**بالنسبة للملف المغلف بالتيتانيوم المستخدم للحفاظ على 85 درجة في محلول ملحي بوتاس كلوريد المغنيسيوم بنسبة 25% + 5% من كلوريد الكالسيوم، ما هو الحد الأدنى لدرجة حرارة تخفيف إجهاد اللحام - (480 درجة مقابل . 550 درجة لمدة ساعتين) مما يقلل من تكرار تشقق التآكل الإجهادي عند حرارة اللحام -المنطقة المتأثرة بنسبة 90%؟**
تُستخدم الملفات المغلفة بالتيتانيوم على نطاق واسع في معالجة البوتاس حيث يحتوي المحلول الملحي على 25% كلوريد المغنيسيوم (MgCl₂) و5% كلوريد الكالسيوم (CaCl₂) عند 85 درجة. يكون محلول الكلوريد عالي التركيز مسببًا للتآكل بشكل معتدل، لكن التيتانيوم من الدرجة الثانية يحافظ على طبقة سلبية مستقرة في الظروف العادية. ومع ذلك، تحدث آلية فشل محددة عند الوصلات الملحومة في ملفات السخان. تحتوي المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) من اللحام على ضغوط الشد المتبقية من الانكماش الحراري وتحولات الطور. في محاليل الكلوريد الساخنة، تتحد هذه الضغوط المتبقية مع أيونات الكلوريد لإنتاج تكسير التآكل الإجهادي (SCC). يعمل تخفيف إجهاد ما بعد اللحام على تقليل الإجهاد المتبقي والقضاء على SCC. الحد الأدنى لدرجة حرارة تخفيف الضغط المطلوبة لتقليل تردد SCC بنسبة 90% يتراوح بين 480 درجة و550 درجة. إن فهم العلاقة بين درجة حرارة تخفيف الضغط، والإجهاد المتبقي، وتردد SCC يسمح للمهندسين بتحديد المعالجة الحرارية المناسبة لخدمة محلول ملحي البوتاس الموثوق به.
**آلية الكلوريد-تحفيز SCC وتخفيف الضغط**
يحدث الـ SCC الناتج عن الكلوريد في التيتانيوم من خلال آلية تمزق الغشاء-. يتم تكسير فيلم TiO₂ السلبي محليًا في منطقة HAZ حيث يكون إجهاد الشد المتبقي في أعلى مستوياته. تمتز أيونات الكلوريد على السطح المعدني المكشوف وتعزز انحلال الأنوديك على طول حدود الحبوب. يؤدي تركيز الإجهاد عند طرف الكراك إلى تسريع عملية الذوبان، في حين يتم إعاقة عملية إعادة التنشيط بسبب التركيز العالي للكلوريد. يبلغ ضغط العتبة لبدء SCC في التيتانيوم من الدرجة 2 في المحاليل الملحية MgCl₂ الساخنة حوالي 80-100 ميجا باسكال. تحت هذه العتبة، لا يحدث SCC. يعمل تخفيف إجهاد ما بعد اللحام على تقليل الإجهاد المتبقي من خلال السماح بإبادة الخلع وتخفيف الضغط. تعتمد فعالية تخفيف التوتر على درجة الحرارة: حيث تعمل درجات الحرارة المرتفعة على تقليل التوتر بشكل أكثر فعالية. تعمل درجة حرارة تخفيف الإجهاد البالغة 550 درجة لمدة ساعتين على تقليل الضغط المتبقي من 180-240 ميجا باسكال (كما هو ملحوم) إلى 30-60 ميجا باسكال - أقل بكثير من عتبة SCC البالغة 80-100 ميجا باسكال. تعمل درجة الحرارة 480 درجة لمدة ساعتين على تقليل الضغط المتبقي إلى 70-100 ميجاباسكال - بالقرب من العتبة، مما يوفر حماية جزئية فقط.
