Controlul conținutului de hidrogen, procesul de tratare termică Elementele esențiale ale fitingurilor din titan

Hidrogenul este impuritatea nocivă de bază care limitează fiabilitatea serviciuluifitinguri din titan. Absorbția excesivă a hidrogenului formează cu ușurință hidrură de titan fragilă, inducând fisurarea prin fragilizarea hidrogenului. Tratamentul termic este procesul cheie pentru reglarea structurii metalografice a conductelor, eliminarea excesului de hidrogen și echilibrarea proprietăților mecanice.

 

 

1. Daune cauzate de hidrogenul excesiv

Titanul absoarbe cu ușurință hidrogenul la temperaturi de peste 300 de grade. Hidrogenul suprasaturat precipită sub formă de hidrură de titan fragilă, care se extinde în volum și generează stres intern, ducând la microfisuri pe peretele interior, suduri și zone de stres și, în cele din urmă, provoacă fractura de fragilizare a hidrogenului.

 

Limitele de control al conținutului de hidrogen: titan industrial/Gr5: mai mic sau egal cu 0,015% în greutate; fitinguri pentru conducte aerospațiale: mai mică sau egală cu 0,010% în greutate; energia hidrogenului și țevile de titan-de adâncime: mai mică sau egală cu 0,008% în greutate.

 

2. Controlul sursei de absorbție a hidrogenului în întregul proces

• Controlul materiei prime: adoptați țagle de topire cu arc consumabile în vid, re{0}}inspectați conținutul de hidrogen al materialelor primite și controlați strict petele de apă, petele de ulei și rugina de pe materiile prime pentru a bloca hidrogenul primar la sursă.
• Protecție în timpul formării și prelucrării

Decaparea: treceți la o formulă cu acid azotic-acid fluorhidric scăzut, scurtați timpul de înmuiere și spălați și uscați complet după decapare pentru a preveni pătrunderea hidrogenului-indusă de acid rezidual.

Laminare și tragere la rece: utilizați ulei lubrifiant fără hidrogen{0}}, controlați cu strictețe loviturile și zgârieturile de procesare pentru a evita deteriorarea filmului de protecție din titan și absorbția ulterioară a hidrogenului.

• Controlul umidității în timpul tratamentului termic: Uscați corpul cuptorului și asigurați-i etanșeitatea; conținutul de vapori de apă și oxigen din cuptorul cu argon trebuie să fie mai mic sau egal cu 10 ppm. Degresați piesele de prelucrat cu acetonă și etanol anhidru și interziceți utilizarea hidrocarburilor halogenate și a metanolului pentru a evita degajarea de hidrogen la încălzire.

 

3. Măsuri de remediere pentru excesul de hidrogen

• Dehidrogenarea de recoacere la temperatură înaltă-vid este adoptată pentru țevile de titan cu hidrogen excesiv: sub vid de<0.066 Pa, hold at 540–760°C for 2–4 hours followed by furnace slow cooling.
• Temperatura ridicată promovează difuzia și precipitarea hidrogenului pentru a îndeplini standardul, care este o metodă obișnuită de reprelucrare pentru țevile aerospațiale de titan.

 

 

1. Titan Gr1 și Gr2 pur comercial

• Recoacere de reducere a stresului: Țineți la 520-580 de grade timp de 60-120 de minute, urmat de răcire lentă cu vid/argon. Elimină stresul rezidual de procesare, evită fisurarea prin absorbția hidrogenului-indusă de coroziune, menține rezistența și precizia și este utilizat pentru conducte chimice și de alimentare cu apă și de drenaj.
• Recoacere completă: Țineți la 650-720 de grade timp de 90-180 de minute, urmat de răcirea cuptorului. Elimină întărirea prin lucru, rafinează boabele echiaxiale, îmbunătățește plasticitatea, facilitează îndoirea și evazarea țevilor și, incidental, elimină urmele de hidrogen absorbit.

 

2. Aliaj de titan Gr5

• Recoacere completă convențională: Țineți la 800–850 de grade timp de 1–2 ore, urmată de răcire cu aer pentru a obține o microstructură echiaxială + fină, cu rezistență și tenacitate echilibrate și rezistență la fragilizarea hidrogenului, utilizată mai ales pentru conductele de petrol și gaze și schimb de căldură.
• Tratament soluție și îmbătrânire: Tratarea cu soluție la 920–950 de grade urmată de stingerea cu apă, apoi îmbătrânire la 480–530 de grade timp de 3–5 ore, cu o rezistență care depășește 900 MPa. Tratarea cuptorului cu vid realizează simultan întărirea și controlul/dehidrogenarea hidrogenului.
• Recoacere dubla: Răcire cu aer la 920 de grade + menținere și răcire lentă la 700 de grade , ceea ce inhibă formarea hidrurii și este potrivită pentru fitingurile de țevi de înaltă-presiune de-mare și hidrogen.

 

3. Prevenirea oxidării și absorbției hidrogenului în timpul tratamentului termic

• Prioritizează tratamentul termic cu vid peste 540 de grade; Cuptoarele obișnuite cu aer sunt utilizate numai pentru țevi-inferioare, iar stratul de oxid trebuie îndepărtat ulterior prin prelucrare.
• Oțelul carbon nu trebuie amestecat în cuptor pentru a evita coroziunea galvanică și fragilizarea prin absorbția hidrogenului a materialelor din titan cauzată de impuritățile de fier.

 

 

1. Proprietăți mecanice

• Rezistența la tracțiune a titanului pur este de 350–500 MPa, iar cea a Gr5 recoaptă este de 830–900 MPa, cu o densitate de numai 60% față de oțel, permițând țevi ușoare. Gr5 învechit are o rezistență care depășește 1000 MPa, potrivită pentru conductele aerospațiale de înaltă presiune-.
• Țevile de titan cu conținut de hidrogen calificat și recoacere standardizată au o rată de alungire mai mare sau egală cu 15%, facilitând îndoirea la rece; structura cu granulație-fină oferă rezistență la oboseală, potrivită pentru schimbătoare de căldură. Hidrogenul în exces va reduce semnificativ plasticitatea și va cauza crăpare ușoară în timpul îndoirii țevii.

 

2. Rezistența la coroziune și la hidrogen

• Pelicula pasivă de suprafață TiO₂ este rezistentă la coroziune acidă, alcalină și apei de mare, cu o durată de viață de 5-10 ori mai mare decât a oțelului carbon. O peliculă pasivă intactă poate bloca pătrunderea hidrogenului.
• Conținut de hidrogen Mai mic sau egal cu 0,015% poate evita fragilizarea hidrogenului la temperatură normală și la presiune medie-joasă; hidrogenul în exces este predispus să se acumuleze și să formeze hidruri sub coroziune la stres, rezultând o fractură bruscă fragilă. Conductele de-presiune înaltă-de adâncime și hidrogen necesită un control strict al conținutului de hidrogen.

 

3. Proprietăți fizice

Ne-magnetice, coeficient de dilatare termică scăzut, microstructură stabilă la 350 de grade la temperatură ridicată și rezistență bună la temperatură joasă-, potrivită pentru conducte speciale criogenice.

 

 

Pentru mai multe detalii despre țevile de titan, trimiteți-ne un mesaj la e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com