كيفية تجنب تكسير الكاوية من الكربون الصلب وسبائك الصلب منخفضة؟

تكسير الكاوية، والمعروف أيضا باسم هشاشة القلوية، هو تكسير المعادن والسبائك في الحلول القلوية بسبب الضغوط الشد والوسائط المسببة للتآكل. بل هو نوع من تكسير تآكل الإجهاد (SCC). يحدث التكسير الكاوي ة لأوعية الضغط بشكل رئيسي في البخار وأماكن أخرى عرضة للتبخر والتركيز المتكررين أو في الأوعية عالية الحرارة في اتصال مع الصودا الكاوية. قد يحدث في معدات الكربون الصلب، سبائك الصلب منخفضة، الصلب الفيري والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي في اتصال مع الصودا الكاوية. كما وقعت حوادث تكسير الكاوية القلوية في أوعية الضغط من autoclapper الجهد العالي، والنفايات نظام استعادة الحرارة من صناعة البتروكيماويات، المبخر Al2O3 من شركات الألومنيوم المنحلب، أوعية الضغط من محطات الكلور والقلويات الكيميائية، ومصانع الورق ومؤسسات الطاقة النووية الناجمة عن تركيز نا + . فكيف يحدث تكسير الكاوية؟


آلية تكسير القلوية الكاوية لم يفهم تماما بعد، على سبيل المثال، يتم حل حدود الحبوب الفريت أو كاربيدات بين البلورات بشكل تفضيلي، والناس لا تزال تستخدم نظرية SCC الكلاسيكية لشرح ظاهرة تكسير في البيئة القلوية. وبصفة عامة، فإن حدوث تكسير قلوى كاوية من الصلب الكربوني وسبائك الصلب المنخفضة يتطلب ثلاثة شروط:

equation

1. تركيزات أعلى من الليس. يجب أن يكون NaOH أكبر من 5٪ في الصلب منخفض الكربون عند درجة حرارة نقطة الغليان.

2. ارتفاع درجة الحرارة. تكسير الكاوية القلوية لديها نطاق واسع من درجة الحرارة، وتآكل الإجهاد القلوية من الصلب الكربوني يحدث عموما في 50 ~ 80 درجة مئوية أو أعلى، وحوالي 60 درجة مئوية هو أدنى درجة حرارة حرجة، والتي ترتبط بتركيز القلوية.  الأكثر احتمالا ً أن يسبب درجة حرارة القلوية الهشة بالقرب من نقطة الغليان في الحل.

3. ارتفاع الإجهاد الشد. وفقا للنظرية، فإن آلية SCC من الصلب منخفض الكربون في محلول قلوى مركزة ساخنة تنتمي إلى انحلال أنوديك بين البلورات، والمحتملة SCC تكمن في مجموعة من التحول التنشيط التخميل. عندما NaOH المحلية أكبر من 10٪، سيتم حل فيلم أكسيد واقية من المعدن ومزيد من التفاعل مع القاعدة. المعادلة هي:


تكسير الكاوية عموما intergranular وbifurcate. ومع ذلك، قد يحدث أيضاً تكسير عبر الحبيبات. على سبيل المثال ، فإن مورفولوجيا تكسير الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي في حل NaOH 50٪ لا علاقة له بالمعالجة الحرارية ، ولكن هو تكسير الحبيبات. منتجاتها التآكل هي فضفاضة، مسامية، أكاسيد مغناطيسية غير الطبقات، وحلها المائي هو القلوية. طالما هناك 10 ~ 20mg· L-1 NaOH في مياه المرجل أو مبادل حراري، يمكن أن يؤدي التبخر المتكرر المحلي إلى تركيز القلوية في الرواسب أو الشقوق، مما تسبب في تآكل القلوية المحلية. يمكن أن يحدث تكسير هشاشة القلوية عندما تآكل القلوية والإجهاد الشد موجودة في وقت واحد. النظرية هي أن جزءا من التآكل H + ينتشر في المعدن مما تسبب في هشاشة الهيدروجين. لذلك ، يمكن أن يكون تكسير التحاق القلوي اتّحل بالهيدروجين ، أو يمكن أن يكون أنودًا مذابًا أو متصدعًا مختلطًا. فكيف يمكنك تجنب تكسير الكاوية؟


