Kontrola obsahu vodíku, Základy procesu tepelného zpracování titanových potrubních armatur

Vodík je hlavní škodlivou nečistotou, která omezuje provozní spolehlivosttitanové potrubní tvarovky. Nadměrná absorpce vodíku snadno vytváří křehký hydrid titanu, což vyvolává vodíkové křehnutí praskání. Tepelné zpracování je klíčovým procesem pro regulaci metalografické struktury trubek, odstranění přebytečného vodíku a vyvážení mechanických vlastností.

 

 

1. Poškození způsobené nadměrným množstvím vodíku

Titan snadno absorbuje vodík při teplotách nad 300 stupňů. Přesycený vodík se sráží jako křehký hydrid titanu, který expanduje do objemu a vytváří vnitřní pnutí, což vede k mikrotrhlinám na vnitřní stěně, svarech a napěťových zónách a nakonec způsobuje vodíkový křehký lom.

 

Kontrolní limity obsahu vodíku: průmyslový titan/Gr5: méně než nebo rovno 0,015 % hmotn.; potrubní tvarovky pro letectví a kosmonautiku: méně než nebo rovno 0,010 % hmotn.; vodíková energie a hlubinné-titanové trubky: Méně než nebo rovno 0,008 hm %.

 

2. Řízení zdroje absorpce vodíku v celém procesu

• Kontrola surovin: Přijměte vakuové spotřební polotovary pro obloukové tavení, znovu{0}}kontrolujte obsah vodíku ve vstupních materiálech a přísně kontrolujte skvrny od vody, olejové skvrny a rez na surovinách, abyste blokovali primární vodík u zdroje.
• Ochrana při tvarování a zpracování

Moření: Přejděte na kyselinu dusičnou -s nízkým obsahem kyseliny fluorovodíkové, zkraťte dobu namáčení a po moření zcela omyjte a osušte, abyste zabránili pronikání vodíku- zbytkovými kyselinami.

Válcování a tažení za studena: Používejte mazací olej bez-vodíku, přísně kontrolujte nárazy a škrábance při zpracování, abyste zabránili poškození titanové ochranné fólie a následné absorpci vodíku.

• Kontrola vlhkosti během tepelného zpracování: Vysušte těleso pece a zajistěte jeho vzduchotěsnost; obsah vodní páry a kyslíku v argonové peci musí být menší nebo roven 10 ppm. Obrobky odmastěte acetonem a bezvodým etanolem a zakažte použití halogenovaných uhlovodíků a methanolu, aby se zabránilo uvolňování vodíku při zahřívání.

 

3. Opatření k nápravě nadměrného množství vodíku

• Pro titanové trubky s přebytkem vodíku se používá vakuové vysokoteplotní{0}}žíhání a dehydrogenace: ve vakuu<0.066 Pa, hold at 540–760°C for 2–4 hours followed by furnace slow cooling.
• Vysoká teplota podporuje difúzi vodíku a srážení, aby byly splněny normy, což je běžná metoda přepracování pro letecké titanové trubky.

 

 

1. Komerčně čistý titan Gr1 a Gr2

• Žíhání proti stresu: Udržujte při 520–580 stupních po dobu 60–120 minut, poté následuje pomalé chlazení vakuem/argonem. Eliminuje zbytkové namáhání při zpracování, zabraňuje korozi způsobenému korozí-vyvolaného praskání absorpcí vodíku, zachovává pevnost a přesnost a používá se pro potrubí pro přívod chemikálií a vody a pro odvodňovací potrubí.
• Úplné žíhání: Udržujte při 650–720 stupních po dobu 90–180 minut a poté pec zchlaďte. Eliminuje mechanické zpevňování, zjemňuje rovnoosá zrna, zlepšuje plasticitu, usnadňuje ohýbání a rozšiřování trubek a mimochodem odstraňuje stopy absorbovaného vodíku.

 

2. Titanová slitina Gr5

• Konvenční plné žíhání: Udržujte při 800–850 stupních po dobu 1–2 hodin a poté následujte ochlazení vzduchem, abyste získali rovnoosou + jemnou mikrostrukturu s vyváženou pevností a houževnatostí a odolností proti vodíkovému křehnutí, většinou se používá pro ropovody a plynovody a potrubí pro výměnu tepla.
• Řešení a stárnutí: Ošetření roztokem při 920–950 stupních s následným kalením vodou, poté stárnutím při 480–530 stupních po dobu 3–5 hodin, s pevností přesahující 900 MPa. Zpracování ve vakuové peci dosahuje současného zpevnění a řízení/dehydrogenace vodíku.
• Dvojité žíhání: Chlazení vzduchem na 920 stupňů + udržování a pomalé chlazení na 700 stupňů, které inhibuje tvorbu hydridů a je vhodné pro hlubinné -moře a vysokotlaké armatury s vodíkovou energií-.

 

3. Prevence oxidace a absorpce vodíku během tepelného zpracování

• Upřednostněte vakuové tepelné zpracování nad 540 stupňů; běžné vzduchové pece se používají pouze pro nízko-trubky a vrstvu oxidu je třeba následně odstranit opracováním.
• Uhlíková ocel se v peci nesmí míchat, aby se zabránilo galvanické korozi a křehnutí titanových materiálů pohlcováním vodíku způsobenému železnými nečistotami.

 

 

1. Mechanické vlastnosti

• Pevnost v tahu čistého titanu je 350–500 MPa a žíhaného Gr5 je 830–900 MPa, s hustotou pouze 60 % hustoty oceli, což umožňuje lehké trubky. Starší Gr5 má pevnost přesahující 1000 MPa a je vhodný pro letecká vysokotlaká-potrubí.
• Titanové trubky s kvalifikovaným obsahem vodíku a standardizovaným žíháním mají poměr prodloužení větší nebo rovné 15 %, což usnadňuje ohýbání za studena; jemnozrnná struktura poskytuje odolnost proti únavě, vhodná pro výměníky tepla. Nadměrný vodík výrazně sníží plasticitu a způsobí snadné praskání při ohýbání trubky.

 

2. Odolnost vůči korozi a vodíku

• Povrchová pasivní fólie TiO₂ je odolná vůči kyselinám, zásadám a korozi mořské vody, s životností 5–10krát delší než uhlíková ocel. Neporušený pasivní film může blokovat pronikání vodíku.
• Obsah vodíku Menší nebo roven 0,015 % může zabránit křehnutí za normální teploty a středně-nízkotlakého vodíku; nadměrné množství vodíku je náchylné k akumulaci a tvorbě hydridů při korozi pod napětím, což má za následek náhlý křehký lom. Vysokotlaké-hlubinné-mořské a vodíkové energetické potrubí vyžadují přísnou kontrolu obsahu vodíku.

 

3. Fyzikální vlastnosti

Ne-magnetické, nízký koeficient tepelné roztažnosti, stabilní mikrostruktura při vysoké teplotě 350 stupňů a dobrá houževnatost při nízkých-teplotách, vhodné pro kryogenní speciální potrubí.

 

 

Pro více podrobností o titanových trubkách nám pošlete zprávu na email:Sam.Rui@bjrh-titanium.com