Titaanmaterjalidel on äärmiselt kõrge vesiniku neeldumistundlikkus. Söötmisel, keevitamisel, katoodkaitsel ja happelise keskkonna korrosioonil tekkinud vesinikuaatomid tungivad titaanmaatriksisse. Vesinik koguneb nihestuste, terade piiride ja sisemiste defektide kohta, moodustades hüdriidi rabedaid faase, vähendades drastiliselt titaantorude elastsust ja tugevust. Tööpinge all idanevad ja laienevad mikropraod kiiresti, põhjustades rabedaid pragusid ja küttetoru äkilist purunemist ilma ilmse plastilise deformatsioonita. Vesinik rabestumine on titaanist soojusvahetuskomponentide üks hävitavamaid varjatud rikkerežiime.
1. Südamiku vesiniku murenemise mikro-mehhanism
Söövitavas keskkonnas tekkivad vesinikuaatomid võivad kergesti läbida titaandioksiidi passiveerimiskile ja difundeeruda metallvõre. Kui vesiniku kontsentratsioon ületab titaani tahke aine lahustuvuse piiri, sadestub kõvade ja rabedate omadustega titaanhüdriid piki terade piire. Hüdriidifaasid on titaanmaatriksiga halvasti koordineeritud, tekitades faasiliidestes tugeva sisemise pinge. Termilise tsükli, montaažipinge ja keskmise rõhu korral tekivad hüdriidide sademekohtades väikesed praod. Need praod levivad piki hüdriidi jaotusradu ülikiire kiirusega, tungides lõpuks läbi toruseina ja põhjustades purunemise lekke. Erinevalt roostevabast terasest vesinikust põhjustatud pragunemisest domineerivad titaani rabeduses hüdriidide sademed ja faaside haprus.
2. Tüüpilised töölülid, kus esineb vesiniku imbumine
Happeline marineerimine katlakivi eemaldamine ilma vesiniku inhibiitorita, mis põhjustab oksiidi eemaldamise ajal massilist vesiniku läbitungimist;
Kaitsmata keevitamine niiskuse lagunemisega, mis tekitab vesinikku, mis tungib keevismetalli;
Katoodkaitsesüsteemi liigne negatiivne potentsiaal, mis käivitab ägeda vesiniku eraldumise reaktsiooni;
Pikaajaline sukeldumine vesinikfluoriidhappesse, fluoriidi-sisaldavasse reovette ja happelist söövitavat keskkonda;
Torus olev jääkveeaur suletud ladustamise ajal laguneb kuumutamisel vesinikuks.
3. Peamised tegurid, mis raskendavad titaanvesiniku murenemist
Küpsetustöötluse degaseerimise puudumine pärast vesiniku absorbeerimise protseduure, nagu peitsimine ja keevitamine;
Madal töötemperatuur, mis vähendab vesiniku väljavoolu efektiivsust ja kiirendab hüdriidi sadenemist;
Kõrge tõmbe jääkpinge painutamisel ja vormimisel, mis vähendab pragunemise kriitilist läve;
Pinna kriimustused ja kandmised, mis on eelistatud vesiniku kogumiskohtadeks;
Otsene kokkupuude erinevate metallidega põhjustab galvaanilist korrosiooni ja täiendavat vesiniku teket.
4. Süstemaatilised täielikud -protsesside ennetamise meetmed
① Lisage peitsimise ajal vesiniku absorptsiooni inhibiitorit
Spetsiaalselt koostatud marineerimislisandid pärsivad vesinikioonide redutseerimisreaktsiooni; kontrollige rangelt peitsimise kestust, et vältida üle{0}}korrosiooni.
② Rakendage rangeid argoonivarjestuse keevitamise spetsifikatsioone
Kasutage õhu ja niiskuse isoleerimiseks kahepoolset{0}}argoonikaitset; kuivatage keevitustäitevardad enne kasutamist põhjalikult.
③ Kalibreerige katoodkaitse potentsiaalivahemik
Keelake ülekaitse liiga negatiivse potentsiaaliga, et katkestada vesiniku eraldumise reaktsioon allika juures.
④ Küpsetage madalal{0}}temperatuuril dehüdrogeenimist
Kuumtöödeldud toorikud 200–300 kraadini, et säilitada pikaajaline kuumus{2}}, et juhtida lahustunud vesinik maatriksist välja.
⑤ Optimeerige keskmist keskkonda ja korrapärast kontrolli
Vähendada fluoriidi ja tugevate hapete kontsentratsiooni protsessivedelikus; viima regulaarselt läbi ultraheliuuringuid, et tuvastada sisemisi hüdriidipragusid.
5. Ennetamise mõju võrdlustabel
表格
| Töötlemis- ja teenindusrežiim | Vesiniku murenemise oht | Taotluse soovitus |
|---|---|---|
| Marineerimine ilma inhibiitorita + ilma dehüdrogeenimisküpsetamiseta | Äärmiselt kõrge rabedate luumurdude risk | Korrigeerige protsess viivitamatult ja eemaldage vesinik |
| Inhibiitori lisamine + -küpsetusjärgne dehüdrogeenimine | Põhimõtteliselt välistage vesiniku rikastamise oht | Titaanist tooriku jaoks kohustuslik standardprotsess |
| Täielik gaaskaitsekeevitus + keskmise koostise kontroll | Pikaajaline-stabiilne murenemisvastane-jõudlus | Fluoriidi{0}}sisaldab rasketes töötingimustes prioriteetide skeem |
Järeldus
Titaankuumutustoru vesiniku rabestumine tuleneb vesiniku läbitungimisest, hüdriidi faasi sadestumisest ja liidese pinge pragunemisest. Põhilised kontrollimeetodid hõlmavad vesiniku tekkekanalite piiramist tootmisprotsessides, vesiniku kuumtöötlemise teel väljapääsu sundimist, konstruktsiooni tõmbepingete kõrvaldamist ja keskmise korrosioonikeskkonna parandamist. Töötlemise, keevitamise, korrosioonikaitse ja igapäevase kontrolli suletud-ahelaga haldamine võib tõhusalt kõrvaldada titaanist kütteseadmete vesinikuhaprusest põhjustatud äkilised haprad purunemised.
