تجهيزات أنابيب التيتانيوم: تأثيرات المحتوى العالي من الهيدروجين والاحتياطات الأساسية

التيتانيوم نشط كيميائيًا للغاية وعرضة لامتصاص الهيدروجين أثناء المعالجة والمعالجة الحرارية واللحام والتخليل وغيرها من الإجراءات. يمكن أن يتسبب محتوى الهيدروجين الزائد في تقصف الهيدروجين، والتشقق الناجم عن الهيدروجين-وتدهور الأداء، مما يعرض سلامة الخدمة للخطر الشديدتجهيزات أنابيب التيتانيوم.

 

 

1.1 الأشكال الموجودة للهيدروجين

تذوب ذرات الهيدروجين خلاليًا في الشبكات البلورية لـ -Ti أو -Ti، مع ذوبان منخفض جدًا عند درجات حرارة منخفضة.

عندما يتجاوز محتوى الهيدروجين حد الذوبان الصلب أو تنخفض درجة الحرارة، تتشكل مراحل هشة مثل TiH₂ وTiH₁₋₂، وتترسب في أشكال حادة أو قشارية أو ضخمة، وعادة ما يتم توزيعها عند حدود الحبوب والخلع ومناطق تركيز الإجهاد.

 

1.2 معايير الحكم على محتوى الهيدروجين الزائد

تنص المعايير الوطنية وASTM B338 والمواصفات الأخرى على أن محتوى الهيدروجين في تجهيزات أنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم يجب أن يكون أقل من أو يساوي 0.015% (150 جزء في المليون).

100 جزء في المليون: تقل قوة التأثير بشكل ملحوظ.

300-500 جزء في المليون: تتدهور اللدونة بشكل حاد مع هطول كميات كبيرة من الهيدريد.

0.05%: تصبح المادة هشة للغاية وعرضة للكسر الهش المفاجئ دون سابق إنذار عند درجة حرارة الغرفة.

 

2.1 التقصف الهيدروجيني

إن الصلابة العالية-TiH₂ غير متوافقة مع خصائص المصفوفة، مما يؤدي بسهولة إلى حدوث شقوق صغيرة.

يؤدي الإجهاد إلى تراكم الهيدروجين في مناطق الضغط العالي-، مما يؤدي إلى تسريع ترسب الهيدريد وانتشاره في الشقوق الحبيبية.

يتأخر الكسر ويكون عرضة للكسر المفاجئ الهش أثناء الخدمة مع إخفاء قوي.

 

2.2 التدهور الحاد في الخواص الميكانيكية

تنخفض المتانة بشكل كبير، وتصبح الهشاشة أكثر وضوحًا في درجات الحرارة المنخفضة.

تتدهور اللدونة، مما يجعل الثني والتسطيح وعمليات المعالجة الأخرى عرضة للتشقق.

تعمل الهيدريدات كمصادر للتعب، مما يقلل بشكل كبير من عمر التعب.

 

2.3 ارتفاع نسبة عيوب اللحام

يفشل الهيدروجين الموجود في البركة المنصهرة في الهروب في الوقت المناسب عند التبريد، مما يؤدي إلى تكوين مسام الهيدروجين.

تولد الهيدريدات شقوقًا باردة تحت ضغط اللحام.

تنخفض صلابة اللحامات والمناطق{0}}المتأثرة بالحرارة، مما يؤدي إلى تفاوت أداء المفاصل.

 

2.4 تدهور المقاومة للتآكل

تميل الهيدريدات السطحية إلى التمزق، مما يؤدي إلى تسريع التآكل.

تعمل شقوق التقصف الهيدروجيني كقنوات متوسطة، مما يؤدي بسهولة إلى حدوث تشقق بسبب التآكل الإجهادي.

يعزز امتصاص الهيدروجين والتآكل بعضهما البعض عند العيوب المحلية، مما يؤدي إلى تسريع الفشل.

 

 

يتسارع امتصاص الهيدروجين للتيتانيوم فوق 400 درجة؛ يحدث امتصاص الهيدروجين الضخم بسهولة إذا كان الفرن يحتوي على بخار الماء أو الهيدروجين أو الغلاف الجوي المختزل.

 

الأرجون غير النقي، والمحتوى العالي من الهيدروجين في المعدن الأساسي/أسلاك اللحام، والتدريع غير الكافي، وتسرب الرطوبة إلى البركة المنصهرة يولد الهيدروجين.

