Pour une gaine chauffante en titane utilisée pour maintenir 140 degrés dans une solution d'hydroxyde de sodium à 50 % sous une pression de 2 bars, quelle est la contrainte de traction maximale autorisée (MPa) dans la paroi du tube pour éviter les fissures caustiques pendant 5 ans ?
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La fissuration caustique (fissuration par corrosion sous contrainte) du titane de grade 2 est causée par 50 % d'hydroxyde de sodium à 140 degrés sous une pression de 2 bars . 5 années de contrainte de traction maximale autorisée pour empêcher la fissuration est de 50 MPa. Ceci est basé sur le facteur d’intensité de contrainte seuil de la fissuration caustique. La contrainte circonférentielle provoquée par la pression interne est σ=P × D / 2 t. Pour un tube de 25 mm de diamètre extérieur avec une paroi de 1,5 mm, la contrainte circonférentielle est de 1,7 MPa à 2 bars bien en dessous de la limite. Mais les charges résiduelles dues à la flexion ou au soudage peuvent être considérablement plus élevées.
Mécanisme de fissuration caustique du Ti
Le titane réagit avec NaOH concentré chaud pour former une couche de titanate de sodium. Les fissures commencent au niveau des défauts de cette couche sous tension. La fissure se développe de manière intergranulaire. La contrainte seuil de rupture diminue avec l'augmentation de la température et de la concentration.
Contrainte seuil quantitative et sa dépendance à la température
Température (degré) NaOH Conc. (%) Seuil de contrainte pour une durée de vie de 5 ans (MPa) 120 50 100 130 50 75 140 50 50 150 50 30
Manuel de gestion du stress
Source de stress Contrainte normale (MPa) Acceptable ? Atténuation
Pression interne (2 bar, 25x1,5 mm) 1,7 Oui Non
Résidus de flexion (rayon 5D) 80-120 Pas de soulagement des contraintes
Résidu de soudage (tel que-soudé) 150-250Pas de brillance et de soulagement des contraintes
Contrainte de dilatation thermique 20-50 LimiteInstallation flexible
Rédiger une-spécification bien informée
Pour le réchauffeur de titane dans 50 % NaOH à 140 degrés : soulagez toutes les soudures et courbures à 540 degrés pendant 30 minutes. Contrainte inférieure à 50 MPa. L'ingénieur contrôle les contraintes résiduelles pour éviter les fissures caustiques.
