Waterstofgehaltecontrole, warmtebehandelingsproces Essentials van titanium buisfittingen

Waterstof is de belangrijkste schadelijke onzuiverheid die de betrouwbaarheid van de dienstverlening beperkttitanium pijpfittingen. Overmatige waterstofabsorptie vormt gemakkelijk broos titaniumhydride, waardoor waterstofverbrossing ontstaat. Warmtebehandeling is het belangrijkste proces om de metallografische structuur van pijpen te reguleren, overtollig waterstof te verwijderen en mechanische eigenschappen in evenwicht te brengen.

 

 

1. Schade veroorzaakt door overmatig waterstof

Titanium absorbeert gemakkelijk waterstof bij temperaturen boven de 300 graden. Oververzadigde waterstof slaat neer als bros titaniumhydride, dat in volume uitzet en interne spanningen genereert, wat leidt tot microscheuren in de binnenwand, lassen en spanningszones, en uiteindelijk waterstofverbrossingsbreuk veroorzaakt.

 

Controlelimieten voor het waterstofgehalte: industrieel titanium/Gr5: minder dan of gelijk aan 0,015 gew.%; pijpfittingen voor de lucht- en ruimtevaart: minder dan of gelijk aan 0,010 gew.%; waterstofenergie en diepzee-titaniumbuizen: minder dan of gelijk aan 0,008 gew.%.

 

2. Broncontrole van de waterstofabsorptie in het hele proces

• Controle van grondstoffen: Gebruik vacuüm-smeltbare knuppels, her-inspecteer het waterstofgehalte van binnenkomende materialen en controleer strikt watervlekken, olievlekken en roest op grondstoffen om primaire waterstof bij de bron te blokkeren.
• Bescherming tijdens het vormen en verwerken

Inleggen: schakel over op een salpeterzuur-formule met een laag fluorwaterstofzuurgehalte, verkort de weektijd en was en droog na het beitsen volledig om te voorkomen dat er door restzuur- waterstof doordringt.

Walsen en koudtrekken: gebruik waterstof-vrije smeerolie, controleer strikt de verwerkingsstoten en krassen om schade aan de titanium beschermfilm en daaropvolgende waterstofabsorptie te voorkomen.

• Vochtbeheersing tijdens warmtebehandeling: Droog het ovenlichaam en zorg voor de luchtdichtheid; het waterdamp- en zuurstofgehalte in de argonoven moet kleiner dan of gelijk zijn aan 10 ppm. Ontvet werkstukken met aceton en watervrije ethanol en verbied het gebruik van gehalogeneerde koolwaterstoffen en methanol om waterstofontwikkeling bij verhitting te voorkomen.

 

3. Herstelmaatregelen voor overmatig waterstof

• Vacuüm-dehydrogenatie met hoge- temperatuur wordt toegepast voor titaniumbuizen met overmatig waterstof: onder een vacuüm van<0.066 Pa, hold at 540–760°C for 2–4 hours followed by furnace slow cooling.
• Hoge temperaturen bevorderen de diffusie en neerslag van waterstof om aan de norm te voldoen, wat een gebruikelijke herbewerkingsmethode is voor titaniumbuizen in de ruimtevaart.

 

 

1. Commercieel zuiver titanium Gr1 en Gr2

• Stressverlichting gloeien: Houd 60–120 minuten op 520–580 graden, gevolgd door langzaam afkoelen onder vacuüm/argon. Het elimineert resterende verwerkingsstress, vermijdt spanningscorrosie-geïnduceerde waterstofabsorptiescheuren, behoudt de sterkte en precisie en wordt gebruikt voor chemische en watertoevoer- en afvoerleidingen.
• Volledig uitgloeien: Houd 90-180 minuten op 650-720 graden, gevolgd door afkoeling van de oven. Het elimineert werkverharding, verfijnt gelijkassige korrels, verbetert de plasticiteit, vergemakkelijkt het buigen en affakkelen van pijpen en verwijdert incidenteel sporen van geabsorbeerd waterstof.

 

2. Gr5 titaniumlegering

• Conventioneel volledig gloeien: 1-2 uur op 800-850 graden houden, gevolgd door luchtkoeling om een ​​gelijkassige + fijne microstructuur te verkrijgen met uitgebalanceerde sterkte en taaiheid en weerstand tegen waterstofverbrossing, meestal gebruikt voor olie- en gas- en warmte-uitwisselingspijpleidingen.
• Oplossingsbehandeling en veroudering: Oplossingsbehandeling bij 920–950 graden gevolgd door afschrikken met water, vervolgens veroudering bij 480–530 graden gedurende 3–5 uur, met een sterkte van meer dan 900 MPa. Vacuümovenbehandeling zorgt voor gelijktijdige versterking en waterstofcontrole/dehydrogenering.
• Dubbel gloeien: Luchtkoeling op 920 graden + vasthouden en langzame koeling op 700 graden, wat de vorming van hydriden remt en geschikt is voor diep-zee- en waterstofenergie hoge- pijpfittingen.

 

3. Preventie van oxidatie en waterstofabsorptie tijdens warmtebehandeling

• Geef prioriteit aan vacuümwarmtebehandeling boven 540 graden; gewone luchtovens worden alleen gebruikt voor lage- pijpen, en de oxidelaag moet daarna machinaal worden verwijderd.
• Koolstofstaal mag niet in de oven worden gemengd om galvanische corrosie en verbrossing door waterstofabsorptie van titaniummaterialen veroorzaakt door ijzeronzuiverheden te voorkomen.

 

 

1. Mechanische eigenschappen

• De treksterkte van puur titanium is 350–500 MPa, en die van gegloeid Gr5 is 830–900 MPa, met een dichtheid van slechts 60% die van staal, waardoor lichtgewicht buizen mogelijk zijn. Aged Gr5 heeft een sterkte van meer dan 1000 MPa en is geschikt voor hogedrukpijpleidingen in de lucht- en ruimtevaart.
• Titaniumbuizen met gekwalificeerd waterstofgehalte en gestandaardiseerd gloeien hebben een reksnelheid van groter dan of gelijk aan 15%, waardoor koud buigen wordt vergemakkelijkt; de fijn-korrelige structuur biedt weerstand tegen vermoeidheid, geschikt voor warmtewisselaars. Overmatig waterstof zal de plasticiteit aanzienlijk verminderen en gemakkelijk scheuren veroorzaken tijdens het buigen van pijpen.

 

2. Corrosie- en waterstofbestendigheid

• De passieve TiO₂-film aan het oppervlak is bestand tegen zuur-, alkali- en zeewatercorrosie, met een levensduur die 5 tot 10 keer zo lang is als die van koolstofstaal. Een intacte passieve film kan de penetratie van waterstof blokkeren.
• Waterstofgehalte Minder dan of gelijk aan 0,015% kan waterstofverbrossing bij normale temperatuur en middel-lage druk voorkomen; overmatig waterstof heeft de neiging zich op te hopen en hydriden te vormen onder spanningscorrosie, wat resulteert in plotselinge brosse breuk. Hogedruk-diepzee- en waterstofenergiepijpleidingen vereisen een strikte controle op het waterstofgehalte.

 

3. Fysieke eigenschappen

Niet-magnetisch, lage thermische uitzettingscoëfficiënt, stabiele microstructuur bij 350 graden hoge temperatuur en goede taaiheid bij lage- temperaturen, geschikt voor speciale cryogene pijpleidingen.

 

 

Voor meer informatie over titaniumpijpen kunt u ons een bericht sturen via e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com