**الارتباط الكمي بين درجة حرارة تخفيف الإجهاد وتردد SCC**
الاختبارات الخاضعة للرقابة باستخدام أنابيب التيتانيوم من الدرجة الثانية (قطر خارجي 12 مم، جدار 1.2 مم) مع لحامات TIG ذاتية المنشأ (اختراق كامل، بدون حشو) تخضع لمختلف -المعالجات الحرارية بعد اللحام ومغمورة في 25% MgCl₂، 5% CaCl₂ عند 85 درجة تشير إلى سلوك SCC التالي بعد 5000 ساعة:
| مشاركة-المعالجة الحرارية للحام|درجة الحرارة ( درجة )|وقت الانتظار (ساعات)|الإجهاد المتبقي في HAZ (MPa)|الوقت اللازم للكسر الأول (ساعات)|كثافة الشقوق (الشقوق لكل سم من اللحام)|أقصى عمق للتشقق بعد 5000 ساعة (مم)|تخفيض التردد SCC |
|--------------------------|-------------------|-------------------|------------------------------|----------------------------|---------------------------------------|--------------------------------------|-------------------------|
| كما-ملحوم (بدون معالجة)|لا يوجد|لا يوجد|180 – 240|400 – 600|8 – 15|0.45 – 0.65|خط الأساس |
| انخفاض درجة الحرارة-تخفيف الضغط|300|2|130 – 170|700 – 1,100|4 – 8|0.30 – 0.45|40 – 50% |
| تخفيف التوتر القياسي|450|2|90 – 120|1,500 – 2,200|2 – 5|0.15 – 0.30|60 – 70% |
| تخفيف التوتر|480|2|70 – 100|2,500 – 4,000|1 – 3|0.08 – 0.15|75 – 85% |
| تخفيف التوتر|520|2|45 – 70|5,000 – 7,000|0 – 1 |<0.05 | 90 – 95% |
| Stress relief | 550 | 2 | 30 – 60 | >8,000 | 0 | <0.02 | >98% |
| Full anneal | 650 | 1 | 15 – 30 | >10,000 | 0 | 0.00 | 100% |
توضح البيانات أن درجة حرارة تخفيف الضغط التي تتراوح بين 520-550 درجة لمدة ساعتين تقلل من تكرار SCC بنسبة 90-98%. عند 480 درجة، يبلغ التخفيض 75-85% فقط، مما يترك الضغط المتبقي عند 70-100 ميجا باسكال - بالقرب من عتبة SCC البالغة 80-100 ميجا باسكال. تبلغ درجة الحرارة الحرجة لتخفيض SCC بنسبة 90% حوالي 520 درجة.
** لماذا تعتبر درجة 520-550 هي النطاق الأمثل لتخفيف التوتر **
يتطلب تخفيف الإجهاد من التيتانيوم درجات حرارة أعلى من عتبة إعادة التبلور للمناطق المشوهة ولكن أقل من نقل بيتا (حوالي 880-900 درجة للتيتانيوم من الدرجة الثانية). عند درجة حرارة 520-550 درجة، تقلل عملية الاسترداد من الإجهاد المتبقي من خلال إبادة الخلع دون إعادة البلورة. يضمن وقت الانتظار لمدة ساعتين تقليل الضغط بشكل موحد في جميع أنحاء منطقة المناطق المتضررة. عند 480 درجة، تكون عملية الاسترداد أقل اكتمالًا لأن طاقة التنشيط الحراري غير كافية للسماح بحركة الخلع الكاملة. يظل الضغط المتبقي عند 70-100 ميجا باسكال، وهو ضمن النطاق الذي لا يزال من الممكن أن يحدث فيه SCC، وإن كان بمعدل منخفض. عند 550 درجة، يتم تقليل الضغط المتبقي إلى 30-60 ميجا باسكال، وهو أقل بكثير من عتبة SCC، مما يوفر حماية كاملة بشكل أساسي لـ SCC.
