Kontrola zawartości wodoru, podstawy procesu obróbki cieplnej łączników rur tytanowych

Wodór jest głównym szkodliwym zanieczyszczeniem, które ogranicza niezawodność działaniałączniki rur tytanowych. Nadmierna absorpcja wodoru łatwo tworzy kruchy wodorek tytanu, powodując pękanie ze względu na kruchość wodorową. Obróbka cieplna jest kluczowym procesem regulującym strukturę metalograficzną rur, usuwającym nadmiar wodoru i równoważącym właściwości mechaniczne.

 

 

1. Uszkodzenia spowodowane nadmiarem wodoru

Tytan łatwo absorbuje wodór w temperaturach powyżej 300 stopni. Przesycony wodór wytrąca się w postaci kruchego wodorku tytanu, który zwiększa swoją objętość i generuje naprężenia wewnętrzne, co prowadzi do mikropęknięć na wewnętrznej ścianie, spoinach i strefach naprężeń, a ostatecznie powoduje pękanie ze względu na kruchość wodorową.

 

Limity kontrolne zawartości wodoru: tytan przemysłowy/Gr5: mniejszy lub równy 0,015% wag.; łączniki rur lotniczych i kosmicznych: mniejsze lub równe 0,010% wag.; rury do wytwarzania energii wodorowej i-z głębin morskich rury tytanowe: mniejsze lub równe 0,008% wag.

 

2. Kontrola źródła absorpcji wodoru w całym procesie

• Kontrola surowca: Przyjmuj kęsy materiałów eksploatacyjnych do topienia łukowego próżniowo,-ponownie sprawdzaj zawartość wodoru w przychodzących materiałach i ściśle kontroluj plamy wodne, plamy oleju i rdzę na surowcach, aby zablokować pierwotny wodór u źródła.
• Ochrona podczas formowania i przetwarzania

Trawienie: przejdź na formułę kwasu azotowego-o niskiej zawartości kwasu fluorowodorowego, skróć czas namaczania, a po wytrawieniu dokładnie umyj i osusz, aby zapobiec przenikaniu wodoru-indukowanego kwasem resztkowym.

Walcowanie i ciągnienie na zimno: używaj oleju smarowego- niezawierającego wodoru, ściśle kontroluj nierówności i zadrapania podczas obróbki, aby uniknąć uszkodzenia tytanowej warstwy ochronnej i późniejszej absorpcji wodoru.

• Kontrola wilgoci podczas obróbki cieplnej: Wysuszyć korpus pieca i zapewnić jego szczelność; zawartość pary wodnej i tlenu w piecu argonowym powinna być mniejsza lub równa 10 ppm. Odtłuścić elementy obrabiane acetonem i bezwodnym etanolem oraz zakazać stosowania węglowodorów halogenowanych i metanolu, aby uniknąć wydzielania się wodoru podczas ogrzewania.

 

3. Środki zaradcze w przypadku nadmiaru wodoru

• W przypadku rur tytanowych zawierających nadmiar wodoru stosuje się odwodornienie w-temperaturze wyżarzania próżniowego: pod próżnią<0.066 Pa, hold at 540–760°C for 2–4 hours followed by furnace slow cooling.
• Wysoka temperatura sprzyja dyfuzji i wytrącaniu wodoru, aby spełnić wymagania normy, co jest powszechną metodą przeróbki rur tytanowych w przemyśle lotniczym.

 

 

1. Komercyjnie czysty tytan Gr1 i Gr2

• Wyżarzanie odprężające: Utrzymuj w temperaturze 520–580 stopni przez 60–120 minut, a następnie powolne chłodzenie w próżni/argonie. Eliminuje resztkowe naprężenia procesowe, zapobiega pękaniom absorpcyjnym-wywoływanym korozją naprężeniową, utrzymuje wytrzymałość i precyzję. Jest stosowany w rurociągach chemicznych oraz wodociągowych i drenażowych.
• Pełne wyżarzanie: Trzymaj w temperaturze 650–720 stopni przez 90–180 minut, a następnie schładzaj w piecu. Eliminuje utwardzanie przez zgniot, uszlachetnia ziarna równoosiowe, poprawia plastyczność, ułatwia gięcie i rozszerzanie rur, a przy okazji usuwa śladowe ilości wodoru.

