Фитинги за титаниеви тръби: Ефекти от високото съдържание на водород и ключови предпазни мерки

Титанът е силно химически активен и склонен към абсорбиране на водород по време на обработка, термична обработка, заваряване, ецване и други процедури. Прекомерното съдържание на водород може да причини водородна крехкост, пукнатини,-предизвикани от водород и влошаване на производителността, което сериозно компрометира безопасността на обслужване нафитинги за титанови тръби.

 

 

1.1 Съществуващи форми на водород

Водородните атоми се разтварят интерстициално в кристалните решетки на -Ti или -Ti, с много ниска разтворимост при ниски температури.

Когато съдържанието на водород надвиши границата на разтворимост в твърдо вещество или температурата падне, се образуват крехки фази като TiH₂ и TiH₁₋₂, утаяващи се в игловидни, люспести или масивни форми и обикновено разпределени по границите на зърната, дислокациите и зоните на концентрация на напрежението.

 

1.2 Критерии за преценка за прекомерно съдържание на водород

Националните стандарти, ASTM B338 и други спецификации постановяват, че съдържанието на водород в тръбните фитинги от титан и титанови сплави трябва да бъде по-малко или равно на 0,015% (150 ppm).

100 ppm: Издръжливостта на удар намалява значително.

300–500 ppm: Пластичността се влошава рязко с масивно утаяване на хидрид.

0,05%: Материалът става изключително крехък и податлив на внезапно чупливо счупване без предупреждение при стайна температура.

 

2.1 Водородна крехкост

Игловидният TiH₂ с висока -твърдост е несъвместим със свойствата на матрицата, което лесно води до микропукнатини.

Напрежението подтиква водорода да се натрупва в зони с високо-напрежение, ускорявайки утаяването на хидрид и разпространението му в междузърнести пукнатини.

Счупването е забавено и е склонно към внезапно крехко счупване при експлоатация със силно прикриване.

 

2.2 Рязко влошаване на механичните свойства

Издръжливостта спада значително, а крехкостта става по-изразена при ниски температури.

Пластичността се влошава, което прави огъване, сплескване и други операции на обработка податливи на напукване.

Хидридите действат като източници на умора, като значително намаляват живота на умора.

 

2.3 Висока честота на дефекти при заваряване

Водородът в разтопения басейн не успява да излезе навреме при охлаждане, образувайки водородни пори.

Хидридите генерират студени пукнатини при напрежение при заваряване.

Издръжливостта на заваръчните шевове и термично-засегнатите зони намалява, което води до неравномерно представяне на съединенията.

 

2.4 Влошаване на устойчивостта на корозия

Повърхностните хидриди са склонни да се разцепват, ускорявайки корозията.

Пукнатините от водородна крехкост действат като средни канали, като лесно причиняват корозионно напукване под напрежение.

Абсорбцията на водород и корозията се насърчават взаимно при локални дефекти, ускорявайки повредата.

 

 

Абсорбцията на водород от титан се ускорява над 400 градуса; масовата абсорбция на водород възниква лесно, ако пещта съдържа водна пара, водород или редуцираща атмосфера.

 

Нечистият аргон, високото съдържание на водород в основния метал/заваръчната тел, неадекватното екраниране и навлизането на влага в разтопения басейн генерират водород.

Киселината реагира с титан, за да произведе активен водород по време на ецване; прекомерната концентрация, температура и време ще влошат абсорбцията на водород.

 

Увреждането на повърхностния оксиден филм и образуването на свежи активни повърхности стават канали за абсорбция на водород.

Прекомерното съдържание на водород в самите суровини и влагата на повърхността се разлагат, за да се получи водород при високи температури във влажна среда.

 

4.1 Контрол на източника

Изберете заготовки от титанови тръби със съдържание на водород по-малко от или равно на 100 ppm като суровини, извършете задължителна проверка при пристигане във фабриката и отхвърлете не-съответстващите материали.

 

Контролирайте влажността в работилницата По-малко или равно на 60%, поддържайте детайлите сухи и забранете обработка със замърсяване с вода или масло.

Внимателно отстранете маслото, мръсотията и ръждата преди заваряване и избягвайте замърсяване, причинено от контакт с метални изделия.

 

4.2 Контрол на процеса по време на обработка

Термична обработка

Дайте приоритет на вакуумно или високо{0}}чисто аргоново отгряване, с точка на оросяване на аргон < -40 градуса.

Препоръчителна температура на дехидрогениране: 538–760 градуса; избягвайте окисление над 760 градуса; забраняват намаляването на атмосферата и съкращават времето за нагряване.

 

Заваряване

Използвайте високо{0}}аргон с чистота, по-голяма или равна на 99,99%, с точка на оросяване < -40 градуса.

Почистете и изсушете жлебовете преди заваряване, използвайте нисък ток и висока скорост на заваряване и осигурете пълно екраниране както на предната, така и на задната страна, докато се охлади под 200 градуса.

Използвайте заваръчни телове с ниско съдържание на{0}}водород.

 

ецване

Приемете система с ниска{0}}концентрация HF + HNO₃, температура по-малка или равна на 40 градуса, продължителност 1–3 минути.

Изплакнете напълно и изсушете след ецване; забранете ецване с една киселина като солна киселина или сярна киселина.

 

Механична обработка

Използвайте специални режещи инструменти и съвместими режещи течности, за да избегнете повишаване на температурата при триене.

Намалете следите от инструмента и прекомерното шлифоване, за да защитите оксидния филм.

 

4.3 Коригираща мярка за прекомерен водород: вакуумно дехидрогениране, отгряване

Провеждане на вакуумно дехидрогениране, когато съдържание на водород > 150 ppm:

Температура: 580–650 градуса

Степен на вакуум: По-малко или равно на 0,066 Pa

Време на задържане: 2–4 часа

Охладете в пещта до под 200 градуса преди изхвърляне

 

4.4 Проверка на качеството

Открийте съдържанието на водород чрез метод за-топлопроводимост на синтез на инертен газ, за ​​да осигурите по-малко или равно на 150 ppm.

Проверете механичните свойства като издръжливост на удар, удължение и изравняване.

Извършете UT и PT без{0}}разрушителен тест на ключови части за откриване на пукнатини,-предизвикани от водород.

 

 

Ruihang осигурява високо{0}}качествен титан и продукти от титанови сплави. Нашите строги производствени процеси гарантират, че отговаряме напълно на изискванията на нашите клиенти. За повече подробности, моля не се колебайте да се свържете с нас по имейл:Sam.Rui@bjrh-titanium.com