Mengapa Pemanas Selubung Titanium dengan Perlakuan Panas Pasca-Pengelasan pada suhu 600 derajat di Udara Menunjukkan Laju Korosi Celah Empat Kali Lipat Lebih Tinggi dalam Asam Oksalat 5% pada suhu 80 derajat Dibandingkan dengan Tabung Las As-?

PWHT pemanas selubung titanium biasanya dilakukan pada 540–650 derajat untuk mengurangi regangan sisa yang disebabkan oleh pengelasan. Kerak oksida berlapis-yang tebal dihasilkan pada permukaan titanium pada suhu 600 derajat di udara. Skala ini terdiri dari TiO2, Ti2O3 dan TiO dan oksigen sangat diperkaya di bawahnya sehingga menghasilkan lapisan kasus alfa-. Skala oksida dan kasus alfa-ini secara kimia tidak stabil dalam asam oksalat 5% (H₂C₂O₄) pada suhu 80 derajat . Skala tersebut pecah dan terkelupas di beberapa celah. Asam oksalat menembus celah ini, mengkonsentrasikan spesies musuh dan meningkatkan laju korosi lokal. Tabung as-yang dilas dalam kondisi permukaan yang diasamkan atau dipoles secara elektro dan tanpa oksida PWHT memiliki lapisan pasif yang tipis, padat, dan tahan terhadap timbulnya celah. Hal ini menyebabkan peningkatan laju korosi celah pada tabung PWHT udara sebesar 4 kali lipat dibandingkan tabung yang dilas.

Mekanisme PWHT-Percepatan Korosi Celah yang Diinduksi

Titanium mengalami oksidasi parabola di udara pada suhu 600 derajat dengan skala 2-5 µm. Oksigen larut dalam logam dan membentuk lapisan selubung alfa-permukaan dengan kedalaman 50–150 µm. Lapisan ini rapuh dan mempunyai koefisien muai panas yang berbeda dengan koefisien logam dasar. Saat retakan mikro{10}}yang didinginkan terjadi pada kerak. Kerak tersebut larut secara tidak merata dalam asam oksalat dan menunjukkan huruf alfa-. Casing alfa-bersifat anodik terhadap logam di bawahnya dan sel galvanik telah disiapkan. Kerak yang retak dan selubung alfa yang terbuka merupakan retakan alami dan meningkatkan tingkat serangan 3 hingga 5 kali lipat dibandingkan permukaan yang bersih seperti dilas. Pertumbuhan korosi celah terutama terjadi pada kontak antara kotak alfa dan logam dasar.

Laju korosi celah kuantitatif pada kondisi perlakuan panas pasca pengelasan yang berbeda.

Pengujian terkontrol dalam asam oksalat 5% pada suhu 80 derajat selama 500 jam telah digunakan untuk menentukan laju korosi celah untuk titanium Kelas 2 dalam beberapa kondisi pasca{4}}pengelasan. Laju korosi celah pada ujung las adalah 0,08–0,15 mm/tahun untuk tabung acar yang dilas tanpa PWHT dan permukaan bersih dengan serangan kecil saja. Kecepatan tabung yang diberi PWHT pada suhu 540 derajat di udara, yang menghasilkan oksida jerami ringan, adalah 0,20–0,35 mm per tahun. Angka ini dua kali lipat dibandingkan kondisi{14}}pengelasan dan skala yang terkelupas sebagian. Tabung dengan PWHT pada suhu 600 derajat di udara dan oksida biru atau ungu memiliki laju 0,35–0,65 mm/tahun, peningkatan empat kali lipat dibandingkan garis dasar yang dilas, serta retak dan pengelupasan kerak yang parah. Tabung dengan PWHT pada suhu 650 derajat di udara, membentuk oksida abu-abu atau putih, memiliki laju 0,60–1,20 mm per tahun, delapan kali lebih tinggi, dengan kerak dan pengelupasan yang serius. Sebaliknya, tabung dengan PWHT pada suhu 600 derajat dalam atmosfer inert argon tidak menunjukkan oksida yang signifikan dan memiliki laju hanya 0,06–0,12 mm/tahun tanpa percepatan.

