A titán rendkívül erősen hajlamos a hidrogén elnyelésére. A pácolás során keletkező hidrogénatomok vízkőmentesítés, hegesztés, katódos védelem és savas közegkorrózió esetén behatolnak a titánmátrixba. Ha a hidrogén oldhatósága meghaladja a telítési határt, a törékeny titán-hidrid kicsapódik a szemcsehatárok és diszlokációk mentén, ami drasztikusan csökkenti az anyag plaszticitását és szívósságát. A termikus ciklusterhelés, az összeszerelési feszültség és a belső közegnyomás hatására a mikrorepedések gyorsan kikelnek, és a hidrid eloszlási zónái mentén kiterjednek, ami a fűtőcső hirtelen rideg szakadását eredményezi, nyilvánvaló képlékeny deformáció nélkül. A hidrogénes ridegedés a titán hőcserélő berendezések egyik legpusztítóbb hirtelen meghibásodási módja.
1. Mikro-A hidrogén-abszorpció és a ridegedés mechanizmusa
A korrozív munkakörülmények között keletkező hidrogén könnyen átjut a vékony titán-dioxid passzív filmen, és bediffundál a titánrácsba. Folyamatos hidrogén-akkumulációval a túltelített hidrogén a titánnal egyesül, és pelyhes, kemény és törékeny titán-hidrid fázisokat képez. A hidrid fázis hőtágulási és mechanikai tulajdonságai nem illeszkednek a titán nemalapfémhez, ami súlyos határfelületi maradékfeszültséget okoz. A húzófeszültség a hidrid kicsapódási helyeken koncentrálódik, hogy elszakadjon a mátrix és mikrorepedések keletkezzenek. A repedések gyorsan terjednek a hidridhálózaton, amíg be nem hatolnak a csőfalon, és szivárgást és törést okoznak. Ellentétben a rozsdamentes acélból készült hidrogén{5}}repedéssel, a titán ridegedésénél a hidrid fázisú kiválás és a fázishatárhasadás dominál.
2. Kulcsfontosságú munkafolyamatok, amelyek hajlamosak a hidrogén bejutására
Savas pácolás az oxid eltávolításához hidrogén-inhibitorok nélkül, ami hatalmas hidrogén-permeációhoz vezet;
Hegesztés teljes argon árnyékolás nélkül, ahol a nedvesség hidrogénné bomlik és behatol a hegesztési fémbe;
Túl védett katódos védelem túlzottan negatív potenciállal, amely heves hidrogénfejlődési reakciót vált ki;
Hosszú távú merítés fluorsavba, fluoridos szennyvízbe és erős savas maró folyadékokba;
Zárt tároló, csövekben visszamaradt vízgőzzel, amely fűtési körülmények között hidrogénné bomlik.
3. A hidrogénrepedést súlyosbító főbb tényezők
Nincs dehidrogénezési sütés a hidrogén{0}}bevezetéses folyamatok, például pácolás és hegesztés után;
Alacsony üzemi hőmérséklet gátolja a hidrogén kijutását és felgyorsítja a hidrid kiválását;
A hideg hajlításból és alakításból származó nagy húzó-maradék feszültség csökkenti a kritikus repedési küszöböt;
Felületi karcolások és zárványok, amelyek elsődleges hidrogén-aggregációs pozícióként működnek;
Közvetlen érintkezés különböző fémekkel, ami galvanikus korróziót és további hidrogénképződést okoz.
4. Szisztematikus teljes-összekapcsolási megelőző ellenőrzési intézkedések
① Adjon hozzá hidrogén inhibitort a pácolás során
Használjon speciális pácoló adalékokat a hidrogénion-redukciós reakció visszaszorítására; szigorúan ellenőrizze a pácolás időtartamát a túl{0}}korrózió elkerülése érdekében.
② Hajtsa végre a teljes kétoldalas-argon árnyékoló hegesztési specifikációt
Teljesen izolálja a levegőt és a nedvességet; Használat előtt alaposan szárítsa meg a hegesztőhuzalokat a hidrogénforrások eltávolítása érdekében.
③ Kalibrálja a katódos védelem potenciáltartományát
Tiltsa meg a túlzott negatív potenciál túlvédelmet a forrásnál a hidrogénfejlődési reakció leállítása érdekében.
④ Végezzen alacsony-hőmérsékletű dehidrogénező hőkezelést
Szigetelje a munkadarabokat 200-300 fokban elegendő ideig ahhoz, hogy az oldott hidrogént kiűzze a mátrixból.
⑤ Optimalizálja a közeg összetételét és a rendszeres roncsolásmentes tesztelést
Csökkentse a fluorid és az erős sav koncentrációját a technológiai folyadékban; rendszeresen végezzen ultrahangos vizsgálatot a hidrid{0}}indukálta belső repedések kimutatására.
5. Megelőzési hatások összehasonlító táblázata
表格
| Folyamat és szerviz mód | Hidrogén ridegedés veszélye | Alkalmazási javaslat |
|---|---|---|
| Pácolás inhibitor nélkül + dehidrogénezés nélküli sütés | Rendkívül magas a hirtelen törékeny törés kockázata | Korrigálja a folyamatot, és azonnal hajtsa végre a dehidrogénezést |
| Inhibitor hozzáadása + utó-sütési dehidrogénezés | Alapvetően kiküszöböli a hidrogén dúsítási veszélyeket | Kötelező szabványos eljárás a titán alkatrészekhez |
| Teljes argon{0}}árnyékolt hegesztés + közepes összetétel szabályozás | Hosszútávú-stabil ridegedésgátló-teljesítmény | Kiemelkedő munkakörülményeket tartalmazó fluorid{0}}elsőbbségi rendszer |
Következtetés
A titán fűtőcsövek hidrogénes ridegsége a hidrogén mátrixba való beszivárgásából, a rideg hidrid fázisok kiválásából és a határfelületi feszültségrepedésből ered. Az alapvető szabályozási módszerek közé tartozik a hidrogéntermelési csatornák blokkolása a gyártási folyamatokban, a hidrogén hőkezeléssel történő kiszabadulása, a húzó-maradék feszültség megszüntetése és a közepes korrozivitás javítása. A felületkezelés, a hegesztés, a korrózióvédelem és a rutinellenőrzés zárt-hurkú kezelése és a rutinellenőrzés hatékonyan kiküszöbölheti a titán fűtőberendezések hidrogénes ridegsége által okozott hirtelen szakadási baleseteket.
