** ग्रेड 2 टाइटेनियम हीटिंग ट्यूब में 25% मैग्नीशियम क्लोराइड + 5% कैल्शियम क्लोराइड पोटाश ब्राइन में 85 डिग्री बनाए रखने के लिए उपयोग किया जाता है, ट्यूब की सतह का अवशिष्ट तनाव स्तर (जैसा कि 2 घंटे के लिए 550 डिग्री पर वेल्डेड बनाम तनाव से राहत मिलती है) क्लोराइड प्रभावित क्षेत्र में क्लोराइड प्रेरित तनाव जंग क्रैकिंग आवृत्ति के साथ कैसे संबंधित है?**
ग्रेड 2 टाइटेनियम हीटिंग ट्यूब का व्यापक रूप से पोटाश प्रसंस्करण में उपयोग किया जाता है जहां नमकीन पानी में 85 डिग्री पर 25% मैग्नीशियम क्लोराइड (MgCl₂) और 5% कैल्शियम क्लोराइड (CaCl₂) होता है। अत्यधिक संकेंद्रित क्लोराइड समाधान मध्यम रूप से संक्षारक होता है, लेकिन ग्रेड 2 टाइटेनियम आमतौर पर इन परिस्थितियों में एक स्थिर निष्क्रिय फिल्म बनाए रखता है। हालाँकि, हीटर ट्यूबों में वेल्डेड जोड़ों पर एक विशिष्ट विफलता तंत्र होता है। वेल्डिंग से ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र (HAZ) में थर्मल संकुचन और चरण परिवर्तनों से अवशिष्ट तन्य तनाव होता है। गर्म क्लोराइड समाधानों में, ये अवशिष्ट तनाव क्लोराइड आयनों के साथ मिलकर तनाव संक्षारण क्रैकिंग (एससीसी) उत्पन्न करते हैं। क्रैकिंग आवृत्ति का HAZ पर अवशिष्ट तन्य तनाव के परिमाण से सीधा संबंध है। चूंकि वेल्डेड ट्यूब महत्वपूर्ण अवशिष्ट तनाव (150-250 एमपीए) बनाए रखते हैं और 1000-2000 घंटों के भीतर टूट जाते हैं। 2 घंटे के लिए 550 डिग्री पर ट्यूब तनाव से राहत मिलती है, अवशिष्ट तनाव 30-60 एमपीए तक कम हो जाता है और 8000 घंटे से अधिक समय तक दरार मुक्त सेवा प्रदान करता है। इस सहसंबंध को समझने से इंजीनियरों को क्लोराइड ब्राइन में विश्वसनीय सेवा के लिए उचित पोस्ट वेल्ड ताप उपचार निर्दिष्ट करने की अनुमति मिलती है।
**क्लोराइड की क्रियाविधि-टाइटेनियम HAZ में प्रेरित SCC**
टाइटेनियम में क्लोराइड प्रेरित एससीसी एक फिल्म टूटना तंत्र के माध्यम से होता है। निष्क्रिय TiO₂ फिल्म HAZ पर स्थानीय रूप से टूट गई है जहां अवशिष्ट तन्य तनाव सबसे अधिक है। उजागर धातु की सतह पर, क्लोराइड आयन सोख लेते हैं और अनाज की सीमाओं के साथ एनोडिक विघटन को बढ़ावा देते हैं। दरार की नोक पर तनाव की सघनता विघटन को तेज करती है, जबकि उच्च क्लोराइड सांद्रता के कारण पुनर्निष्पादन बाधित होता है। वेल्डेड टाइटेनियम के HAZ में मोटे अल्फा अनाज के साथ एक रूपांतरित माइक्रोस्ट्रक्चर होता है और, शीतलन दर के आधार पर, संभावित बीटा चरण या मार्टेंसाइट होता है। यह सूक्ष्म संरचना मूल धातु की तुलना में एससीसी के प्रति अधिक संवेदनशील है क्योंकि इसमें उच्च आंतरिक तनाव और अधिक अनाज सीमा क्षेत्र है। गर्म MgCl₂ ब्राइन में ग्रेड 2 टाइटेनियम में SCC दीक्षा के लिए थ्रेसहोल्ड तनाव लगभग 80-100 MPa है। इस सीमा के नीचे, एक्सपोज़र समय की परवाह किए बिना कोई SCC नहीं होता है। जैसे कि {{13}वेल्डेड ट्यूब इस सीमा से अधिक हो जाती हैं, जबकि तनाव से राहत पाने वाली ट्यूबें इससे नीचे आ जाती हैं।
