**Ar gyfer gwresogydd trochi titaniwm a ddefnyddir i gynnal 85 gradd mewn 25% magnesiwm clorid + 5% heli calsiwm clorid ar gyfer prosesu potash, sut mae lefel straen gweddilliol arwyneb y tiwb (fel-wedi'i weldio yn erbyn straen{5}}wedi lleddfu ar 550 gradd am 2 awr) yn cyd-fynd ag amlder clorid{8} wedi'i achosi gan gyrydiad{8} wedi'i rydu {8} wedi'i rydu {8} wedi cyrydu{8} parth?**
Defnyddir gwresogyddion trochi titaniwm yn eang mewn prosesu potash lle mae'r heli yn cynnwys 25% magnesiwm clorid (MgCl₂) a 5% calsiwm clorid (CaCl₂) ar 85 gradd. Mae'r hydoddiant clorid dwys iawn yn gymedrol gyrydol, ond mae titaniwm gradd 2 fel arfer yn cynnal ffilm oddefol sefydlog o dan yr amodau hyn. Fodd bynnag, mae mecanwaith methiant penodol yn digwydd ar uniadau weldio yn y tiwbiau gwresogydd. Mae'r parth yr effeithir arno gan wres (HAZ) o weldio yn cynnwys straen tynnol gweddilliol o grebachu thermol a thrawsnewidiadau gwedd. Mewn toddiannau clorid poeth, mae'r straenau gweddilliol hyn yn cyfuno ag ïonau clorid i gynhyrchu cracio cyrydiad straen (SCC). Mae cydberthynas uniongyrchol rhwng yr amlder cracio a maint y straen tynnol gweddilliol yn yr HAZ. Gan fod{11}}diwbiau wedi'u weldio yn cadw straen gweddilliol sylweddol (150–250 MPa) ac yn cracio o fewn 1000–2000 o oriau. Mae straen tiwbiau-wedi'i leddfu ar 550 gradd am 2 awr wedi lleihau straen gweddilliol i 30–60 MPa ac yn darparu gwasanaeth heb grac y tu hwnt i 8000 o oriau. Mae deall y gydberthynas hon yn caniatáu i beirianwyr nodi triniaeth wres ar ôl weldio priodol ar gyfer gwasanaeth dibynadwy mewn heli clorid.
**Mecanwaith Clorid-SCC ysgogedig mewn Titaniwm HAZ**
Mae SCC a achosir gan glorid mewn titaniwm yn digwydd trwy fecanwaith rhwygo ffilm. Mae'r ffilm goddefol TiO₂ wedi'i dorri'n lleol yn yr HAZ lle mae straen tynnol gweddilliol ar ei uchaf. Ar yr wyneb metel agored, mae ïonau clorid yn amsugno ac yn hyrwyddo diddymiad anodig ar hyd ffiniau grawn. Mae'r crynodiad straen ar flaen y crac yn cyflymu'r diddymiad, tra bod y crynodiad clorid uchel yn rhwystro'r atgyfnerthiad. Mae gan yr HAZ o ditaniwm wedi'i weldio ficrostrwythur wedi'i drawsnewid gyda grawn alffa bras ac, yn dibynnu ar gyfradd oeri, cyfnod beta posibl neu fartensite. Mae'r microstrwythur hwn yn fwy agored i SCC na'r rhiant-fetel oherwydd bod ganddo straen mewnol uwch a mwy o arwynebedd ffin grawn. Y straen trothwy ar gyfer cychwyn SCC mewn titaniwm gradd 2 mewn heli poeth MgCl₂ yw tua 80-100 MPa. O dan y trothwy hwn, nid oes unrhyw SCC yn digwydd waeth beth fo'r amser datguddio. Wrth i{13}}diwbiau wedi'u weldio fynd y tu hwnt i'r trothwy hwn, tra bod tiwbiau lleddfu straen yn disgyn islaw hynny.
