Para un calentador de vaina de titanio utilizado para mantener 140 grados en una solución de hidróxido de sodio al 50 % a una presión de 2 bares, ¿cuál es la tensión de tracción máxima permitida (MPa) en la pared del tubo para evitar grietas cáusticas durante 5 años?
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El agrietamiento cáustico (craqueo por corrosión bajo tensión) del titanio de grado 2 es causado por hidróxido de sodio al 50% a 140 grados bajo una presión de 2 bares. . 5 años la tensión de tracción máxima permitida para evitar el agrietamiento es de 50 MPa. Esto se basa en el factor de intensidad de tensión umbral del agrietamiento cáustico. La tensión circunferencial causada por la presión interna es σ=P × D / 2 t. Para un tubo de 25 mm de diámetro exterior con una pared de 1,5 mm, la tensión circunferencial es de 1,7 MPa a 2 bar, muy por debajo del límite. Pero las cargas residuales por flexión o soldadura pueden ser sustancialmente mayores.
Mecanismo de craqueo cáustico en Ti
El titanio reacciona con NaOH concentrado caliente para formar una capa de titanato de sodio. Las grietas comienzan en defectos en esta capa bajo tensión de tracción. La grieta crece intergranularmente. La tensión umbral de fractura disminuye al aumentar la temperatura y la concentración.
Estrés umbral cuantitativo y su dependencia de la temperatura.
Temperatura (grados) Conc. NaOH. (%) Umbral de tensión para una vida útil de 5 años (MPa) 120 50 100 130 50 75 140 50 50 150 50 30
Manual de manejo del estrés
Fuente de estrés ¿Esfuerzo normal (MPa) aceptable? Mitigación
Presión interna (2 bar, 25x1,5 mm) 1,7 Sí No
Residual de flexión (radio 5D) 80-120 No Alivio de tensión
Residual de soldadura (como-soldado) 150-250 Sin brillo y alivio de tensión
Esfuerzo de expansión térmica 20-50 Instalación límite flexible
Redacción de una especificación bien-fundamentada
Para calentador de titanio en NaOH al 50% a 140 grados: alivie la tensión de todas las soldaduras y dobleces a 540 grados durante 30 minutos. Tensión por debajo de 50 MPa. El ingeniero controla la tensión residual para evitar el agrietamiento cáustico.