**अवशिष्ट तनाव और एससीसी आवृत्ति के बीच मात्रात्मक सहसंबंध**
ऑटोजेनस टीआईजी वेल्ड (पूर्ण प्रवेश, कोई भराव नहीं) के साथ ग्रेड 2 टाइटेनियम ट्यूब (12 मिमी ओडी, 1.2 मिमी दीवार) का उपयोग करके नियंत्रित परीक्षण 25% एमजीसीएल₂, 5% सीएसीएल₂ में 85 डिग्री पर अलग-अलग पोस्ट के साथ डुबोए गए {{6}वेल्ड हीट ट्रीटमेंट 5000 घंटों के बाद निम्नलिखित एससीसी व्यवहार की रिपोर्ट करते हैं:
| पोस्ट-वेल्ड उपचार|HAZ (MPa) पर अवशिष्ट तनाव|प्रथम क्रैक का समय (घंटे)|दरार घनत्व (प्रति सेमी वेल्ड में दरारें)|5000 घंटे (मिमी) के बाद अधिकतम क्रैक गहराई|एससीसी आवृत्ति में कमी |
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| जैसा कि -वेल्डेड (कोई उपचार नहीं)|180 – 240|400 – 600|8 – 15|0.45 – 0.65|बेसलाइन |
| कम -तापमान तनाव से राहत (300 डिग्री, 2 घंटे)|130 – 170|700 – 1,100|4 – 8|0.30 – 0.45|40 – 50% |
| मानक तनाव राहत (480 डिग्री, 2 घंटे)|70 – 100|2,500 – 4,000|1 – 3|0.08 – 0.15|75 – 85% |
| Full stress relief (550°C, 2 hours, air cool) | 30 – 60 | >8,000 | 0 – 0.5 | <0.02 | >98% |
| Anneal (650°C, 1 hour, slow cool) | 15 – 30 | >10,000 | 0 | 0.00 | 100% |
डेटा एक स्पष्ट सीमा प्रभाव प्रदर्शित करता है। चूँकि 180 एमपीए से अधिक अवशिष्ट तनाव वाली वेल्डेड ट्यूबें 600 घंटों के भीतर टूट जाती हैं। 2 घंटे के लिए 550 डिग्री पर तनाव से राहत अवशिष्ट तनाव को 80-100 एमपीए सीमा से नीचे 30-60 एमपीए तक कम कर देती है, और कम से कम 8000 घंटों के लिए एससीसी को समाप्त कर देती है।
**क्यों 550 डिग्री इष्टतम तनाव राहत तापमान है**
टाइटेनियम की तनाव राहत के लिए विकृत क्षेत्रों के लिए पुनर्क्रिस्टलीकरण सीमा से ऊपर लेकिन बीटा ट्रांसस के नीचे (ग्रेड 2 टाइटेनियम के लिए लगभग 880-900 डिग्री) तापमान की आवश्यकता होती है। 550 डिग्री पर, पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया पुनर्संरचना के बिना अव्यवस्था विनाश के माध्यम से अवशिष्ट तनाव को कम करती है। 2 घंटे का होल्ड टाइम पूरे HAZ में एक समान तनाव में कमी सुनिश्चित करता है। कम तापमान (480 डिग्री) आंशिक तनाव से राहत प्रदान करता है लेकिन अवशिष्ट तनाव को 70-100 एमपीए पर छोड़ देता है, जो एससीसी सीमा के करीब है। उच्च तापमान (650 डिग्री) अधिक पूर्ण तनाव से राहत प्रदान करता है लेकिन अनाज की वृद्धि का कारण बन सकता है और यांत्रिक शक्ति को कम कर सकता है। 550 डिग्री, 2 घंटे का उपचार शक्ति या लचीलेपन से समझौता किए बिना तनाव से राहत का सर्वोत्तम संतुलन प्रदान करता है।
**परिदृश्य-आधारित चयन मार्गदर्शिका: पोटाश ब्राइन हीटर के लिए तनाव से राहत**
| संचालन की स्थिति|क्लोराइड सांद्रण|तापमान|पोस्ट-वेल्ड उपचार आवश्यक|अपेक्षित एससीसी-निःशुल्क जीवन (घंटे)|इंजीनियरिंग औचित्य |