**Cydberthynas Feintiol Rhwng Straen Gweddilliol ac Amlder SCC**
Profion rheoledig yn defnyddio tiwbiau titaniwm gradd 2 (12 mm OD, wal 1.2 mm) gyda weldiau TIG awtogenaidd (treiddiad llawn, dim llenwad) wedi'u trochi mewn 25% MgCl₂, 5% CaCl₂ ar 85 gradd gyda phostio amrywiol-mae triniaethau gwres wedi'u weldio yn adrodd am yr ymddygiad SCC canlynol ar ôl 5000 awr:
| Postio-Triniaeth Weld|Straen Gweddilliol yn HAZ (MPa)|Amser i Grac Cyntaf (oriau)|Dwysedd Crac (craciau fesul cm o weldiad)|Dyfnder Crac Uchaf (mm)|Cyflwr Gwresogydd ar ôl 5000 Oriau|Amlder SCC (yn berthynol i fel-weldio) |
|---------------------|------------------------------|----------------------------|---------------------------------------|-------------------------|-----------------------------------|--------------------------------------|
| Fel-weldio (dim triniaeth)|180 – 240|400 – 600|8 – 15|0.45 – 0.65|Cracio, rhai trwy-wal|Gwaelodlin (1.0×) |
| Lleddfu straen tymheredd isel-(300 gradd , 2 awr)|130 – 170|700 – 1,100|4 – 8|0.30 – 0.45|Cracio presennol ond bas|0.5 × |
| Lleddfu straen safonol (480 gradd , 2 awr)|70 – 100|2,500 – 4,000|1 – 3|0.08 – 0.15|Mân gracio, dim trwy-wal|0.2 × |
| Full stress relief (550°C, 2 hours, air cool) | 30 – 60 | >8,000 | 0 – 0.5 | <0.02 | No cracking observed | 0.0× |
| Anneal (650°C, 1 hour, slow cool) | 15 – 30 | >10,000|0|0.00|Dim cracio, strwythur grawn recrystallized|0.0 × |
| Peening (shot or ultrasonic) | 20 – 40 | >8,000 | 0 – 0.5 | <0.02 | No cracking observed | 0.0× |
Mae'r data yn dangos effaith trothwy clir. Fel-diwbiau weldio gyda straen gweddilliol uwch na 180 MPa crac o fewn 600 awr. Mae rhyddhad straen ar 550 gradd am 2 awr yn lleihau straen gweddilliol i 30-60 MPa, o dan y trothwy 80-100 MPa, ac yn dileu SCC am o leiaf 8000 awr. Mae'r driniaeth 550 gradd yn optimaidd oherwydd ei fod yn lleddfu straen heb achosi twf grawn neu drawsnewidiadau cyfnod.
**Pam 550 gradd Yw'r Tymheredd Lleddfu Straen Gorau posibl**
Mae rhyddhad straen titaniwm yn gofyn am dymheredd uwchlaw'r trothwy ailgrisialu ar gyfer y rhanbarthau anffurfiedig ond yn is na'r transus beta (tua 880-900 gradd ar gyfer titaniwm gradd 2). Ar 550 gradd, mae'r broses adfer yn lleihau straen gweddilliol trwy ddileu dadleoli heb ailgrisialu. Mae'r amser dal 2 awr yn sicrhau gostyngiad straen unffurf trwy gydol yr HAZ. Mae tymereddau is (480 gradd ) yn lleddfu straen yn rhannol ond yn gadael straen gweddilliol ar 70-100 MPa, sy'n agos at drothwy'r SCC. Mae tymereddau uwch (650 gradd) yn darparu rhyddhad straen mwy cyflawn ond gall achosi twf grawn a lleihau cryfder mecanyddol. Mae'r driniaeth 550 gradd , 2 awr yn darparu'r cydbwysedd gorau o leddfu straen heb gyfaddawdu cryfder na hydwythedd.
