Έλεγχος περιεκτικότητας υδρογόνου, βασικά στοιχεία της διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας των εξαρτημάτων σωλήνων τιτανίου

Το υδρογόνο είναι η βασική επιβλαβής ακαθαρσία που περιορίζει την αξιοπιστία της υπηρεσίαςεξαρτήματα σωλήνων τιτανίου. Η υπερβολική απορρόφηση υδρογόνου σχηματίζει εύκολα εύθραυστο υδρίδιο του τιτανίου, προκαλώντας θραύση υδρογόνου. Η θερμική επεξεργασία είναι η βασική διαδικασία για τη ρύθμιση της μεταλλογραφικής δομής των σωλήνων, την απομάκρυνση της περίσσειας υδρογόνου και την εξισορρόπηση των μηχανικών ιδιοτήτων.

 

 

1. Ζημιά που προκαλείται από υπερβολικό υδρογόνο

Το τιτάνιο απορροφά εύκολα το υδρογόνο σε θερμοκρασίες πάνω από 300 βαθμούς. Το υπερκορεσμένο υδρογόνο κατακρημνίζεται ως εύθραυστο υδρίδιο του τιτανίου, το οποίο διαστέλλεται σε όγκο και δημιουργεί εσωτερική πίεση, οδηγώντας σε μικρορωγμές στο εσωτερικό τοίχωμα, συγκολλήσεις και ζώνες τάσης και τελικά προκαλώντας θραύση ευθραυστότητας υδρογόνου.

 

Όρια ελέγχου περιεκτικότητας σε υδρογόνο: βιομηχανικό τιτάνιο/Gr5: Μικρότερο ή ίσο με 0,015% κ.β. Εξαρτήματα αεροδιαστημικών σωλήνων: Μικρότερο ή ίσο με 0,010% κ.β. ενέργεια υδρογόνου και σωλήνες τιτανίου βαθιάς-θαλάσσης: Λιγότερο ή ίσο με 0,008 wt%.

 

2. Έλεγχος Πηγής της Απορρόφησης Υδρογόνου σε όλη τη Διαδικασία

• Έλεγχος πρώτων υλών: Υιοθετήστε αναλώσιμα τεμάχια τήξης τόξου υπό κενό, επαν-επιθεωρήστε την περιεκτικότητα σε υδρογόνο των εισερχόμενων υλικών και ελέγξτε αυστηρά τους λεκέδες νερού, τους λεκέδες από λάδι και τη σκουριά στις πρώτες ύλες για να μπλοκάρετε το πρωτογενές υδρογόνο στην πηγή.
• Προστασία κατά τη διαμόρφωση και την επεξεργασία

Πίκρωση: Αλλάξτε σε μια φόρμουλα νιτρικού οξέος-με χαμηλά επίπεδα υδροφθορικού οξέος, συντομεύστε το χρόνο μουλιάσματος και πλύνετε και στεγνώστε πλήρως μετά το τουρσί για να αποτρέψετε τη διείσδυση υδρογόνου που προκαλείται από υπολειμματικό οξύ-.

Κυλιόμενο και ψυχρό τράβηγμα: Χρησιμοποιήστε λιπαντικό-ελεύθερο υδρογόνου, ελέγξτε αυστηρά τα χτυπήματα και τις γρατσουνιές επεξεργασίας για να αποφύγετε ζημιά στην προστατευτική μεμβράνη τιτανίου και επακόλουθη απορρόφηση υδρογόνου.

• Έλεγχος υγρασίας κατά τη θερμική επεξεργασία: Στεγνώστε το σώμα του κλιβάνου και εξασφαλίστε την αεροστεγανότητά του. η περιεκτικότητα σε υδρατμούς και οξυγόνο στον κλίβανο αργού πρέπει να είναι μικρότερη ή ίση με 10 ppm. Απολιπάνετε τα τεμάχια εργασίας με ακετόνη και άνυδρη αιθανόλη και απαγορεύστε τη χρήση αλογονωμένων υδρογονανθράκων και μεθανόλης για να αποφύγετε την έκλυση υδρογόνου κατά τη θέρμανση.

 

3. Μέτρα αποκατάστασης για υπερβολικό υδρογόνο

• Η αφυδρογόνωση ανόπτησης σε κενό υψηλής-θερμοκρασίας υιοθετείται για σωλήνες τιτανίου με υπερβολικό υδρογόνο: υπό κενό<0.066 Pa, hold at 540–760°C for 2–4 hours followed by furnace slow cooling.
• Η υψηλή θερμοκρασία προάγει τη διάχυση και την κατακρήμνιση του υδρογόνου ώστε να ανταποκρίνεται στο πρότυπο, η οποία είναι μια κοινή μέθοδος επεξεργασίας για σωλήνες τιτανίου της αεροδιαστημικής.

 

 

1. Εμπορικά καθαρό τιτάνιο Gr1 και Gr2

• Ανόπτηση ανακούφισης από το στρες: Διατήρηση στους 520–580 βαθμούς για 60–120 λεπτά, ακολουθούμενη από αργή ψύξη υπό κενό/αργό. Εξαλείφει την υπολειπόμενη καταπόνηση επεξεργασίας, αποφεύγει τη διάβρωση από την καταπόνηση-που προκαλείται από την απορρόφηση υδρογόνου ρωγμές, διατηρεί την αντοχή και την ακρίβεια και χρησιμοποιείται για αγωγούς παροχής χημικών και νερού και αποστράγγισης.
• Πλήρης ανόπτηση: Διατήρηση στους 650–720 βαθμούς για 90–180 λεπτά και στη συνέχεια ψύξη σε φούρνο. Εξαλείφει τη σκλήρυνση κατά την εργασία, εξευγενίζει ισοαξονισμένους κόκκους, βελτιώνει την πλαστικότητα, διευκολύνει την κάμψη και το φούσκωμα των σωλήνων και παρεμπιπτόντως αφαιρεί ίχνη απορροφούμενου υδρογόνου.

