Kontrola sadržaja vodika, Osnove procesa toplinske obrade fitinga za titanske cijevi

Vodik je glavna štetna nečistoća koja ograničava pouzdanost radapriključci za cijevi od titana. Prekomjerna apsorpcija vodika lako stvara krti titanijev hidrid, izazivajući vodikovu krtost. Toplinska obrada je ključni proces za reguliranje metalografske strukture cijevi, uklanjanje viška vodika i uravnoteženje mehaničkih svojstava.

 

 

1. Šteta uzrokovana prekomjernom količinom vodika

Titan lako apsorbira vodik na temperaturama iznad 300 stupnjeva. Prezasićeni vodik taloži se kao krti titanijev hidrid, koji se širi u volumenu i generira unutarnje naprezanje, što dovodi do mikropukotina na unutarnjoj stijenci, zavarenih spojeva i zona naprezanja, te u konačnici uzrokuje lom vodikove krtosti.

 

Kontrolne granice sadržaja vodika: industrijski titan/Gr5: manje od ili jednako 0,015 tež.%; cijevni priključci za zrakoplovstvo: manje od ili jednako 0,010 tež.%; energija vodika i duboko{3}}morske cijevi od titana: Manje od ili jednako 0,008 % težine.

 

2. Kontrola izvora apsorpcije vodika u cijelom procesu

• Kontrola sirovina: Usvojite vakuumske potrošne gredice za lučno taljenje, ponovno-provjerite sadržaj vodika u ulaznim materijalima i strogo kontrolirajte mrlje od vode, mrlje od ulja i hrđe na sirovinama kako biste blokirali primarni vodik na izvoru.
• Zaštita tijekom oblikovanja i obrade

Kiseljenje: prijeđite na formulu s-nitrovodičnom kiselinom dušične kiseline, skratite vrijeme namakanja i potpuno operite i osušite nakon kiseljenja kako biste spriječili propuštanje vodika izazvano zaostalom kiselinom-.

Valjanje i hladno izvlačenje: koristite ulje za podmazivanje-bez vodika, strogo kontrolirajte neravnine i ogrebotine pri obradi kako biste izbjegli oštećenje zaštitnog filma od titana i kasniju apsorpciju vodika.

• Kontrola vlage tijekom toplinske obrade: Osušiti tijelo peći i osigurati njegovu hermetičnost; sadržaj vodene pare i kisika u argonskoj peći mora biti manji ili jednak 10 ppm. Odmastite izratke acetonom i bezvodnim etanolom i zabranite upotrebu halogeniranih ugljikovodika i metanola kako biste izbjegli razvijanje vodika pri zagrijavanju.

 

3. Korektivne mjere za prekomjernu količinu vodika

• Vakuumsko visoko{0}}temperaturno žarenje dehidrogeniranje je usvojeno za titanijske cijevi s prekomjernim vodikom: pod vakuumom od<0.066 Pa, hold at 540–760°C for 2–4 hours followed by furnace slow cooling.
• Visoka temperatura potiče difuziju vodika i taloženje kako bi se zadovoljio standard, što je uobičajena metoda prerade za zrakoplovne titanske cijevi.

 

 

1. Komercijalno čisti titan Gr1 i Gr2

• Žarenje za ublažavanje naprezanja: Držite na 520–580 stupnjeva 60–120 minuta, nakon čega slijedi sporo hlađenje vakuumom/argonom. Uklanja zaostalo naprezanje pri obradi, izbjegava naprezanje korozije-izazvano pucanje apsorpcijom vodika, održava čvrstoću i preciznost i koristi se za kemijske i vodoopskrbne i odvodne cjevovode.
• Potpuno žarenje: Držite na 650–720 stupnjeva 90–180 minuta nakon čega slijedi hlađenje u peći. Uklanja otvrdnjavanje pri radu, pročišćava zrna jednakih osi, poboljšava plastičnost, olakšava savijanje i širenje cijevi i slučajno uklanja tragove apsorbiranog vodika.

 

2. Gr5 legura titana

• Konvencionalno potpuno žarenje: Držati na 800–850 stupnjeva 1–2 sata nakon čega slijedi hlađenje zrakom kako bi se dobila ravnomjerna + fina mikrostruktura s uravnoteženom snagom i žilavošću i otpornošću na vodikovu krtost, uglavnom se koristi za naftu i plin i cjevovode za izmjenu topline.
• Liječenje otopinom i starenje: Obrada otopinom na 920–950 stupnjeva nakon čega slijedi gašenje u vodi, zatim starenje na 480–530 stupnjeva 3–5 sati, uz čvrstoću veću od 900 MPa. Obradom u vakuumskoj peći postiže se istovremeno jačanje i kontrola vodika/dehidrogenacija.
• Dvostruko žarenje: Zračno hlađenje na 920 stupnjeva + zadržavanje i sporo hlađenje na 700 stupnjeva, što sprječava stvaranje hidrida i prikladno je za duboke-more i visokotlačne{4}}cijevne armature za vodikovu energiju.

 

3. Prevencija oksidacije i apsorpcije vodika tijekom toplinske obrade

• Dajte prioritet vakuumskoj toplinskoj obradi iznad 540 stupnjeva; obične zračne peći koriste se samo za niske-cijevi, a sloj oksida treba naknadno ukloniti strojnom obradom.
• Ugljični čelik ne smije se miješati u peći kako bi se izbjegla galvanska korozija i krtost titanskih materijala zbog apsorpcije vodika uzrokovana nečistoćama željeza.

 

 

1. Mehanička svojstva

• Vlačna čvrstoća čistog titana je 350-500 MPa, a žarenog Gr5 je 830-900 MPa, uz gustoću samo 60% od gustoće čelika, što omogućuje lagane cijevi. Stari Gr5 ima čvrstoću veću od 1000 MPa, pogodan za visokotlačne-cjevovode u zrakoplovstvu.
• Titanijske cijevi s kvalificiranim sadržajem vodika i standardiziranim žarenjem imaju stopu istezanja veću ili jednaku 15%, što olakšava hladno savijanje; fino{1}}zrnasta struktura pruža otpornost na zamor, pogodna za izmjenjivače topline. Prekomjerna količina vodika značajno će smanjiti plastičnost i uzrokovati lako pucanje tijekom savijanja cijevi.

 

2. Otpornost na koroziju i vodik

• Površinski TiO₂ pasivni film otporan je na kiselu, alkalnu i morsku koroziju, s vijekom trajanja 5-10 puta većim od ugljičnog čelika. Netaknuti pasivni film može blokirati prodor vodika.
• Sadržaj vodika manji ili jednak 0,015% može izbjeći vodikovu krtost pri normalnoj temperaturi i srednje-niskom tlaku; prekomjerni vodik je sklon nakupljanju i stvaranju hidrida pod stresnom korozijom, što rezultira iznenadnim krtim lomom. Visok{3}}dubinski{4}}morski i energetski cjevovodi vodika zahtijevaju strogu kontrolu sadržaja vodika.

 

3. Fizička svojstva

Ne-magnetski, niski koeficijent toplinskog širenja, stabilna mikrostruktura na visokoj temperaturi od 350 stupnjeva i dobra otpornost na-niskim temperaturama, pogodan za posebne kriogene cjevovode.

 

 

Za više detalja o titanim cijevima, pošaljite nam poruku na e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com