Pengaruh Konsentrasi Asam Oksalat dan Suhu Terhadap Faktor Percepatan

Faktor percepatan dari udara-PWHT kira-kira konstan pada rentang konsentrasi dan suhu asam oksalat. Laju las as-dalam asam oksalat 5% pada 60 derajat adalah 0,05–0,10 mm/tahun dan laju las udara-PWHT 600 derajat adalah 0,20–0,40 mm/tahun, faktor percepatan sebesar 4. Laju as-lasan pada asam oksalat 5% dan 80 derajat adalah 0,08–0,15 mm/tahun dan udara-Tingkat PWHT adalah 0,35–0,65 mm/tahun, sekali lagi merupakan faktor 4. Laju as-lasan adalah 0,15–0,25 mm/tahun sedangkan laju-PWHT udara adalah 0,60–1,00 mm/tahun pada asam oksalat 10% dan 80 derajat , masih merupakan faktor 4. Laju las as-adalah 0,20-0,35 mm per tahun dan laju las udara-PWHT adalah 0,80-1,50 mm per tahun pada asam oksalat 5%, kondisi didih 100 derajat, dengan percepatan 4×. Faktor konstanta menyiratkan bahwa PWHT mengarah ke keadaan permukaan yang mendorong korosivitas intrinsik asam.

Pedoman Pengelolaan PWHT Asam Oksalat

Tabel di bawah memberikan rekomendasi untuk perlakuan panas pasca-pengelasan (PWHT) untuk mencegah korosi celah dalam asam oksalat 5% pada suhu 80 derajat sebagai fungsi dari suhu PWHT yang diperlukan dan kontrol atmosfer yang tersedia.

Lingkungan Layanan Suhu PWHT yang Direkomendasikan Suasana PWHT Pasca-Perlakuan PWHT Laju Korosi Celah yang Diharapkan (mm/tahun)
Asam oksalat 5% apa pun, Argon 80 derajat (vakum juga dapat diterima) Tidak ada 0,06–0,12
Any 5 % oxalic acid 80 °C Air Pickling (HNO 3 /HF, 10 min) 0.08–0.15 540–600°C Oxalic acid Air (unavoidable) Pickling + electropolishing 0.10-0.18 >600°C Oxalic acid Air Not salvageable-replace tube >0.35
Tidak diperlukan PWHT Asam oksalat N/A Permukaan acar 0,08–0,15
Rekayasa PWHT – Melampaui Kendali Atmosfer

Besarnya kerusakan pada PWHT tergantung pada grade titaniumnya. Tingkat 7 menghasilkan kerak oksida yang sebanding, namun pengayaan kerak-kontak logam dengan paladium memberikan perlindungan terhadap korosi skala kecil, sehingga mengurangi faktor percepatan menjadi 2-3 kali lipat, dibandingkan 4 kali lipat. Ada kemajuan moderat di Kelas 12. Ketebalan dinding menawarkan toleransi korosi. Dinding 2,0 mm dengan laju korosi celah 0,5 mm per tahun akan bertahan selama 4 tahun. Operasi pengawetan 20% asam nitrat ditambah 3% asam fluorida selama 5–10 menit dapat menghilangkan lapisan selubung alfa dan memulihkan ketahanan korosi hingga mendekati kondisi seperti pengelasan. Jika perlakuan panas pasca pengelasan di udara tidak dapat dihindari, maka tabung harus diasamkan setelah perlakuan panas.

Membuat Spesifikasi yang Diinformasikan

Untuk pemanas selubung titanium yang digunakan dalam asam oksalat 5% pada suhu 80 derajat yang memerlukan perlakuan panas pasca-pengelasan, tentukan bahwa PWHT dilakukan dalam atmosfer inert (argon dengan oksigen kurang dari 50 ppm) atau dalam ruang hampa. Jika PWHT berbasis udara-tidak dapat dihindari, tentukan perlakuan pengawetan pasca-PWHT dengan minimal 20% asam nitrat + 3% asam fluorida pada suhu 50 derajat selama 10 menit dengan pembilasan menyeluruh menggunakan air deionisasi. Tabung apa pun yang menunjukkan oksida biru, ungu atau abu-abu setelah pengawetan harus dibuang. Pemanas yang sudah ada yang telah diberi udara-PWHT tanpa pengawetan lebih lanjut harus dibersihkan secara kimia dengan asam sitrat 10% pada suhu 60 derajat C selama 2 jam untuk menghilangkan kerak lepas dan kupon diuji dalam asam oksalat untuk memastikan laju korosi. Peningkatan empat kali lipat laju korosi celah yang terjadi pada asam oksalat 5% pada suhu 80 derajat dapat dicegah dengan mengatur lingkungan PWHT dan memberikan perawatan pasca{20}}yang tepat.