Контрол на съдържанието на водород, основни елементи на процеса на топлинна обработка на фитинги за титанови тръби

Водородът е основният вреден примес, който ограничава надеждността на обслужване нафитинги за титанови тръби. Прекомерната абсорбция на водород лесно образува чуплив титанов хидрид, предизвиквайки напукване от водородна крехкост. Топлинната обработка е ключовият процес за регулиране на металографската структура на тръбите, отстраняване на излишния водород и балансиране на механичните свойства.

 

 

1. Щети, причинени от прекомерен водород

Титанът лесно абсорбира водород при температури над 300 градуса. Свръхнаситен водород се утаява като крехък титанов хидрид, който се разширява в обем и генерира вътрешно напрежение, което води до микропукнатини по вътрешната стена, заваръчните шевове и зоните на напрежение и в крайна сметка причинява фрактура от водородна крехкост.

 

Граници за контрол на съдържанието на водород: индустриален титан/Gr5: По-малко или равно на 0,015 тегл.%; аерокосмически тръбни фитинги: По-малко или равно на 0,010 тегл.%; водородна енергия и дълбоководни-титанови тръби: По-малко или равно на 0,008 тегл.%.

 

2. Контрол на източника на абсорбция на водород в целия процес

• Контрол на суровините: Използвайте заготовки за електродъгово топене на консумативи под вакуум, повторно -проверете съдържанието на водород във входящите материали и стриктно контролирайте петна от вода, маслени петна и ръжда върху суровините, за да блокирате първичния водород при източника.
• Защита при формоване и обработка

Декапиране: Преминете към формула с ниско съдържание на азотна киселина-флуороводородна киселина, съкратете времето за накисване и напълно измийте и изсушете след декапиране, за да предотвратите проникването на водород, предизвикано от остатъчна киселина-.

Валцоване и студено изтегляне: Използвайте смазочно масло без -водород, стриктно контролирайте неравностите и драскотините при обработка, за да избегнете повреда на титаниевото защитно фолио и последващо абсорбиране на водород.

• Контрол на влагата по време на термична обработка: Изсушете корпуса на пещта и осигурете неговата херметичност; съдържанието на водна пара и кислород в аргоновата пещ трябва да бъде по-малко или равно на 10 ppm. Обезмаслете детайлите с ацетон и безводен етанол и забранете използването на халогенирани въглеводороди и метанол, за да избегнете отделянето на водород при нагряване.

 

3. Коригиращи мерки за прекомерен водород

• Вакуумно високотемпературно отгряване, дехидрогениране се приема за титаниеви тръби с прекомерен водород: под вакуум от<0.066 Pa, hold at 540–760°C for 2–4 hours followed by furnace slow cooling.
• Високата температура насърчава дифузията на водорода и утаяването, за да се отговори на стандарта, който е често срещан метод за преработване на титаниеви тръби в космическото пространство.

 

 

1. Търговски чист титан Gr1 и Gr2

• Отгряване за облекчаване на напрежението: Задръжте при 520–580 градуса за 60–120 минути, последвано от бавно охлаждане във вакуум/аргон. Той елиминира остатъчното напрежение при обработката, избягва корозия под напрежение-, предизвикано от абсорбция на водород напукване, поддържа здравина и прецизност и се използва за химически и водоснабдителни и дренажни тръбопроводи.
• Пълно отгряване: Задръжте при 650–720 градуса за 90–180 минути, последвано от охлаждане в пещта. Той елиминира втвърдяването при работа, усъвършенства равноосните зърна, подобрява пластичността, улеснява огъването и разгъването на тръбите и случайно премахва следи от абсорбиран водород.

 

2. Gr5 титанова сплав

• Конвенционално пълно отгряване: Задръжте при 800–850 градуса за 1–2 часа, последвано от въздушно охлаждане, за да се получи равноосна + фина микроструктура с балансирана здравина и издръжливост и устойчивост на водородна крехкост, използвани най-вече за тръбопроводи за нефт и газ и топлообмен.
• Лечение с разтвор и стареене: Третиране на разтвора при 920–950 градуса, последвано от закаляване с вода, след което стареене при 480–530 градуса за 3–5 часа, с якост над 900 MPa. Обработката във вакуумна пещ постига едновременно укрепване и контрол на водорода/дехидрогениране.
• Двойно отгряване: Въздушно охлаждане при 920 градуса + задържане и бавно охлаждане при 700 градуса, което възпрепятства образуването на хидрид и е подходящо за дълбоководни-морски и водородни енергийни фитинги за тръби с високо-налягане.

 

3. Предотвратяване на окисляването и абсорбцията на водород по време на термична обработка

• Дайте приоритет на топлинна обработка с вакуум над 540 градуса; обикновените въздушни пещи се използват само за ниско{1}}тръби и оксидният слой трябва да се отстрани след това чрез машинна обработка.
• Въглеродната стомана не трябва да се смесва в пещта, за да се избегне галванична корозия и крехкост от абсорбция на водород на титанови материали, причинени от примеси от желязо.

 

 

1. Механични свойства

• Якостта на опън на чистия титан е 350–500 MPa, а тази на загрятия Gr5 е 830–900 MPa, с плътност само 60% от тази на стоманата, което позволява леки тръби. Състареният Gr5 има якост над 1000 MPa, подходящ за тръбопроводи с високо-налягане в космическата авиация.
• Титаниевите тръби с квалифицирано съдържание на водород и стандартизирано отгряване имат степен на удължение по-голяма или равна на 15%, което улеснява студеното огъване; фино{1}}зърнестата структура осигурява устойчивост на умора, подходяща за топлообменници. Прекомерният водород значително ще намали пластичността и ще причини лесно напукване по време на огъване на тръбата.

 

2. Устойчивост на корозия и водород

• Повърхностният TiO₂ пасивен филм е устойчив на киселинна, алкална и морска вода корозия, с експлоатационен живот 5–10 пъти по-голям от въглеродната стомана. Непокътнатият пасивен филм може да блокира проникването на водород.
• Съдържание на водород По-малко или равно на 0,015% може да избегне водородна крехкост при нормална температура и средно-ниско налягане; прекомерният водород е склонен да се натрупва и да образува хидриди при корозия под напрежение, което води до внезапно крехко счупване. Дълбоководните-водопроводи с високо{3}}налягане и водородната енергия изискват строг контрол на съдържанието на водород.

 

3. Физически свойства

Не-магнитен, нисък коефициент на топлинно разширение, стабилна микроструктура при висока температура от 350 градуса и добра издръжливост при ниски{2}}температури, подходящи за специални криогенни тръбопроводи.

 

 

За повече подробности относно титаевите тръби, изпратете ни съобщение на имейл:Sam.Rui@bjrh-titanium.com