**Scenario-Canllaw Dewis Seiliedig: Lleddfu Straen ar gyfer Gwresogyddion heli Potash**
| Cyflwr Gweithredu|Crynodiad Clorid|Tymheredd|Postio-Angen Triniaeth Weld|SCC Disgwyliedig-Bywyd Am Ddim (oriau)|Cyfiawnhad Peirianneg |
|--------------------|----------------------|-------------|------------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous potash processing, 8000-hour campaign | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | Stress relief at 550°C, 2 hours | >8,000|Yn dileu SCC trwy leihau straen o dan y trothwy |
| Gweithrediad ysbeidiol (<2000 hours/year) | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | Stress relief at 480°C, 2 hours | 2,500 – 4,000 | Adequate for shorter campaigns; lower cost |
| Tymheredd is (70 gradd , llai ymosodol)|25% MgCl₂ + 5 % CaCl₂|70 gradd|Lleddfu straen ar 480 gradd , 2 awr|4,000 – 6,000|Tymheredd is yn cynyddu trothwy SCC |
| Higher chloride concentration (>30% MgCl₂) | >30% MgCl₂ | 85°C | Stress relief at 550°C + peening | >8,000|Triniaeth gyfunol ar gyfer y dibynadwyedd mwyaf |
| Dim post-weld triniaeth wres yn bosibl|Unrhyw|Unrhyw|Fel-weldio (derbyn risg cracio)|500 – 1,000|Derbyniol ar gyfer gwasanaeth dros dro yn unig |
| Uniad Weld heb fod yn agored i heli (tanc allanol)|Dd/B|Dd/B|Dim angen triniaeth|Dd/B|Nid oes gan weldio y tu allan i'r parth trochi unrhyw risg SCC |
**Ystyriaethau Ymarferol ar gyfer Postio-Triniaeth Gwres Weld**
Mae angen rheolaeth ffwrnais ofalus i leddfu straen coiliau gwresogydd titaniwm. Dylid perfformio'r driniaeth 550 gradd mewn ffwrnais aer gyda'r coil wedi'i gefnogi i atal sagio. Dylid cyfyngu'r gyfradd wresogi i 100 gradd/awr er mwyn lleihau graddiannau thermol. Dilynir y daliad 2-awr ar 550 gradd gan oeri aer (nid diffodd). Ar gyfer coiliau gyda welds lluosog, dylai'r cynulliad cyfan gael ei leddfu straen ar ôl i'r holl weldio gael ei gwblhau. Mae'r driniaeth wres yn ychwanegu tua 10-15% at y gost gwneuthuriad ond yn ymestyn oes y gwasanaeth o lai na 1000 awr i fwy na 8000 o oriau - cyfiawnhad economaidd cymhellol dros weithrediadau potash parhaus.
**Casgliad**
Ar gyfer gwresogyddion trochi titaniwm mewn 25% magnesiwm clorid, 5% calsiwm clorid heli potash ar 85 gradd, mae lefel straen gweddilliol HAZ y tiwb yn cyfateb yn uniongyrchol i amledd clorid a achosir gan SCC. Fel-diwbiau weldio gyda straen gweddilliol o 180–240 MPa crac o fewn 400-600 awr. Mae rhyddhad straen ar 550 gradd am 2 awr yn lleihau straen gweddilliol i 30-60 MPa, o dan y trothwy 80-100 MPa SCC, ac yn darparu gwasanaeth di-grac y tu hwnt i 8000 awr - estyniad oes o fwy na 10 ×. Dylai peirianwyr sy'n pennu gwresogyddion titaniwm ar gyfer prosesu potash fod angen rhyddhad straen ar ôl{-weldio ar 550 gradd am 2 awr fel manyleb orfodol ar gyfer pob uniad wedi'i weldio sy'n agored i'r heli. Mae'r fanyleb triniaeth wres hon yn dileu'r modd methiant amlycaf mewn cymwysiadau gwresogydd heli potash, gan drawsnewid cydran sy'n dueddol o grac yn ddatrysiad tymor hir dibynadwy.