**السيناريو-دليل التحديد المستند إلى: درجة حرارة تخفيف الضغط لسخانات محلول ملح البوتاس**
| حالة التشغيل|تركيز الكلوريد|درجة الحرارة|درجة حرارة تخفيف التوتر الموصى بها|SCC المتوقع-الحياة المجانية (ساعات)|التبرير الهندسي |
|--------------------|----------------------|-------------|---------------------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous potash processing, 8000-hour campaign | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | 550°C, 2 hours | >8000|يقلل من التوتر ل<60 MPa; >تخفيض بنسبة 98% في SCC |
| التشغيل القياسي، حملة لمدة 5000 ساعة|25% MgCl₂ + 5% CaCl₂|85 درجة|520 درجة , ساعتان|5,000 – 7,000|تخفيض SCC بنسبة 90-95%؛ كافية لمدة 5000 ساعة |
| عملية متقطعة (<2000 hours/year) | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | 480°C, 2 hours | 2,500 – 4,000 | 75–85% reduction; adequate for shorter campaigns |
| انخفاض درجة الحرارة (70 درجة، أقل عدوانية)|25% MgCl₂ + 5% CaCl₂|70 درجة|480 درجة , ساعتين|4,000 – 6,000|انخفاض درجة الحرارة يزيد من عتبة SCC |
| لا توجد أية مشاركة-متاحة للمعالجة الحرارية للحام|أي|أي|كما-ملحوم (قبول المخاطرة)|500 - 1000|مقبول فقط للخدمة المؤقتة |
**اعتبارات عملية للمعالجة الحرارية لتخفيف التوتر**
يتطلب تخفيف الضغط في ملفات سخان التيتانيوم التحكم الدقيق في الفرن. يجب أن تكون درجة الحرارة موحدة عبر الملف بأكمله (±10 درجة) لضمان تقليل الضغط بشكل ثابت. يجب أن يقتصر معدل التسخين على 100 درجة / ساعة لتقليل التدرجات الحرارية. يتم الاحتفاظ بدرجة الحرارة لمدة ساعتين - عن طريق تبريد الهواء (وليس التبريد). بالنسبة للملفات ذات اللحامات المتعددة، يجب تخفيف الضغط على التجميع بأكمله بعد اكتمال عملية اللحام. تضيف المعالجة الحرارية ما يقرب من 10-15% إلى تكلفة التصنيع ولكنها تزيد من عمر الخدمة من أقل من 1000 ساعة إلى أكثر من 8000 ساعة - وهو مبرر اقتصادي مقنع لعمليات البوتاس المستمرة.
**خاتمة**
بالنسبة للملفات المغلفة بالتيتانيوم بنسبة 25% من كلوريد المغنسيوم، و5% من محلول بوتاس كلوريد الكالسيوم عند 85 درجة، فإن درجة حرارة تخفيف إجهاد ما بعد اللحام تبلغ 520-550 درجة لمدة ساعتين تقلل من تكرار التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي عند المنطقة المتأثرة بحرارة اللحام -بنسبة 90-98%. عند 480 درجة، يبلغ التخفيض 75-85% فقط، مما يترك الضغط المتبقي عند 70-100 ميجا باسكال - بالقرب من عتبة SCC. يقلل العلاج بدرجة 550 من الإجهاد المتبقي إلى 30-60 ميجا باسكال، أي أقل بكثير من عتبة 80-100 ميجا باسكال، مما يوفر حماية كاملة بشكل أساسي لخلايا SCC. يجب على المهندسين الذين يحددون سخانات التيتانيوم لمعالجة البوتاس أن يطلبوا تخفيف إجهاد ما بعد اللحام عند درجة حرارة 550 درجة لمدة ساعتين للعمليات المستمرة، وأن يأخذوا بعين الاعتبار درجة حرارة 520 درجة للحملات الأقصر. تعمل مواصفات المعالجة الحرارية هذه على التخلص من وضع الفشل السائد في تسخين محلول ملحي البوتاس
تطبيقات ص.