  • اختيار المواد

بالنظر إلى القوة واللدونة وحساسية الهشاشة القلوية ، يمكن استخدام حاوية الكربون الفولاذية لتحميل الصودا الكاوية. في أعلى درجة حرارة من 46 درجة مئوية بيئة الحل الكاوية، ويمكن أيضا اختيار 0.20٪ C مهدئ الكربون الصلب. ومع ذلك ، عندما تتجاوز درجة الحرارة الكاوية 46 درجة مئوية ، يجب معالجة لحامات الكربون الفولاذية حراريًا بعد اللحام لتجنب هشاشة القلويات. إضافة Ti وعناصر سبيكة أخرى إلى الكربون الصلب والمعالجة الحرارية المقابلة يمكن أيضا أن تمنع بشكل فعال تكسير الكاوية. على سبيل المثال، يتم عزل عينة الصلب التي تحتوي على 0.73٪ Ti (0.105٪ C) عند 650 ~ 750 درجة مئوية، ومن ثم يتم تبريد الفرن لتمديد وقت الكسر من 150h إلى 1000h.

 

  • انخفاض الإجهاد المتبقي

الإجهاد المتبقي هو العامل الرئيسي للتهيئة القلوية ، لذلك من المستحسن اعتماد تدابير عملية اللحام مثل طاقة الخط المنخفض ، والتسخين المسبق قبل اللحام ، وتسلسل اللحام السليم ، والاتجاه وضربة المطرقة بين الطبقات لتقليل عدد وطول طبقات اللحام قدر الإمكان وتقليل الإجهاد المتبقي لللحام من المفاصل الملحومة. تشكيل الباردة وآخر - لحام المعالجة الحرارية للقضاء على الإجهاد هو تدبير فعال لمنع تكسير الكاوية.

تقليل الإجهاد الداخلي المتبقي أثناء التصنيع والتجميع ، مثل الجانب الخطأ ، تشوه الزاوية ، ومنع الفراغات وما إلى ذلك. هيكل التثبيت يمكن أيضا اتخاذ بعض التدابير مثل الترتيب الموحد للثقوب التثبيت لتجنب الضغط التثبيت المفرط. في الممارسة العملية ، يتم تسخين الشغل إلى درجة حرارة محددة مسبقًا وعقد لفترة كافية لتقليل الإجهاد المتبقي إلى مستوى مقبول. يعتمد ذلك على الوقت ودرجة الحرارة ، وعادة ما تبرد بمعدل أبطأ لتجنب الضغوط الجديدة. بعد اللحام ، وإزالة التوتر تصيد درجة حرارة الكربون الصلب وسبائك منخفضة الصلبلا يجب أن يكون أقل من 620 درجة مئوية ، ويجب حساب وقت العزل وفقًا لـ 1h / 25mm (سمك). ويبين الجدول التالي النطاق الشائع الاستخدام لدرجة حرارة المعالجة الحرارية بعد اللحام من الصلب المستخدم في المصفاة، ويمكن استخدام قيمة الصلابة كمعيار لتأثير المعالجة الحرارية.

المواد

درجه الحراره

صلابه

الكربون الصلب

593-648

200

Cr-0.5Mo

593-718

225

1-1/4Cr-0.5Mo

704-746

225

2-1/4Cr-1Mo

704-760

241

5Cr-1Mo

704-760

241

 

  • إضافة مثبط اتّضي التآكل

مثبطات التآكل شائعة الاستخدام هي Na3PO4 ، NaNO3 ، NaNO2 ، Na2SO4 ، إلخ. يمكن تحديد الجرعة وفقا للنتائج التجريبية, على سبيل المثال, نسبة NaNO3/NaOH أكبر من 0.4, وNa2SO4/NaOH أكبر من 5 لمنع تكسير الكاوية.

 

بالإضافة إلى ذلك ، فإن تقليل درجة حرارة التشغيل ، مثل الاستخدام المتقطع لتدفئة اللفائف ، والحفاظ على درجة الحرارة ≤ 46 درجة مئوية ، أو في التصميم لتقليل أو منع التركيز المحلي لارتفاع lye أو تركيز التبخر المتكرر هي تدابير فعالة لمنع هشاشة القلوية.