Контроль вмісту водню, основи процесу термічної обробки титанових трубних фітингів

Водень є основною шкідливою домішкою, яка обмежує надійність роботититанові трубні фітинги. Надмірне поглинання водню легко утворює крихкий гідрид титану, викликаючи розтріскування водневої крихкості. Термічна обробка є ключовим процесом для регулювання металографічної структури труб, видалення надлишку водню та збалансування механічних властивостей.

 

 

1. Пошкодження, спричинені надмірною кількістю водню

Титан легко поглинає водень при температурах вище 300 градусів. Перенасичений водень виділяється у вигляді крихкого гідриду титану, який збільшується в об’ємі та створює внутрішню напругу, що призводить до мікротріщин на внутрішній стінці, зварних швах і зонах напруги та, зрештою, спричиняє водневе окрихчення.

 

Межі контролю вмісту водню: промисловий титан/Gr5: менше або дорівнює 0,015 мас.%; фітинги для аерокосмічних труб: менше або дорівнює 0,010 мас.%; воднева енергетика та глибоководні-титанові труби: менше або дорівнює 0,008% мас.

 

2. Контроль джерела поглинання водню в усьому процесі

• Контроль сировини: Використовуйте вакуумні витратні матеріали для дугового плавлення, повторно -перевіряйте вміст водню у вхідних матеріалах і суворо контролюйте плями води, масляні плями та іржу на сировині, щоб блокувати первинний водень у джерелі.
• Захист під час формування та обробки

Протравлення: перейдіть на формулу з низьким вмістом азотної кислоти-фтористоводневої кислоти, скоротіть час замочування, повністю промийте та висушіть після протравлення, щоб запобігти проникненню водню, яке-викликає залишкова кислота.

Прокатка та холодне волочіння: використовуйте мастило, що не містить{0}}водню, суворо контролюйте нерівності та подряпини, щоб уникнути пошкодження титанової захисної плівки та подальшого поглинання водню.

• Контроль вологості під час термообробки: Просушити корпус печі та забезпечити його герметичність; вміст водяної пари та кисню в аргоновій печі має бути менше або дорівнювати 10 ppm. Знежирте заготовки ацетоном і безводним етанолом і забороніть використання галогенованих вуглеводнів і метанолу, щоб уникнути виділення водню при нагріванні.

 

3. Заходи щодо усунення надмірного вмісту водню

• Для титанових труб із надлишковим вмістом водню прийнято вакуумне високотемпературне дегідрування: під вакуумом<0.066 Pa, hold at 540–760°C for 2–4 hours followed by furnace slow cooling.
• Висока температура сприяє дифузії та осадженню водню, щоб відповідати стандарту, який є звичайним методом переробки для аерокосмічних титанових труб.

 

 

1. Комерційно чистий титан Gr1 і Gr2

• Відпал для зняття напруги: Витримуйте при 520–580 градусах протягом 60–120 хвилин, після чого повільно охолоджуйте у вакуумі/аргоні. Він усуває залишкове навантаження під час обробки, запобігає корозії під напругою-, викликаній абсорбцією водню, зберігає міцність і точність і використовується для хімічних і водопровідних трубопроводів і дренажних трубопроводів.
• Повний відпал: Витримувати при 650–720 градусах протягом 90–180 хвилин, потім охолодити в печі. Він усуває наклеп, покращує рівновісну зернистість, покращує пластичність, полегшує згинання та розвальцьовування труб і випадково видаляє сліди поглиненого водню.

 

2. Титановий сплав Gr5

• Традиційний повний відпал: витримуйте при 800–850 градусів протягом 1–2 годин з подальшим охолодженням на повітрі для отримання рівновісної + тонкої мікроструктури зі збалансованою міцністю, в’язкістю та стійкістю до водневої крихкості, що в основному використовується для нафтогазових і теплообмінних трубопроводів.
• Лікування розчином і старіння: Обробка розчину при 920–950 градусах з подальшим гартуванням у воді, потім старіння при 480–530 градусах протягом 3–5 годин з міцністю понад 900 МПа. Обробка у вакуумній печі забезпечує одночасне зміцнення та контроль/дегідрування водню.
• Подвійний відпал: Повітряне охолодження при 920 градусах + витримка та повільне охолодження при 700 градусах, що перешкоджає утворенню гідридів і підходить для глибоководних-морських і водневих енергетичних фітингів високого{4}}тиску.

 

3. Запобігання окисленню та поглинанню водню під час термічної обробки

• Надайте перевагу вакуумній термічній обробці вище 540 градусів; звичайні повітряні печі використовуються лише для низько-труб, і після цього оксидний шар потрібно видалити механічною обробкою.
• Вуглецеву сталь не слід змішувати в печі, щоб уникнути гальванічної корозії та крихкості титанових матеріалів через поглинання водню, викликаної домішками заліза.

 

 

1. Механічні властивості

• Міцність на розрив чистого титану становить 350–500 МПа, а відпаленого Gr5 – 830–900 МПа, при цьому щільність становить лише 60% від густини сталі, що дозволяє створювати легкі труби. Постарілий Gr5 має міцність понад 1000 МПа, придатний для аерокосмічних трубопроводів високого-тиску.
• Титанові труби з кваліфікованим вмістом водню та стандартизованим відпалом мають коефіцієнт подовження більше або дорівнює 15%, полегшуючи холодне згинання; дрібно{1}}зерниста структура забезпечує стійкість до втоми, підходить для теплообмінників. Надлишок водню значно знизить пластичність і спричинить легке розтріскування під час згинання труби.

 

2. Стійкість до корозії та водню

• Поверхнева пасивна плівка TiO₂ стійка до корозії кислотами, лугами та морською водою, а термін служби в 5–10 разів перевищує термін служби вуглецевої сталі. Неушкоджена пасивна плівка може блокувати проникнення водню.
• Вміст водню менше або дорівнює 0,015% може уникнути водневої крихкості при нормальній температурі та середньо-низькому тиску; надмірна кількість водню схильна до накопичення та утворення гідридів під час корозії під напругою, що призводить до раптового крихкого руйнування. Глибоководні-високий{3}}тиск і трубопроводи для водневої енергії вимагають суворого контролю вмісту водню.

 

3. Фізичні властивості

Не-магнітний, низький коефіцієнт теплового розширення, стабільна мікроструктура при високій температурі 350 градусів і хороша -температурна в’язкість, підходить для кріогенних спеціальних трубопроводів.

 

 

Щоб дізнатися більше про титаєві труби, надішліть нам повідомлення на електронну адресу:Sam.Rui@bjrh-titanium.com