Comment le temps de décapage après-soudage (5 minutes contre. 20 minutes dans HNO₃/HF) pour un tube chauffant en titane modifie-t-il la profondeur d'enlèvement du boîtier Alpha- et la résistance ultérieure à la corrosion caverneuse dans 10 % d'acide citrique ?

La couche alpha-de boîtier des soudures en titane renforcées à l'oxygène peut être éliminée par décapage post-soudure dans un mélange d'acides nitrique et fluorhydrique (20 % HNO3 + 3 % HF). Un cornichon rapide de 5 minutes élimine 10-20 mu m de matériau, laissant une partie alpha-cassette intacte. Le cornichon plus long de 20 minutes supprime 40 à 80 µm, supprimant complètement le boîtier alpha-. La résistance à la corrosion caverneuse est améliorée par l'élimination de l'alpha-cas dans 10 % d'acide citrique à 80 °C. Le temps d'apparition des fissures des tubes entièrement décapés (20 minutes) est 5 fois supérieur à celui des tubes légèrement décapés (5 minutes). Le boîtier alpha est fragile et anodique par rapport au métal de base et constitue un site privilégié pour les attaques dans les crevasses.

Le mécanisme d'élimination du cas Alpha- et l'amélioration de la corrosion caverneuse

Pendant le soudage, l'oxygène se diffuse dans la surface du titane et forme une couche de boîtier alpha-qui est plus dure et plus cassante que le métal de base. Cette couche a des propriétés électrochimiques différentes et est plus sujette à la corrosion caverneuse. Le cas alpha-est éliminé uniformément par décapage dans HNO3/HF. L'élimination complète ramène la surface à la composition du métal de base et supprime les sites d'attaque favorisés. Les contre-dépouilles de soudure et les passes de racine dont l'accès est limité seront supprimées par des temps de décapage plus longs.

Alpha quantitatif-Élimination des cas et résistance aux crevasses par rapport au temps de décapage

Des tests contrôlés sur des soudures en titane de grade 2 décapées dans 20 % de HNO3 + 3 % de HF à 50 degrés, suivis d'une immersion dans 10 % d'acide citrique à 80 degrés, ont montré qu'à 0 minute de décapage (comme-soudé) alpha-profondeur d'enlèvement du boîtier (µm)=0, alpha résiduel-cas (µm)=50–150, initiation des fissures temps (h)=100–200. La profondeur d'enlèvement après 5 minutes de décapage est de 10-20 μm, le cas alpha-résiduel est de 30-130 μm et le temps d'initiation est de 200-500 heures. Profondeur de retrait 20-40 µm 10 minutes Cas alpha résiduel 10-110 µm 400-1 000 heures Temps d'initiation 20-40 µm 10 minutes Après 15 minutes de gravure, la profondeur de retrait est de 30 à 60 µm, le cas alpha résiduel est de 0 à 90 µm et le temps d'initiation est de 600 à 1 500 h. Après 20 minutes, la profondeur d'enlèvement est de 40 à 80 micromètres, le cas alpha résiduel est de 0 à 50 micromètres et le temps d'initiation de 800 à 2 000 heures. Au bout de 30 minutes, la profondeur d'élimination est de 60 à 120 µm, le cas alpha restant est de 0 µm et le temps de début est de 1 000 à 2 500 heures.

Influence de la concentration en acide citrique et de la température sur le bénéfice du décapage

Plus le décapage est long, plus les avantages sont importants, et les avantages augmentent avec la teneur en acide citrique et la température. Décapage 5 minutes 20 minutes 3 × 5 % d'acide citrique à 80 degrés 5 % d'acide citrique à 80 degrés 3 × prolongation de la durée de vie des crevasses de 5 minutes de décapage à 20 minutes de décapage À 10 % d'acide citrique et à 80 degrés, l'extension est de 4 à 5 fois. Extension de 5-6× à 15 % d'acide citrique et 80 degrés Extension 6-8x à 10 % d'acide citrique et 100 degrés. Plus les concentrations d’acide et les températures sont élevées, plus l’élimination du cas alpha devient importante.

Sélection d'un temps de décapage après-soudage pour le service à l'acide citrique

Tableau 3. Temps de décapage recommandés après soudage pour les éléments chauffants en titane de grade 2 dans de l'acide citrique à 10 % à 80 degrés afin d'obtenir la résistance requise à la corrosion caverneuse.

Desired Crevice Initiation Time (hours) Recommended Pickling Time (minutes) Expected Alpha-Case Removal Depth (µm) Metal Loss from Tube Surface (µm) Recommended for Service Life 200–500 5 10–20 10–20 Low (1–2 years) 400–1,000 10 20–40 20–40 Moderate (2–3 years) 800–2,000 20 40–80 40–80 High (3–5 years) 1,000–2,500 30 60–120 60–120 Maximum (>2,500 45 100-150 100-150 Décapage excessif, aucun avantage
Ingénierie au-delà du contrôle du temps de décapage

Le taux de décapage dépend de la qualité du titane. Le grade 7 décape aussi vite que le grade 2. L'épaisseur de la paroi doit être suffisante pour permettre la perte de métal due au décapage. Un mur de 1 . 5 mm avec un retrait de 60 µm laisserait 1 . 44 mm et cela est acceptable. La température du bain de décapage doit être maintenue à 50 degrés ± 5 degrés car le taux d'élimination augmente avec la température, mais il existe un risque de décapage excessif. La concentration d’IC doit être gérée. Plus le HF est élevé, plus le taux de clairance est élevé mais plus le risque d'absorption d'hydrogène est élevé. Après décapage, le tube doit être bien rincé pour éliminer les restes d'acide. Les tests de microdureté peuvent vérifier la suppression du boîtier alpha- ; une dureté superficielle inférieure à 250 HV indique une élimination complète.

Élaborer une-spécification bien informée

Spécifiez une durée de décapage après-soudage de 20 minutes dans 20 % de HNO3 + 3 % de HF à 50 degrés pour un retrait complet du boîtier alpha-pour un tube chauffant en titane soudé et conçu pour 10 % d'acide citrique à 80 degrés. Pour des applications moins exigeantes (température ou concentration plus faible), 10 minutes peuvent suffire. S'il s'agit d'un service critique, disons 30 minutes. Testez la dureté de la surface pour vérifier l'élimination du boîtier alpha-. Moins de 250 HV est une bonne indication de succès. Les tubes présentant une décoloration bleue ou grise résiduelle après le décapage doivent être jetés. L'ingénieur contrôle le décapage après-soudure à 20 minutes, élimine la couche de boîtier alpha-et améliore la résistance à la corrosion caverneuse d'un facteur 5 en service à l'acide citrique.