Titanium rørfittings: Effekter af højt hydrogenindhold og vigtige forholdsregler

Titanium er meget kemisk aktivt og udsat for brintabsorption under forarbejdning, varmebehandling, svejsning, bejdsning og andre procedurer. For højt brintindhold kan forårsage brintskørhed, brint-induceret revnedannelse og ydeevneforringelse, hvilket i alvorlig grad kompromitterer servicesikkerheden aftitanium rørfittings.

 

 

1.1 Eksisterende former for brint

Hydrogenatomer opløses interstitielt i krystalgitre af -Ti eller -Ti, med meget lav opløselighed ved lave temperaturer.

Når brintindholdet overstiger faststofopløselighedsgrænsen eller temperaturen falder, dannes sprøde faser såsom TiH2 og TiH1-2, der udfældes i nåleformede, flagede eller massive former og sædvanligvis fordelt ved korngrænser, dislokationer og spændingskoncentrationsområder.

 

1.2 Bedømmelseskriterier for for højt hydrogenindhold

Nationale standarder, ASTM B338 og andre specifikationer foreskriver, at brintindholdet i rørfittings af titanium og titanlegering skal være mindre end eller lig med 0,015 % (150 ppm).

100 ppm: Slagsejhed falder betydeligt.

300–500 ppm: Plasticiteten forringes kraftigt ved massiv hydridudfældning.

0,05 %: Materialet bliver ekstremt skørt og tilbøjeligt til pludselige sprøde brud uden varsel ved stuetemperatur.

 

2.1 Brintskørhed

Den nåleformede TiH₂ med høj-hårdhed er inkompatibel med matrixegenskaberne, hvilket let fører til mikrorevner.

Stress driver brint til at akkumulere i høje-stresszoner, hvilket accelererer hydridudfældning og udbredelse til intergranulære revner.

Brud er forsinket og tilbøjelig til pludselige sprøde frakturer under brug med stærk tilsløring.

 

2.2 Skarp forringelse af mekaniske egenskaber

Sejheden falder væsentligt, og skørheden bliver mere udtalt ved lave temperaturer.

Plasticiteten forringes, hvilket gør bøjning, udfladning og andre forarbejdningsoperationer tilbøjelige til at revne.

Hydrider fungerer som træthedskilder, hvilket reducerer træthedslevetiden markant.

 

2.3 Høj forekomst af svejsefejl

Brint i den smeltede pool undslipper at undslippe i tide ved afkøling og danner brintporer.

Hydrider genererer kolde revner under svejsebelastning.

Sejheden af ​​svejsninger og varme-berørte zoner falder, hvilket resulterer i ujævn fugeydelse.

 

2.4 Forringelse af korrosionsbestandighed

Overfladehydrider har tendens til at sprænge, ​​hvilket fremskynder korrosion.

Brintskørhedsrevner fungerer som mellemstore kanaler, hvilket let forårsager spændingskorrosionsrevner.

Brintabsorption og korrosion fremmer hinanden ved lokale defekter, hvilket accelererer svigt.

 

 

Brintabsorption af titanium accelererer over 400 grader; massiv brintabsorption opstår let, hvis ovnen indeholder vanddamp, brint eller en reducerende atmosfære.

 

Uren argon, højt brintindhold i uædle metal/svejsetråd, utilstrækkelig afskærmning og fugtindtrængning i den smeltede pool genererer brint.

Syre reagerer med titanium for at producere aktivt brint under bejdsning; for høj koncentration, temperatur og tid vil forværre brintabsorptionen.

 

Beskadigelse af overfladeoxidfilmen og dannelse af friske aktive overflader bliver kanaler for brintabsorption.

For højt indhold af brint i selve råvarerne, og fugt på overfladen nedbrydes og producerer brint ved høje temperaturer i fugtige omgivelser.

 

4.1 Kildekontrol

Vælg emner af titaniumrør med et brintindhold på mindre end eller lig med 100 ppm som råmateriale, udfør obligatorisk inspektion ved ankomst fra fabrikken, og afvis ikke--overensstemmende materialer.

 

Kontroller værkstedsfugtighed Mindre end eller lig med 60 %, hold emnerne tørre, og forbyd bearbejdning med vand- eller olieforurening.

Fjern grundigt olie, snavs og rust før svejsning, og undgå forurening forårsaget af kontakt med jerntøj.

 

4.2 Proceskontrol under behandling

Varmebehandling

Prioriter vakuum eller høj-argonafskærmende udglødning med argon-dugpunkt < -40 grader.

Anbefalet dehydrogeneringstemperatur: 538-760 grader; undgå oxidation over 760 grader; forbyde at reducere atmosfæren og forkorte opvarmningstiden.

 

Svejsning

Brug argon med høj-renhed Større end eller lig med 99,99 %, med dugpunkt < -40 grader.

Rens og tør rillerne før svejsning, overtag lav strøm og høj svejsehastighed, og sørg for fuld afskærmning på både for- og bagside indtil afkøling under 200 grader.

Brug svejsetråde med lavt-brintindhold.

 

Syltning

Brug lav-koncentration HF + HNO₃-system, temperatur Mindre end eller lig med 40 grader, varighed 1-3 minutter.

Skyl fuldstændigt og tør efter syltning; forbyde bejdsning med enkeltsyre såsom saltsyre eller svovlsyre.

 

Mekanisk bearbejdning

Brug specielle skæreværktøjer og kompatible skærevæsker for at undgå friktionstemperaturstigning.

Reducer værktøjsmærker og overdreven slibning for at beskytte oxidfilmen.

 

4.3 Afhjælpende foranstaltning for overskydende hydrogen: Vakuumdehydrogeneringsudglødning

Udfør vakuumdehydrogenering, når hydrogenindhold > 150 ppm:

Temperatur: 580-650 grader

Vakuumgrad: Mindre end eller lig med 0,066 Pa

Holdetid: 2-4 timer

Afkøl i ovn til under 200 grader før udledning

 

4.4 Kvalitetsinspektion

Registrer brintindhold ved hjælp af inert gasfusion-termisk ledningsevnemetode for at sikre mindre end eller lig med 150 ppm.

Undersøg mekaniske egenskaber såsom stødsejhed, forlængelse og udfladningsevne.

Udfør ikke--destruktiv UT- og PT-test på nøgledele for at detektere brint-inducerede revner.

 

 

Ruihang leverer titanium- og titanlegeringsprodukter af høj-kvalitet. Vores stringente fremstillingsprocesser sikrer, at vi fuldt ud opfylder vores kunders krav. For flere detaljer er du velkommen til at kontakte os via e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com