 

2. Stop tytanu Gr5

• Konwencjonalne pełne wyżarzanie: Utrzymuj w temperaturze 800–850 stopni przez 1–2 godziny, a następnie schładzaj powietrzem, aby uzyskać równoosiową + drobną mikrostrukturę o zrównoważonej wytrzymałości i wytrzymałości oraz odporności na kruchość wodorową, stosowaną głównie w rurociągach ropy i gazu oraz w wymianie ciepła.
• Leczenie roztworowe i starzenie się: Obróbka roztworem w temperaturze 920–950 stopni, następnie hartowanie w wodzie, a następnie starzenie w temperaturze 480–530 stopni przez 3–5 godzin, przy wytrzymałości przekraczającej 900 MPa. Obróbka w piecu próżniowym umożliwia jednoczesne wzmocnienie i kontrolę/odwodornienie wodorem.
• Podwójne wyżarzanie: Chłodzenie powietrzem w temperaturze 920 stopni + utrzymywanie i powolne chłodzenie w temperaturze 700 stopni, co zapobiega tworzeniu się wodorków i jest odpowiednie dla wysokociśnieniowych-wysokociśnieniowych złączek rurowych-morskich i wodorowych wykorzystujących energię wodorową.

 

3. Zapobieganie utlenianiu i absorpcji wodoru podczas obróbki cieplnej

• Nadaj priorytet próżniowej obróbce cieplnej powyżej 540 stopni; zwykłe piece powietrzne są używane tylko do-rur z niższej półki, a warstwę tlenku należy później usunąć w drodze obróbki skrawaniem.
• Stal węglowa nie powinna być mieszana w piecu, aby uniknąć korozji galwanicznej i kruchości absorpcyjnej wodoru w materiałach tytanowych spowodowanej zanieczyszczeniami żelazem.

 

 

1. Właściwości mechaniczne

• Wytrzymałość na rozciąganie czystego tytanu wynosi 350–500 MPa, a wyżarzonego Gr5 830–900 MPa, a gęstość wynosi zaledwie 60% stali, co umożliwia stosowanie lekkich rur. Starzony Gr5 ma wytrzymałość przekraczającą 1000 MPa, odpowiednią do rurociągów wysokociśnieniowych-lotnictwa i kosmonautyki.
• Rury tytanowe z kwalifikowaną zawartością wodoru i wyżarzaniem znormalizowanym mają współczynnik wydłużenia większy lub równy 15%, co ułatwia gięcie na zimno; drobnoziarnista-struktura zapewnia odporność na zmęczenie, odpowiednia do wymienników ciepła. Nadmiar wodoru znacznie zmniejszy plastyczność i spowoduje łatwe pękanie podczas gięcia rur.

 

2. Odporność na korozję i wodór

• Powierzchniowa warstwa pasywna TiO₂ jest odporna na korozję kwasową, zasadową i morską, a jej żywotność jest 5–10 razy większa niż w przypadku stali węglowej. Nienaruszona folia pasywna może blokować penetrację wodoru.
• Zawartość wodoru Mniejsza lub równa 0,015% pozwala uniknąć kruchości wodorowej w normalnej temperaturze i średnio-niskim ciśnieniu; nadmiar wodoru jest podatny na gromadzenie się i tworzenie wodorków w wyniku korozji naprężeniowej, co powoduje nagłe kruche pękanie. Wysokociśnieniowe-rurociągi głębinowe- i rurociągi wodorowe wymagają ścisłej kontroli zawartości wodoru.

 

3. Właściwości fizyczne

Niemagnetyczny, o niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej, stabilnej mikrostrukturze w wysokiej temperaturze 350 stopni i dobrej wytrzymałości w niskich-temperaturach, odpowiedni do specjalnych rurociągów kriogenicznych.

 

 

Aby uzyskać więcej informacji na temat rur tytanowych, wyślij nam wiadomość na adres e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com