 

2. Κράμα τιτανίου Gr5

• Συμβατική πλήρης ανόπτηση: Κρατήστε στους 800–850 βαθμούς για 1–2 ώρες ακολουθούμενη από ψύξη με αέρα για να αποκτήσετε μια ισοαξονική + λεπτή μικροδομή με ισορροπημένη αντοχή και σκληρότητα και αντοχή στην ευθραυστότητα του υδρογόνου, που χρησιμοποιείται κυρίως για αγωγούς πετρελαίου και αερίου και ανταλλαγής θερμότητας.
• Λύση θεραπεία και γήρανση: Επεξεργασία διαλύματος στους 920–950 βαθμούς ακολουθούμενη από σβέση με νερό, μετά παλαίωση στους 480–530 βαθμούς για 3–5 ώρες, με αντοχή άνω των 900 MPa. Η επεξεργασία φούρνου κενού επιτυγχάνει ταυτόχρονη ενίσχυση και έλεγχο υδρογόνου/αφυδρογόνωση.
• Διπλή ανόπτηση: Αερόψυξη στους 920 βαθμούς + συγκράτηση και αργή ψύξη στους 700 βαθμούς , που αναστέλλει το σχηματισμό υδριδίων και είναι κατάλληλο για εξαρτήματα σωλήνων υψηλής πίεσης-θαλασσινών και υδρογόνου υψηλής πίεσης.

 

3. Πρόληψη οξείδωσης και απορρόφησης υδρογόνου κατά τη διάρκεια της θερμικής επεξεργασίας

• Δώστε προτεραιότητα στη θερμική επεξεργασία κενού πάνω από 540 βαθμούς. Οι συνηθισμένοι φούρνοι αέρα χρησιμοποιούνται μόνο για σωλήνες χαμηλού άκρου-και το στρώμα οξειδίου πρέπει να αφαιρεθεί με κατεργασία στη συνέχεια.
• Ο ανθρακούχος χάλυβας δεν πρέπει να αναμιγνύεται στον κλίβανο για να αποφευχθεί η γαλβανική διάβρωση και η ευθραυστότητα της απορρόφησης υδρογόνου των υλικών τιτανίου που προκαλούνται από ακαθαρσίες σιδήρου.

 

 

1. Μηχανικές ιδιότητες

• Η αντοχή εφελκυσμού του καθαρού τιτανίου είναι 350–500 MPa και αυτή του ανόπτησης Gr5 είναι 830–900 MPa, με πυκνότητα μόλις 60% εκείνης του χάλυβα, επιτρέποντας ελαφρούς σωλήνες. Το Aged Gr5 έχει αντοχή που υπερβαίνει τα 1000 MPa, κατάλληλο για αεροδιαστημικούς αγωγούς υψηλής πίεσης-.
• Οι σωλήνες τιτανίου με ειδική περιεκτικότητα σε υδρογόνο και τυποποιημένη ανόπτηση έχουν ρυθμό επιμήκυνσης μεγαλύτερο ή ίσο με 15%, διευκολύνοντας την ψυχρή κάμψη. η δομή με λεπτές κόκκους-παρέχει αντοχή στην κόπωση, κατάλληλη για εναλλάκτες θερμότητας. Το υπερβολικό υδρογόνο θα μειώσει σημαντικά την πλαστικότητα και θα προκαλέσει εύκολο ράγισμα κατά την κάμψη του σωλήνα.

 

2. Αντοχή στη διάβρωση και στο υδρογόνο

• Η επιφανειακή παθητική μεμβράνη TiO2 είναι ανθεκτική σε όξινη, αλκάλια και διάβρωση θαλασσινού νερού, με διάρκεια ζωής 5-10 φορές μεγαλύτερη από αυτή του ανθρακούχου χάλυβα. Ένα άθικτο παθητικό φιλμ μπορεί να εμποδίσει τη διείσδυση του υδρογόνου.
• Περιεκτικότητα σε υδρογόνο Λιγότερο ή ίσο με 0,015% μπορεί να αποφύγει την κανονική θερμοκρασία και τη μέση-χαμηλή ευθραυστότητα υδρογόνου. Το υπερβολικό υδρογόνο είναι επιρρεπές να συσσωρεύεται και να σχηματίζει υδρίδια υπό διάβρωση λόγω τάσης, με αποτέλεσμα ξαφνικό εύθραυστο κάταγμα. Οι αγωγοί υψηλής-πίεσης βαθιάς-θαλάσσης και ενέργειας υδρογόνου απαιτούν αυστηρό έλεγχο της περιεκτικότητας σε υδρογόνο.

 

3. Φυσικές Ιδιότητες

Μη-μη μαγνητικός, χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής, σταθερή μικροδομή σε υψηλή θερμοκρασία 350 μοιρών και καλή ανθεκτικότητα σε χαμηλή-θερμοκρασία, κατάλληλη για κρυογονικούς ειδικούς αγωγούς.

 

 

Για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τους σωλήνες τιτίου, στείλτε μας ένα μήνυμα στο email:Sam.Rui@bjrh-titanium.com