوگیری از خوردگی شکاف در هیپوکلریت سدیم 5% در 60 درجه ارائه می دهد.

مهندسی فراتر از طراحی جوش

درجه تیتانیوم بر مقاومت در برابر خوردگی شکاف تأثیر می گذارد. درجه 7 (پالادیوم{2}}تثبیت شده) 3 تا 5 برابر زمان شروع بیشتر و 50 تا 70 درصد سرعت انتشار کمتری نسبت به درجه 2 در شکاف های هیپوکلریت دارد. درجه 12 بهبود متوسطی را ارائه می دهد. ضخامت دیوار مقدار مصالح را فراهم می کند. یک دیوار 2.0 میلی متری با خوردگی شکاف با 0.5 میلی متر در سال 4 سال زنده می ماند. کلاهک انتهایی باید به صورت جوش لب به لب با نفوذ کامل طراحی شود که هم در داخل و هم از بیرون هم سطح زمین باشد. اگر نمی توان از شکاف جلوگیری کرد، پر کردن شکاف با نوار PTFE یا درزگیر فلوروپلیمر از ورود الکترولیت جلوگیری می کند. شستشوی دوره ای بخاری با آب شیرین باعث کاهش غلظت هیپوکلریت در داخل شکاف ها می شود.

ساخت مشخصات آگاهانه

برای یک بخاری غوطه‌وری تیتانیوم در هیپوکلریت سدیم 5% در دمای 60 درجه، یک جوش لب به لب با نفوذ کامل برای درپوش انتهایی مشخص کنید، داخل و خارج را صاف کنید تا شکافی-هندسه آزاد ایجاد شود. اگر جوشکاری با نفوذ کامل امکان پذیر نیست، حداقل شکاف ریشه جوش کمتر از 0.1 میلی متر را مشخص کنید و برای تأیید اندازه شکاف نیاز به بازرسی بعد از جوش- دارید. برای کاربردهای حیاتی، تیتانیوم درجه 7 را مشخص کنید و یک آزمایش نشت هلیوم را برای تأیید یکپارچگی جوش اضافه کنید. در حین کار، ناحیه جوش را هر سه ماه یکبار با استفاده از بروسکوپ یا ماده نافذ رنگ بازرسی کنید. اگر محصولات خوردگی در داخل جوش قابل مشاهده است، بخاری را تعویض کنید. با طراحی یک شکاف{10}}ریشه جوش آزاد، مهندس مکانیسم خوردگی سریع را حذف می‌کند و به بخاری اجازه می‌دهد تا عمر مفیدی را که فقط با نازک شدن یکنواخت محدود می‌شود، داشته باشد.