يتفاعل الحمض مع التيتانيوم لإنتاج الهيدروجين النشط أثناء التخليل؛ التركيز المفرط ودرجة الحرارة والوقت سوف يؤدي إلى تفاقم امتصاص الهيدروجين.

 

يصبح تلف طبقة الأكسيد السطحية وتكوين أسطح نشطة جديدة قنوات لامتصاص الهيدروجين.

يتحلل محتوى الهيدروجين الزائد في المواد الخام نفسها، والرطوبة الموجودة على السطح لإنتاج الهيدروجين عند درجات حرارة عالية في البيئات الرطبة.

 

4.1 التحكم بالمصدر

حدد فراغات أنابيب التيتانيوم التي تحتوي على محتوى هيدروجين أقل من أو يساوي 100 جزء في المليون كمواد خام، وإجراء فحص إلزامي عند وصول المصنع، ورفض-المواد غير المطابقة.

 

التحكم في نسبة الرطوبة في ورشة العمل التي تقل عن أو تساوي 60%، والحفاظ على قطع العمل جافة، ومنع المعالجة بتلوث الماء أو الزيت.

قم بإزالة الزيت والأوساخ والصدأ تمامًا قبل اللحام، وتجنب التلوث الناتج عن ملامسة الأدوات الحديدية.

 

4.2 التحكم في العملية أثناء المعالجة

المعالجة الحرارية

قم بإعطاء الأولوية للتصلب بالفراغ أو-التدريع بالأرجون عالي النقاء، باستخدام نقطة تكاثف الأرجون < -40 درجة .

درجة حرارة إزالة الهيدروجين الموصى بها: 538-760 درجة؛ تجنب الأكسدة فوق 760 درجة؛ حظر تقليل الأجواء وتقصير وقت التسخين.

 

لحام

استخدم-أرجون عالي النقاء أكبر من أو يساوي 99.99%، مع نقطة تكاثف < -40 درجة .

تنظيف وتجفيف الأخاديد قبل اللحام، اعتماد تيار منخفض وسرعة لحام عالية، وتوفير الحماية الكاملة على كلا الجانبين الأمامي والخلفي حتى التبريد أقل من 200 درجة.

استخدم أسلاك اللحام المطابقة للهيدروجين المنخفض-.

 

تخليل

استخدم نظام التركيز المنخفض HF + HNO₃، ودرجة الحرارة أقل من أو تساوي 40 درجة، والمدة من 1 إلى 3 دقائق.

شطفها بالكامل وتجفيفها بعد التخليل. منع التخليل بحمض منفرد مثل حمض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك.

 

المعالجة الميكانيكية

استخدم أدوات القطع الخاصة وسوائل القطع المتوافقة لتجنب ارتفاع درجة الحرارة الاحتكاكية.

قلل من علامات الأداة والطحن المفرط لحماية طبقة الأكسيد.

 

4.3 الإجراء العلاجي للهيدروجين الزائد: التلدين بنزع الهيدروجين بالفراغ

إجراء نزع الهيدروجين بالفراغ عندما يكون محتوى الهيدروجين أكبر من 150 جزء في المليون:

درجة الحرارة: 580-650 درجة

درجة الفراغ: أقل من أو يساوي 0.066 باسكال

وقت الانتظار: 2-4 ساعات

تبرد في الفرن إلى أقل من 200 درجة قبل التفريغ

 

4.4 فحص الجودة

اكتشف محتوى الهيدروجين عن طريق اندماج الغاز الخامل- بطريقة التوصيل الحراري لضمان أقل من أو يساوي 150 جزء في المليون.

فحص الخواص الميكانيكية مثل صلابة التأثير والاستطالة وأداء التسطيح.

قم بإجراء اختبار غير مدمر UT وPT- على الأجزاء الرئيسية لاكتشاف الشقوق الناتجة عن الهيدروجين-.

 

 

توفر شركة Ruihang منتجات-من التيتانيوم وسبائك التيتانيوم عالية الجودة. تضمن عمليات التصنيع الصارمة لدينا أننا نلبي متطلبات عملائنا بشكل كامل. لمزيد من التفاصيل، لا تتردد في الاتصال بنا عبر البريد الإلكتروني:Sam.Rui@bjrh-titanium.com