Титанові фітинги для труб: вплив високого вмісту водню та основні запобіжні заходи

Титан має високу хімічну активність і схильний до поглинання водню під час обробки, термічної обробки, зварювання, травлення та інших процедур. Надмірний вміст водню може спричинити водневу крихкість,-спричинене воднем розтріскування та погіршення продуктивності, що серйозно погіршує безпеку експлуатаціїтитанові трубні фітинги.

 

 

1.1 Існуючі форми водню

Атоми водню міжвузлово розчиняються в кристалічних ґратках -Ti або -Ti з дуже низькою розчинністю за низьких температур.

Коли вміст водню перевищує межу розчинності в твердій речовині або температура падає, утворюються крихкі фази, такі як TiH₂ і TiH₁₋₂, які випадають у вигляді голок, пластівців або масивів і зазвичай розподіляються на границях зерен, дислокаціях і зонах концентрації напруги.

 

1.2 Критерії оцінки надмірного вмісту водню

Національні стандарти, ASTM B338 та інші специфікації передбачають, що вміст водню в трубних фітингах з титану та титанових сплавів має бути менше або дорівнювати 0,015% (150 ppm).

100 ppm: ударна в'язкість значно знижується.

300–500 ppm: Пластичність різко погіршується при масивному випаданні гідридів.

0,05%: матеріал стає надзвичайно крихким і схильним до раптового крихкого руйнування без попередження при кімнатній температурі.

 

2.1 Водневе окрихчення

Висока-твердість голчастого TiH₂ несумісна з властивостями матриці, що легко призводить до мікротріщин.

Напруга змушує водень накопичуватися в зонах високого-напруження, прискорюючи випадання гідридів і поширення в міжкристалічні тріщини.

Злам уповільнений і схильний до раптового крихкого руйнування під час експлуатації з сильним приховуванням.

 

2.2 Різке погіршення механічних властивостей

Міцність істотно падає, а крихкість стає більш вираженою при низьких температурах.

Пластичність погіршується, що робить згинання, сплющення та інші операції обробки схильними до розтріскування.

Гідриди діють як джерела втоми, значно скорочуючи термін служби втоми.

 

2.3 Висока частота дефектів зварювання

Водень у розплавленому басейні не встигає вийти вчасно після охолодження, утворюючи водневі пори.

Гідриди утворюють холодні тріщини під напругою зварювання.

Зменшується міцність зварних швів і зон-термічного впливу, що призводить до нерівномірної роботи з’єднань.

 

2.4 Погіршення корозійної стійкості

Поверхневі гідриди схильні до відколу, прискорюючи корозію.

Тріщини водневої крихкості діють як середні канали, легко викликаючи корозійне розтріскування під напругою.

Поглинання водню та корозія сприяють одна одній на локальних дефектах, прискорюючи руйнування.

 

 

Поглинання водню титаном прискорюється вище 400 градусів; Масове поглинання водню відбувається легко, якщо піч містить водяну пару, водень або відновну атмосферу.

 

Нечистий аргон, високий вміст водню в основному металі/зварювальному дроті, невідповідне екранування та проникнення вологи в розплавлену ванну утворюють водень.

Кислота реагує з титаном з утворенням активного водню під час маринування; надмірна концентрація, температура та час посилять поглинання водню.

 

Пошкодження поверхневої оксидної плівки та утворення свіжих активних поверхонь стають каналами для поглинання водню.

Надмірний вміст водню в самих сировинних матеріалах і волога на поверхні розкладаються з утворенням водню при високих температурах у вологому середовищі.

 

4.1 Контроль джерела

Вибирайте в якості сировини заготовки титанових трубок із вмістом водню менше або дорівнює 100 ppm, проводите обов’язкову перевірку після надходження на фабрику та відхиляйте -невідповідні матеріали.

 

Контролюйте вологість у майстерні менше або дорівнює 60%, зберігайте деталі сухими та забороняйте обробку із забрудненням водою або маслом.

Ретельно видаліть масло, бруд та іржу перед зварюванням і уникайте забруднення, спричиненого контактом із металевими виробами.

 

4.2 Контроль процесу під час обробки

Теплова обробка

Надавайте перевагу відпалу екрануючого аргону у вакуумі або -високочистого аргону з точкою роси аргону < -40 градусів.

Рекомендована температура дегідрування: 538–760 градусів; уникайте окислення вище 760 градусів; заборонити зниження атмосфери та скоротити час нагрівання.

 

Зварювання

Використовуйте аргон високої-чистоти, що перевищує або дорівнює 99,99%, з точкою роси < -40 градусів.

Очистіть і висушіть канавки перед зварюванням, використовуйте низький струм і високу швидкість зварювання та забезпечте повне екранування як на передній, так і на задній сторонах до охолодження нижче 200 градусів.

Використовуйте зварювальний дріт із низьким вмістом{0}}водню.

 

Соління

Використовуйте систему низької-концентрації HF + HNO₃, температура не перевищує 40 градусів, тривалість 1–3 хвилини.

Повністю промийте та висушіть після маринування; заборонити травлення однією кислотою, такою як соляна або сірчана кислота.

 

Механічна обробка

Використовуйте спеціальні ріжучі інструменти та сумісні рідини, щоб уникнути підвищення температури від тертя.

Зменшіть сліди інструменту та надмірне шліфування, щоб захистити оксидну плівку.

 

4.3 Спосіб усунення надлишку водню: вакуумне дегідрування, відпал

Проведіть вакуумне дегідрування, коли вміст водню > 150 ppm:

Температура: 580-650 градусів

Ступінь вакууму: менше або дорівнює 0,066 Па

Час витримки: 2–4 години

Перед вивантаженням охолодіть у печі до температури нижче 200 градусів

 

4.4 Перевірка якості

Визначте вміст водню за допомогою термопровідності-інертного газу, щоб забезпечити менше або дорівнює 150 ppm.

Перевірте механічні властивості, такі як ударна в'язкість, подовження та сплющення.

Виконайте неруйнівні випробування ключових частин UT та PT для виявлення тріщин,-спричинених воднем.

 

 

Ruihang пропонує високоякісні-титани та вироби з титанових сплавів. Наші суворі виробничі процеси гарантують, що ми повністю відповідаємо вимогам наших клієнтів. Щоб отримати докладнішу інформацію, будь ласка, зв’яжіться з нами електронною поштою:Sam.Rui@bjrh-titanium.com