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| Continuous potash processing, 8000-hour campaign | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | Stress relief at 550°C, 2 hours | >8,000|सीमा से नीचे तनाव को कम करके एससीसी को समाप्त करता है |
| रुक-रुक कर संचालन (<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 |
| कम तापमान (70 डिग्री, कम आक्रामक)|25% MgCl₂ + 5% CaCl₂|70 डिग्री|480 डिग्री पर तनाव से राहत, 2 घंटे|4,000 – 6,000|कम तापमान से एससीसी सीमा बढ़ जाती है |
| Higher chloride concentration (>30% MgCl₂) | >30% MgCl₂ | 85°C | Stress relief at 550°C + peening | >8,000|अधिकतम विश्वसनीयता के लिए संयुक्त उपचार |
| कोई पोस्ट-वेल्ड ताप उपचार संभव नहीं|कोई भी|कोई भी|जैसा कि -वेल्ड किया गया है (क्रैकिंग जोखिम स्वीकार करें)|500 – 1,000|केवल अस्थायी सेवा के लिए स्वीकार्य |
**पोस्ट के लिए व्यावहारिक विचार-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट**
टाइटेनियम हीटर कॉइल्स के तनाव से राहत के लिए सावधानीपूर्वक भट्टी नियंत्रण की आवश्यकता होती है। सैगिंग को रोकने के लिए 550 डिग्री उपचार एक वायु भट्टी में किया जाना चाहिए जिसमें कुंडल समर्थित हो। तापीय प्रवणता को न्यूनतम करने के लिए तापन दर 100 डिग्री/घंटा तक सीमित होनी चाहिए। 550 डिग्री पर 2{8}}घंटे की पकड़ के बाद वायु शीतलन (बुझाने वाला नहीं) होता है। एकाधिक वेल्ड वाले कॉइल के लिए, सभी वेल्डिंग पूरी होने के बाद पूरी असेंबली को तनाव-मुक्त किया जाना चाहिए। ताप उपचार निर्माण लागत में लगभग 10-15% जोड़ता है लेकिन सेवा जीवन को 1000 घंटे से कम से 8000 घंटे से अधिक तक बढ़ा देता है - निरंतर पोटाश संचालन के लिए एक आकर्षक आर्थिक औचित्य।
**निष्कर्ष**
25% मैग्नीशियम क्लोराइड, 5% कैल्शियम क्लोराइड पोटाश ब्राइन में ग्रेड 2 टाइटेनियम हीटिंग ट्यूबों के लिए 85 डिग्री पर, ट्यूब का HAZ अवशिष्ट तनाव स्तर सीधे क्लोराइड प्रेरित एससीसी आवृत्ति के साथ सहसंबंधित होता है। चूँकि 180-240 एमपीए के अवशिष्ट तनाव वाले वेल्डेड ट्यूब 400-600 घंटों के भीतर टूट जाते हैं। 2 घंटे के लिए 550 डिग्री पर तनाव से राहत, अवशिष्ट तनाव को 80-100 एमपीए एससीसी सीमा से नीचे, 30-60 एमपीए तक कम कर देती है, और 8000 घंटों से अधिक क्रैक {18} मुफ्त सेवा प्रदान करती है - 10 × से अधिक का जीवन विस्तार। पोटाश प्रसंस्करण के लिए टाइटेनियम हीटर निर्दिष्ट करने वाले इंजीनियरों को ब्राइन के संपर्क में आने वाले सभी वेल्डेड जोड़ों के लिए अनिवार्य विनिर्देश के रूप में 2 घंटे के लिए 550 डिग्री पर पोस्ट वेल्ड तनाव राहत की आवश्यकता होनी चाहिए। यह ताप उपचार विनिर्देश पोटाश ब्राइन हीटर अनुप्रयोगों में प्रमुख विफलता मोड को समाप्त करता है।
