Control del contingut d'hidrogen, procés de tractament tèrmic bàsics dels accessoris de tubs de titani

L'hidrogen és la impuresa nociva bàsica que restringeix la fiabilitat del serveiaccessoris de tubs de titani. L'absorció excessiva d'hidrogen forma fàcilment hidrur de titani trencadís, induint l'esquerdament per fragilitat de l'hidrogen. El tractament tèrmic és el procés clau per regular l'estructura metal·logràfica de les canonades, eliminar l'excés d'hidrogen i equilibrar les propietats mecàniques.

 

 

1. Danys causats per l'excés d'hidrogen

El titani absorbeix fàcilment l'hidrogen a temperatures superiors als 300 graus. L'hidrogen sobresaturat precipita com a hidrur de titani trencadís, que s'expandeix en volum i genera estrès intern, donant lloc a microesquerdes a la paret interior, soldadures i zones d'estrès i, en última instància, provocant la fractura de la fragilitat de l'hidrogen.

 

Límits de control del contingut d'hidrogen: titani industrial/Gr5: inferior o igual a 0,015% en pes; accessoris de canonada aeroespacial: inferior o igual a 0,010% en pes; energia d'hidrogen i canonades de titani-de fons: inferior o igual al 0,008% en pes.

 

2. Control de font de l'absorció d'hidrogen en tot el procés

• Control de matèries primeres: Adopteu totxos de fusió d'arc consumibles al buit, re{0}}inspeccioneu el contingut d'hidrogen dels materials entrants i controleu estrictament les taques d'aigua, d'oli i d'òxid a les matèries primeres per bloquejar l'hidrogen primari a la font.
• Protecció durant la conformació i processament

Decapat: canvieu a una fórmula d'àcid nítric-baix en àcid fluorhídric, reduïu el temps de remull i renteu-lo i assequeu-lo completament després del decapat per evitar la penetració d'hidrogen induïda per l'àcid residual-.

Enrotllament i estirat en fred: utilitzeu oli lubricant{0}}sense hidrogen, controleu estrictament els cops i les rascades de processament per evitar danys a la pel·lícula protectora de titani i la posterior absorció d'hidrogen.

• Control de la humitat durant el tractament tèrmic: Assecar el cos del forn i assegurar-ne l'estanqueïtat; el contingut de vapor d'aigua i oxigen al forn d'argó ha de ser inferior o igual a 10 ppm. Desgreixeu les peces amb acetona i etanol anhidre i prohibeu l'ús d'hidrocarburs halogenats i metanol per evitar l'evolució d'hidrogen en escalfar-se.

 

3. Mesures correctives per a l'excés d'hidrogen

• S'adopta la deshidrogenació de recuit d'alta{0}}temperatura al buit per a canonades de titani amb hidrogen excessiu: sota un buit de<0.066 Pa, hold at 540–760°C for 2–4 hours followed by furnace slow cooling.
• L'alta temperatura afavoreix la difusió i la precipitació d'hidrogen per complir amb l'estàndard, que és un mètode de reelaboració comú per a canonades de titani aeroespacial.

 

 

1. Titani comercialment pur Gr1 i Gr2

• Recuit d'alleujament d'estrès: Manteniu a 520-580 graus durant 60-120 minuts, seguit d'un refredament lent al buit/argó. Elimina l'estrès de processament residual, evita l'esquerda per absorció d'hidrogen induïda per la corrosió per tensió-, manté la resistència i la precisió i s'utilitza per a canonades de subministrament d'aigua i productes químics i de drenatge.
• Recuit complet: Manteniu a 650-720 graus durant 90-180 minuts seguit de refredament del forn. Elimina l'enduriment per treball, perfecciona els grans equiaxials, millora la plasticitat, facilita la flexió i l'envasament de canonades i, incidentalment, elimina traces d'hidrogen absorbit.

 

2. Aliatge de titani Gr5

• Recuit complet convencional: Manteniu a 800-850 graus durant 1-2 hores seguit d'un refredament per aire per obtenir una microestructura equiaxial + fina amb força i duresa equilibrades i resistència a la fragilitat de l'hidrogen, que s'utilitza principalment per a gasoductes d'intercanvi de calor i petroli.
• Solució tractament i envelliment: Tractament de la solució a 920–950 graus seguit d'extinció d'aigua, després envelliment a 480–530 graus durant 3–5 hores, amb una força superior a 900 MPa. El tractament del forn al buit aconsegueix un enfortiment i un control/deshidrogenació simultanis de l'hidrogen.
• Doble recuit: refredament per aire a 920 graus + manteniment i refredament lent a 700 graus, que inhibeix la formació d'hidrur i és adequat per a accessoris de canonades d'alta-pressions d'energia d'hidrogen i-mar profund.

 

3. Prevenció de l'oxidació i absorció d'hidrogen durant el tractament tèrmic

• Prioritzeu el tractament tèrmic al buit per sobre de 540 graus; Els forns d'aire normals només s'utilitzen per a canonades d'extrem baix-, i la capa d'òxid s'ha d'eliminar per mecanitzat després.
• L'acer al carboni no s'ha de barrejar al forn per evitar la corrosió galvànica i la fragilitat per absorció d'hidrogen dels materials de titani causada per impureses de ferro.

 

 

1. Propietats mecàniques

• La resistència a la tracció del titani pur és de 350-500 MPa, i la del recuit Gr5 és de 830-900 MPa, amb una densitat només del 60% de la de l'acer, la qual cosa permet canonades lleugeres. El Gr5 envellit té una resistència que supera els 1.000 MPa, adequat per a canonades d'alta pressió aeroespacial-.
• Les canonades de titani amb contingut d'hidrogen qualificat i recuit estandarditzat tenen una taxa d'allargament superior o igual al 15%, facilitant la flexió en fred; l'estructura de gra fi-ofereix resistència a la fatiga, adequada per a intercanviadors de calor. L'excés d'hidrogen reduirà significativament la plasticitat i provocarà esquerdes fàcils durant la flexió de la canonada.

 

2. Resistència a la corrosió i a l'hidrogen

• La pel·lícula passiva de TiO₂ superficial és resistent a la corrosió àcida, àlcali i aigua de mar, amb una vida útil de 5 a 10 vegades la de l'acer al carboni. Una pel·lícula passiva intacta pot bloquejar la penetració d'hidrogen.
• Contingut d'hidrogen Inferior o igual al 0,015% pot evitar la fragilitat d'hidrogen a la temperatura normal i a mitja-baixa pressió; L'hidrogen excessiu és propens a acumular-se i formar hidrurs sota corrosió per estrès, donant lloc a una fractura sobtada i fràgil. Les canonades d'energia d'hidrogen i d'alta pressió-de fons-marins requereixen un estricte control del contingut d'hidrogen.

 

3. Propietats físiques

No-magnètic, baix coeficient d'expansió tèrmica, microestructura estable a 350 graus d'alta temperatura i bona tenacitat a baixa-temperatura, adequat per a canonades especials criogèniques.

 

 

Per obtenir més detalls sobre les canonades de titani, envieu-nos un missatge al correu electrònic:Sam.Rui@bjrh-titanium.com